电感式磨粒在线监测传感器灵敏度提高方法

电感式磨损颗粒在线监测传感器的研究所面临的主要瓶颈是传感器灵敏度与孔径之间存在矛盾,灵敏度较高的传感器一般采用微流道结构(孔径1mm),最大允许流量小;而大孔径的传感器其灵敏度较低.为满足重型机械磨损状态在线监测的需求,研究了大孔径(7mm)的电感式磨粒监测传感器灵敏度提高方法.提出使传感器工作于全谐振状态,其中激励线圈工作于并联谐振状态,感应线圈工作于串联谐振状态,共同增强颗粒引起的传感器输出感应电动势.检测机理上建立了交变磁场中金属颗粒对磁场的扰动模型,考虑了颗粒在交变磁场中的涡流效应,提高了模型的实用性.实验表明谐振原理极大地提高了传感器的灵敏度,实现了直径75μm铁磁性颗粒和220μm非铁磁性颗粒的有效检测,初步满足了重型机械设备初期异常磨损阶段的在线监测需求.     

纳米晶体磁环对磨粒传感器灵敏度的影响

为了提高在线式磨粒监测传感器的监测灵敏度,设计了一种内置纳米晶体磁环的电磁式磨粒传感器.通过建立传感器内部磁场分布及输出感应电动势的数值模型,系统地研究了传感器感应线圈磁环和激励线圈磁环尺寸特征对磨粒监测灵敏度的影响规律.仿真及实验结果表明:纳米晶体磁环对传感器灵敏度具有显著影响.具体表现为:为激励线圈和感应线圈同时添加特定尺寸的磁环可使磨损颗粒引起的传感器输出感应电动势幅值增大4~7倍.该方法可大幅提高传感器对微小磨粒的监测能力,对大型机械设备的早期故障诊断和故障预警具有重要意义.      

高梯度静磁场的多通道磨粒检测传感技术研究

针对机械设备磨损在线检测系统存在的大流量和高灵敏度难以同时满足的问题，提出了基于对向布置环形磁铁的多通道磨粒在线检测传感器结构. 通过建立传感器磁特性及铁磁性磨粒磁化的数学模型，推导得到了磨粒通过传感器时磁场扰动的解析解；进而采用仿真与实验的方法验证了传感器结构参数对传感器性能的影响规律. 研究表明，铁磁性球体磨粒通过传感器时，其内部磁感应强度约为背景磁感应强度的3倍，且传感器感应线圈布置于磁铁外边缘比布置于磁铁内边缘时的检测灵敏度高约10.1%；同时，随着磁铁外径及两磁铁轴向间距的增加，传感器输出感应电压呈现先增加后下降的趋势.采用优化后结构参数的传感器可实现直径80 μm铁磁性磨粒的有效检测.     

微通道-电感法检测金属磨粒质量分数的可行性实验研究

为研究液压油中铁磁性金属磨粒质量分数与微通道中螺线管线圈电感变化值之间的关系,设计并制造了微通道-电感式检测芯片与系统。实验测出同一磨粒在不同质量分数时电感传感器的数值,获得电感变化值和铁磁性金属磨粒质量分数之间的关系曲线。实验结果表明,随着液压油中铁磁性金属磨粒质量分数的增加,电感值增大;采用微通道-电感检测方法检测液压油中铁磁性金属磨粒的质量分数切实可行。     

微流控芯片上润滑油中微金属颗粒快速分离

润滑油中金属磨粒在线检测是实现船舶机械设备润滑状态监测和故障预判的重要方法之一。为了检测润滑油中不同类型金属磨粒,设计并搭建了微流控芯片上基于离心力作用的金属颗粒分离系统。该系统以微流控芯片为平台,设计了圆弧形流道结构,利用ANSYS CFX软件对微颗粒运动进行仿真模拟。实验操纵金属颗粒在离心力作用下实现分离,并进入不同种类金属颗粒通道。仿真和实验研究结果表明,所设计的金属颗粒分离系统可实现润滑油液中直径为15μm的铜、铝颗粒的有效分离。     

基于工业控制模型的非参数CUSUM入侵检测方法

为解决日趋严重的工业控制系统(industrial control system,ICS)信息安全问题,提出一种针对工业控制网络的非参数累积和(cumulative sum,CUSUM)入侵检测方法.利用ICS输入决定输出的特性,建立ICS的数学模型预测系统的输出,一旦控制系统的传感器遭受攻击,实际输出信号将发生改变.在每个时刻,计算工业控制模型的预测输出与传感器测量信号的差值,形成基于时间的统计序列,采用非参数CUSUM算法,实现在线检测入侵并报警.仿真检测实验证明,该方法具有良好的实时性和低误报率.选择适当的非参数CUSUM算法参数τ和β,该入侵检测方法不但能在攻击对控制系统造成实质伤害前检测出攻击,还对监测ICS中的误操作有一定帮助.     

