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关键词： 脉冲涡流   无损检测   有限元仿真  

摘要： 输油输气管道是能源输送网络的重要组成部分,具有密闭安全,便于监控管理等特点。如今管道的损坏事故频发,既对环境产生严重的破坏,又造成了大量的生命财产损失。油气管道材质多为管线钢,其内壁和外壁腐蚀是常年运行管道损坏的主要原因。为实现管道的损坏预防与安全维护工作,脉冲涡流检测是安全有效的检测方法。脉冲涡流技术适用于金属材质的检测且不受非金属包覆层的影响;具有丰富的频率信息,可以实现在短时间内采集大量信号。因此该技术被广泛应用在厚度测量和缺陷识别评估方面。由于脉冲涡流检测到的时域信号微弱且噪声干扰较大,排除噪声干扰,寻找合适的检测特征量,优化检测系统设计是脉冲涡流技术发展的重要方向。本文对脉冲涡流检测技术的研究主要在以下几个方面:对脉冲涡流的检测理论进行了研究。从检测的基本电磁原理出发,探究脉冲涡流检测的优势和亟待解决的问题,并对检测结果的重要影响因素进行了分析。同时分析了脉冲涡流检测的电路模型和有限元计算方法,为后续的仿真实验提供了理论依据。使用有限元仿真软件分析脉冲涡流检测技术。在理论研究的基础上,分析电磁场与涡流在激励脉冲周期内的分布情况;探究传感器参数变化和提离效应对检测结果的影响;根据缺陷检测和厚度测量的仿真结果,选择合适的测量特征量。完善脉冲涡流检测系统进行实验。同时采用霍尔元件和检测线圈作为传感器接收装置,设计脉冲涡流检测系统。测量厚度为9.5mm到17.5mm的钢板,使用半对数坐标下感应电压衰减速率作为特征量,测量结果的相对误差在10%以内,满足精度要求。对于直径在厘米量级,深度在毫米量级的圆柱形表面缺陷,可以实现缺陷识别分辨。针对提离效应进行实验分析。当提离高度从0mm到25mm增加时,厚度测量误差增大,不能满足精度要求。分析多传感器测量得到特征量,对厚度测量中提离效应造成的误差进行修正。使用感应电压信号差值与磁感应强度峰峰值差值实现对提离效应的补偿,明显减小了提离效应造成的测量误差。

关键词： 故障诊断   BP神经网络   概率神经网络   柔性分布式压力传感器  

摘要： 随着现代工业对机械设备的性能要求的提升,复杂化、精细化、智能化和自动化是现代机械设备的发展趋势。同时对设备的故障检测也提出了更高要求,越来越多的研究者开始研究更优良的机械设备的故障诊断技术。在众多机械设备中,辊轮组在机械设备中是一种常见的零部件,一旦辊轮组出现故障,辊轮组之间的压力不均匀,对产品的合格率有着重大影响,因此研究辊轮组的故障检测技术对提高成品率和合格率有着重大意义。本文总结了前人的研究经验,在前人的研究基础上利用分布式石墨烯柔性传感器对辊轮组的故障进行检测研究,主要工作内容如下:第一,首先分析了设备故障检测的研究背景以及研究的意义,阐述了分布式传感网络的发展情况,分析了国际上其他国家关于设备故障诊断技术的研究进展情况以及国内的研究进展情况,着重介绍了目前在设备故障诊断技术中经常用到的一些故障诊断方法,并分析了这几种方法的特性以及适用的场景。第二,介绍了分布式压力传感器的国内外研究现状,并根据机械故障检测的特点,设计了一种基于石墨烯材料的分布式柔性压力传感器,并且对该器件进行压力标定测试和压力分布测试,保证了对采集数据进行处理的可靠性。第三,介绍了分布式柔性压力传感器以及辊轮组故障数据采集系统的设计,包括硬件设计和软件设计;在硬件设计中,设计了原理图,解决了分布式压力传感器的行列信号的串扰问题;软件设计中包含下位机采集系统的程序设计、上位机数据接收处理程序的设计以及数据通讯协议规则的设计。第四,介绍了用BP神经网络和概率神经网络算法进行分类的原理,并使用这两种算法设计了辊轮组的故障监测模型,实现了算法,并且做了对比分析。结果表明,基于概率神经网络的诊断算法对的辊轮组故障识别率高达98.64%,并且基于概率神经网络的故障检测算法在创建和训练网络的时间上具有很大的优势。而基于BP神经网络的故障诊断算法对辊轮组故障的识别率仅为96.52%,并且收敛速度相对较慢。因此要求实时性的条件下,基于概率神经网络诊断算法和分布式石墨烯柔性压力传感器的故障诊断系统是一种优良的装备检测技术。

