共振解调校准及其数学物理方程

论文摘要

以线性系统的微分方程为基础,研究具有相同数学模型的不同性质的线性系统,相同的激励信号对应系统有相同的响应信号,建立机械二阶系统与电子二阶系统的等效类比;通过不同性质的两个系统的等效类比,分析共振解调检测系统中电子谐振器的物理意义。根据线性系统的激励信号的物理量与系统响应信号的物理量,建立线性系统的系统传输函数的量纲制。以系统传输函数的量纲制为基础,根据系统的激励信号的物理量,推导系统的响应信号的物理量,完成共振解调检测输出量SV值的量纲研究,得到SV值包含的量纲是L。根据共振解调检测系统规定的参数,以及系统的传输函数与物理意义,建立系统的仿真模型,应用MATLAB的SIMULINK进行系统仿真,得到冲击脉冲的相关物理量与SV值的仿真数据曲线,根据多项式曲线拟合,建立了冲击脉冲经典物理量与SV值的数学物理方程。根据数学物理方程,推导SV值的单位是m·s-2·us2。根据计量学溯源性的基本概念,确定微冲击为共振解调检测系统计量的规定的参考标准,即共振解调校准的基准,是微冲击。它由落球冲击试验台产生。开发研制的落球冲击试验台,可以产生符合要求的、可控制的、可计量的微冲击脉冲。建立了共振解调检测系统灵敏度校准的公式与实验装置,利用校准系统,对标准共振解调检测系统进行落球冲击校准实验,根据实验数据,计算标准系统的灵敏度系数校准值。确定了工程中普遍使用的SV单位与本文推导的SV值的单位的函数关系。本课题的实际意义是,能够使共振解调检测系统实现定量的、统一标准的检测,为共振解调技术理论增添了新的内容,诠释了共振解调检测输出量SV值与经典物理量之间的关系,建立了共振解调检测系统的校准、计量设备;它可以深化我国走在世界前列的共振解调技术,也可望以此为基础,建立中国共振解调检测系统的国家标准。它的直接应用价值,是推动故障诊断产业化进程,为高速发展的中国经济建设提供安全保障条件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 共振解调技术的发展
• 1.1.2 共振解调技术在状态监测与故障诊断领域中的地位
• 1.2 本课题研究的学术背景与实际意义
• 1.3 本课题的来源与研究内容
• 1.3.1 本课题的来源
• 1.3.2 本课题的研究内容
• 第二章 机械二阶系统与电子二阶系统的等效类比
• 2.1 机电类比方法
• 2.2 机械二阶系统与电子二阶系统的等效类比
• 2.2.1 单自由度的机械二阶系统与电子二阶系统的等效类比
• 2.2.2 两自由度的机械二阶系统与电子二阶系统的等效类比
• 2.2.3 三自由度、n 自由度的机械二阶系统与电子二阶系统的等效类比
• 2.3 小结
• 第三章 共振解调校准的基本原理
• 3.1 共振解调技术的基本原理
• 3.1.1 共振与广义共振
• 3.1.2 共振解调变换技术的基本原理
• 3.2 共振解调检测输出量 SV 值
• 3.3 共振解调校准的基本概念
• 3.3.1 故障冲击脉冲的峰值加速度与波形参数
• 3.3.2 加速度传感器对故障冲击信号的响应及校准
• 3.3.3 电子谐振器的基本原理及其校准
• 3.3.4 检波器系统与低通滤波器系统及其校准
• 第四章 共振解调检测输出量 SV 值的溯源性研究
• 4.1 引言
• 4.2 共振解调检测输出量 SV 值的量纲
• 4.2.1 系统与物理量
• 4.2.2 共振解调检测系统的传输函数与物理量
• 4.2.3 小结
• 4.3 共振解调检测输出量 SV 值与冲击脉冲经典物理量之间的数学物理方程
• 4.3.1 共振解调检测系统仿真模型的建立
• 4.3.2 SV 值与冲击脉冲经典物理量之间的数学物理方程
• 4.4 小结
• 第五章 落球冲击试验台
• 5.1 引言
• 5.2 落球冲击试验台的结构与数学模型
• 5.3 落球冲击试验台的电子电路结构
• 5.4 落球冲击试验台各个子部件的设计原理
• 5.4.1 携留电磁铁及其控制电路
• 5.4.2 信号提取组件及其信号处理的电子装置
• 5.4.3 屏蔽组件的设计
• 5.4.4 冲击砧子的设计
• 第六章 实验验证与误差分析
• 6.1 共振解调校准的数学物理方程与实验装置
• 6.1.1 共振解调校准的数学物理方程
• 6.1.2 共振解调检测系统校准的实验装置
• 6.2 参数的实验测量与误差分析
• 1、Δt₂的实验测量值与钢球入射速度的计量及误差分析'>6.2.1 Δt₁、Δt₂的实验测量值与钢球入射速度的计量及误差分析
• 6.2.2 冲击脉冲宽度τ的实验测量和比例速度的计量及误差分析
• 6.2.3 共振解调检测系统的电信号输出量 SVr值的实验测量
• sv以及误差分析'>6.3 实验数据与灵敏度系数 K_sv以及误差分析
• 6.3.1 落球冲击实验数据与误差分析
• sv与误差分析'>6.3.2 灵敏度系数 K_sv与误差分析
• 6.4 系统校准实验验证与误差分析
• 6.5 落球冲击试验台的特性描述
• 6.6 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间发表的论文
• 附录 B 冲击脉冲的波形参数与共振解调检测量 SV 值
• 附录 C 共振解调检测量 SV 值与冲击脉冲宽度的数据曲线