基于高磁导率铁芯的磨粒传感器性能提高方法

为了提升电感式油液磨粒检测传感器对小尺寸磨损颗粒的检测能力,设计了一种添加高磁导率铁芯的电感式油液磨粒检测传感器。通过在传感器激励线圈及感应线圈外侧添加高磁导率铁芯,优化传感器内部磁特性,以增强磨损颗粒引起的局部磁场扰动,提高传感器输出的感应电动势幅值。分析结果表明,添加高磁导率铁芯即可有效提高传感器背景磁感应强度,减小磁场向无效方向的泄漏,增强其检测灵敏度。最终,通过为传感器各线圈匹配相应厚度的高磁导率铁芯,磨损颗粒引起的传感器输出感应电动势幅值均提高25%以上。本研究使电感式磨粒检测传感器对机械设备初期异常磨损阶段所产生的小尺寸磨损颗粒具备更好的检测性能,也为传感器性能提高方法及其优化设计提供了新的技术方向。     

双线式螺线管型磨粒传感器设计及其实验研究

为提高螺线管型磨粒传感器的信噪比和检测能力,实现更小金属颗粒的检测,根据并联电感原理设计并制作基于微流道的双线式螺线管型磨粒传感器.对双线式螺线管型磨粒传感器的检测原理进行理论分析,并对相互并联的双线圈等效电感值进行公式推导.使用本文设计制作的双线圈磨粒传感器与传统的单线圈传感器,分别对不同粒径梯度的铁颗粒进行检测与计数,并将检测数据进行对比.实验结果显示,双线圈磨粒传感器可实现5μm铁颗粒的检测;双线式螺线管型磨粒传感器检测信号的信噪比高于单线圈磨粒传感器,最大可达3倍.本文研制的双线式螺线管型磨粒传感器可用于油液中微米级金属颗粒的检测,且具有较高的检测精度.     

金属-金属颗粒膜巨磁电阻效应的尺寸效应

按照颗粒尺寸将颗粒膜中磁性颗粒分为3类:单畴超顺磁颗粒、单畴铁磁性颗粒和多畴磁性颗粒.不同尺寸的磁性颗粒对巨磁电阻效应作用的研究存在着争议.为此,该文假设颗粒膜中磁性颗粒尺寸呈对数正态函数分布,利用二流体模型和有效媒质理论对颗粒膜的巨磁电阻效应进行了研究.计算结果表明,以单畴铁磁性颗粒为主导作用的理论计算结果与相关各类实验相符,表明单畴铁磁性颗粒对颗粒膜的巨磁电阻效应起主导作用.     

用声发射信号在线监测切削刀具的磨损与破损

通过监测金属切削过程中的声发射信号，判别切削刀具刃部的磨损状况．监测逐渐增大的声发射信号幅值大小，测量刀具后刀面的磨损情况；检测阶跃式声发射信号的幅值，监测刀具的破损情况．并用微机处理实验数据产生刀具破损的信号．还对刀具破损时声发射信号阀值进行了研究．     

局部区域粒子源凝聚集团粒子密度的分布

在局部区域粒子源聚集生长模型的基础上,通过对凝聚集团的生长平面进行区域划分,研究了局部区域粒子源凝聚集团在生长平面内各区域的粒子密度分布情况。结果显示:凝聚集团大多数粒子均聚集于生长平面的中心区域,越远离区域中心,粒子数越来越少;另外,越接近种粒子区域,集团的粒子在生长平面内的面密度值越大,且其最大值出现在种粒子所在的区域,而不是生长平面的中心。该结果可能有助于找到凝聚集团生长的种粒子,从而判断粒子的来源,了解凝聚物生长的历史环境。     

基于粒子群优化粒子滤波的目标跟踪方法

为了提高粒子滤波在视频跟踪中的稳定性,解决粒子多样性衰退的问题,提出了一种基于粒子群优化粒子滤波的视频目标跟踪方法 .该方法在粒子滤波跟踪过程中,首先使用均值漂移方法来确定全局最优位置.同时,设计了一种使用高斯随机数的优化速度,并通过有效粒子数阈值来作为停止优化的判决条件.通过优化过程,使粒子向具有更高似然度的区域收敛.对序列图像的跟踪实验结果表明:该算法提高了估计精度,能够有效地跟踪目标,具有较好的鲁棒性.     

