基于压电传感网络的结构健康监测扫查系统的设计及实验研究(英文)

基于主动Lamb波和压电传感器网络的结构健康监测技术是一种评估航空结构健康状态的有效方法。在实际应用中,监测大型结构需要使用压电传感器网络。扫查这些压电传感器网络中的压电激励-传感通道以达到在线的结构健康监测是非常重要的。基于PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)平台,研发了一套基于主动Lamb波和压电传感器网络的集成多通道扫查系统,该系统结构紧凑、便于携带,能大规模自动扫查激励-传感通道并进行损伤评估。提出和讨论了该系统中:4通道PXI程控增益电荷放大器的实现、支持276个激励-传感通道的外部扫查模块和集成的结构健康监测软件的实现。最后,主要讨论了系统在某型无人机碳纤维复合材料机翼盒段上的功能验证实验,包括:压电贴层的设计、激励信号频率的选择方法、损伤成像的功能性测试、系统稳定性测试和载荷对信号的影响。实验结果验证了该系统的稳定性和损伤监测功能。     

舰载武器监控系统设计

为了解决舰载武器的监控问题,研究了基于CAN总线技术的监控系统。采用温度、湿度、气压和火焰4种传感器,实时测量武器贮存空间内的环境参数。当被测参数超过允许值时,测控计算机发出指令,通过监控节点控制现场设备工作,同时发出报警信号。提出了系统的总体结构,以SJA1000为总线控制器,设计了监控节点的硬件电路和软件流程。     

基于证据理论的航天器异常状态融合监测方法

利用多传感器数据对在轨航天器的状态进行监测时,多源信息具有的不确定性会导致通道间判定的不一致,目前工程上主要采用依靠专家经验进一步分析的方法,人工干预增加了判定结果的主观性,导致监测效率不高。本文针对此类问题提出了一种基于证据理论的融合方法,用以实现自动监测。设计了6种监测异常状态的信度函数,通过比较分析,最终选定根式函数,并根据数据特点进行了分段改进;结合工程需求介绍了参数设定原则。用此方法处理在轨航天器下传的多传感器数据,监测结果与现有人工判定结果相符,融合监测方法的有效性得以验证。     

RPC-MIP: the Mutual Impedance Probe of the Rosetta Plasma Consortium

The main objective of the Mutual Impedance Probe (MIP), part of the Rosetta Plasma Consortium (RPC), is to measure the electron density and temperature of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko’s coma, in particular inside the contact surface. Furthermore, MIP will determine the bulk velocity of the ionised outflowing atmosphere, define the spectral distribution of natural plasma waves, and monitor dust and gas activities around the nucleus. The MIP instrumentation consists of an electronics board for signal processing in the 7 kHz to 3.5 MHz range and a sensor unit of two receiving and two transmitting electrodes mounted on a 1-m long bar. In addition, the Langmuir probe of the RPC/LAP instrument that is at about 4 m from the MIP sensor can be used as a transmitter (in place of the MIP ones) and MIP as a receiver in order to have access to the density and temperature of plasmas at higher Debye lengths than those for which the MIP is originally designed.     

基于声发射信号的高速铣削过程监测技术

叙述了如何将声发射技术应用于航空铝合金的高速铣削过程监测,介绍了监测装置硬件系统和信号数据采集平台的构成,最后运用小波分析进行信号分解,计算分解后的各频段能量,并从频段的能量对比中发现,信号能量可以作为刀具磨损的特征参数.     

航空发动机气路颗粒静电监测技术模拟实验

探讨了航空发动机气路颗粒静电监测技术的工作原理和技术特点。为进行该技术的可行性研究搭建了模拟实验台,利用电晕模拟了气路故障发生时尾气中不同大小的带电颗粒,使用自制的探针式静电传感器对运动带电颗粒进行监测,信号调理器将感应电荷放大并转换为对应的电压,结果显示：①静电传感器能够监测到运动带电颗粒;②感应电压幅值与颗粒大小有关;③感应电压波形与颗粒性质有关;④大量小颗粒和单个大颗粒混合物的感应电压表现出两者各自的特征。     

空管灾害诱因分析及监测指标体系的构建

从操作人、空管设备、空管环境和管理的角度对空管的致灾诱因进行了详细分析。按照科学性、实用性、关联性和可操作性的原则,筛选出一组监测指标,在考虑空管行业数据来源的情况下,提出了现阶段和理想情况下的监测指标体系,目的在于通过对空管安全状态进行监测和诊断,及时采取预警和预控对策,促进空管系统处于安全状态,降低事故率。     

跨飞行器金属舱壁无线无源烧损传感技术

无线无源传感技术作为适应恶劣工作环境的重要手段,在飞行器防热层烧损监测应用中仍然面临无源信息无法跨越金属机体的困难。提出一种基于声学能量耦合与电路熔断相结合的防热层烧损无源监测新方法。阐述了该方法的原理、实现方案,并对跨越金属介质获得防热层内埋熔丝状态信息的关键原理进行了实验验证,结果表明该方法能有效穿透典型厚度铝合金舱壁,在25 ℃–85 ℃的温度范围内均可有效辨识检测信号的变化,并且能有效避免强震动环境影响。方法避免了对金属机体结构件的开孔和破坏,可用于对高速飞行器、再入航天器和新一代空天往返运输系统防热层的在线健康监测。     

用于长期监测的高可靠供配电技术

针对液体运载火箭加注推进剂后长期贮存期间对箭上参数实时监测的需求,设计了一种能够长期稳定监测箭上参数的高可靠供配电系统,基于自主可控嵌入式实时操作系统和国产处理器开发了应用软件,提高了监测可靠性。考虑到长期加电期间可能出现单机故障,进行了冗余热备设计,并且能够在系统不断电的情况下更换故障设备,提高了系统可靠性。目前该设计已经过工程研制验证,得到成功应用。     

基于粒子滤波的结构疲劳裂纹扩展动态贝叶斯推断方法

准确预测结构的疲劳裂纹扩展过程是开展飞机单机寿命监控与剩余寿命估算的基础。提出一种基于动态贝叶斯网络的结构疲劳裂纹扩展预测方法,结合疲劳裂纹扩展的先验知识与后验知识来准确地推断裂纹长度;研究粒子滤波算法中不同粒子数对动态贝叶斯网络推断精度的影响规律;通过对单孔板结构与耳片连接结构件在随机载荷谱下进行裂纹扩展研究。结果表明：动态贝叶斯网络方法可以对复杂结构的疲劳裂纹扩展进行准确预测,预测精度相对于传统方法提高50% 以上。