粒子群优化算法

论述粒子群优化算法(PSO)的基本原理、特点、实现步骤,以及PSO的各种改进技术,包括基于PSO参数的改进技术(主要是惯性权重)、基于遗传算法进化机理的改进技术(受遗传算法启发提出的带交叉算子的PSO、带变异算子的PSO、带选择算子的PSO),以及其他算法融合的改进技术(模拟退火PSO、免疫PSO、混沌PSO),并总结PSO热点研究问题.     

聚乙烯粉末粒度及粒度分布测定的研究

用乙醇做分散介质,用激光粒度测定仪测定三个聚乙烯粉末试样的粒度及粒度分布,测试快速、准确。试验结果令人满意。     

Al—Li合金中δ′（Al3Li）颗粒尺寸对位错运动的影响

测定了Al-Li合金不同条件下δ′（Al3Li）相的颗粒半径和体积分数，研究了δ′颗粒尺寸及体积分数对位错运动方式的作用。结果表明，如果δ′颗粒的平均尺寸小于临界尺寸，δ′颗粒被位错切割，反之，则形成奥罗万（Orowan）位错环；当相同伯氏矢量的成对位错切割δ′颗粒时，会消除先行位错形成的反相畴界，当不同柏氏矢量的成本对位错切割δ′颗粒时，需要增大外力，这使得合金的强度得到进一步提高。     

蛇纹石盐酸从单粒级到复合粒级浸出的动力学研究

矿物的酸浸出反应是典型的液-固反应,其反应动力学可用收缩核模型进行数学描述,传统收缩核模型的假定与实际的应用不符。为此,本文以蛇纹石盐酸浸出过程为研究对象,考察了浸取温度和矿物粒径对镁浸出率的影响,结果表明:提高浸取反应温度和减小矿物粒径能够提高蛇纹石中镁的浸出率;以改进的收缩核模型分析了单粒级蛇纹石盐酸浸出过程动力学,得到了浸出反应的表观动力学数据,并以此为基础建立了多粒级体系的浸出动力学,可以实现从单粒级到多粒级的推广应用,更准确对实际浸出反应的进行预判。     

量测不确定下基于粒子权重优化的粒子滤波算法

为有效评价量测不确定下的粒子权重,提出了一种基于粒子权重优化的粒子滤波算法.首先,通过置信距离和置信矩阵的构建及求解实现粒子间蕴含的冗余和互补信息的充分提取,给出了一种度量粒子间相互支持程度的一致性权重,并利用权重平衡因子实现代价评估粒子滤波中粒子权重和一致性权重的优化组合,进而实现粒子权重的合理优化.新算法既充分利用了当前时刻粒子集中的信息,又避免了量测噪声先验统计信息的偏差的不利影响,从而提升了粒子权重度量结果稳定性和可靠性.理论分析和仿真实验验证了所提算法的有效性.     

宇观天体、微观粒子和普朗克粒子的相互关联

给出了宇观天体、微观粒子质量和半径统一用普朗克质量m_(pl)和普朗克长度r_(pl)度量的表示式,讨论了宇观天体和微观粒子之间通过普朗克粒子发生相互关联的某些规律.     

一种无网格粒子法探究——《光滑粒子流体动力学》评介

光滑粒子流体动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）方法是一种无网格拉格朗日型的粒子方法,由Lucy与Gingold、Monaghan在1977年分别提出,一开始用于解决三维开放空间的天体物理学问题,目前被广泛应用于流体动力学、固体力学及其他工程学科各种问题的数值仿真中。     

基本粒子量子数间的关系及其在反应中的变化规律

归纳出强子自旋与电荷和重子数之间的关系式,用此式与盖尔曼－西岛关系式联立导出了自旋与同位旋、重子数、奇异数、粲数和底数之间的关系式。把强子同位旋概念直接推广到轻子后,发现轻子领域存在与强子相似的关系式。由此进一步归纳出轻子和强子通用的３种关系式。由通用关系式出发,推导出了基本粒子反应中量子数的变化规律。