关键词： 传感器与检测技术   机电一体化   系统   应用  

摘要： 传感器和检测技术是机电一体化系统中的关键性技术,对机电一体化系统的运行具有十分重要的作用。机电一体化系统的自动检测和自动控制离不开传感器检测系统的帮助。本文针对传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用展开了分析探讨,并以汽车行业、机器人行业和机械行业为例,分别进行讨论,希望为机电一体化的进一步发展提供有益参考。

关键词： 微课程   传感器   理实一体化  

摘要： 本文结合SPOC混合教学模式,对技工院校传感器与检测技术理实一体化课程进行微课程的设计开发和应用实践进行了分析阐述。实践证明,在实施SPOC混合教学模式过程中,应用微课程进行辅助教学,有利于提升教学效果,这为技工院校全面深入推进"SPOC+微课程"混合教学模式提供了借鉴。

关键词： CDIO   教学改革   教学效果   应用型人才  

摘要： 结合课程发展和教育发展,借助CDIO模式,树立以"学生"为中心、以提高学生实际工程能力和素养为目标的教改思路,为通过构思、设计、实现、运行等过程推进课程教学改革,提高课堂效率和活力,促进教学相长,提高教学质量,培养应用型人才。

ISBN: (纸本)9787561571354

关键词： 机电一体化   传感器   检测技术  

摘要： 传感器技术的应用在一定程度上提升了技术应用中的实践控制能力,尤其是在其在机电一体化系统的应用中,对于传感器技术的应用研究也是较为广泛的,通过传感器技术的应用,全面的提升了机电一体化系统传输中的技术应用能力,保障了其技术应用的效果优化,对于机电一体化系统的技术应用能力提升,具有重要性保障.

关键词： 炉部件用钢   热处理   微磁检测   电磁传感器   材料硬度   塑性变形  

摘要： 不论是火力发电机组，还是超(超)临界机组，炉部件用钢的安全可靠性与机组乃至整个电厂的安全有紧密的联系。炉部件在辐照、高温环境中，会发生高温蠕变、老化等现象，严重时会导致零件失效，发生事故造成经济损失。因此，应用无损检测技术，对炉部件用钢进行力学性能检测，显得十分重要。在现有检测方法中，常规无损检测方法大多数需要接触性测量，从而很难快速检测产品质量，降低了检测效率。微磁检测技术近年来得到快速发展，主要包括巴克豪森噪声、多频涡流阻抗、增量磁导率曲线、局部磁滞回线、主磁滞回线和切向磁场强度时变信号等技术。多频涡流检测技术作为微磁检测技术的一种与其它微磁检测技术不同，具有非接触性测量、快速检测等特点。由于涡流参数随着试件微观组织不同而显著变化，因此可以较容易分辨试件力学性能。本文基于涡流检测技术，发展铁磁性材料的力学性能检测方法，以实现对钢力学性能的快速、准确检测。　　在高性能电磁传感器研制方面，基于有限元方法建立了传感器励磁磁路模型，引进了中心复合实验设计方案，并结合响应曲面法，研究了电磁传感器针式磁芯结构参数与磁感应强度的关系，优化配置磁路参数，使得点式传感器在测试几何区域局部范围内形成较稳定、均匀分布磁场。通过扫查系统测试了传感器励磁磁路分布情况，试验验证了有限元结果和响应曲面法分析结果的正确性。应用点式电磁传感器测试不同试件硬度，得到了基频幅值与硬度之间的函数关系。在此基础上，采用不同磁敏感元件进一步改进点式电磁传感器，提高其本身空间分辨率，使其能够在低频下测试试件力学性能。制作了空间分辨率测试样板，采用扫查方式分析了不同磁敏感元件时传感器空间分辨率。结果表明，当采用SS491B型霍尔元件作为点式电磁传感器信号接收装置时，空间分辨率较高。讨论了不同提离距离h对空间分辨率的影响，研究结果表明，空间分辨率随着提离距离h的增加而降低，当提离距离为h=0.2mm时，新型点式电磁传感器空间分辨率为1.0mm。　　在S136和Cr12MoV模具钢硬度检测中，采用不同热处理工艺，制备了不同硬度模具钢。制作了3种不同灵敏度常规涡流传感器，通过常规涡流方法检测模具钢硬度，结果表明，常规涡流传感器灵敏度越高，越容易分辨试件硬度的变化量。同时，基于研制的高灵敏度、高空间分辨率传感器，集成了一套自动扫查力学性能的实时检测系统，实现了对不同试件区域内硬度检测。由于磁学信号属于弱信号较难分辨，提出了一种弱磁信号处理与磁学参量提取的方法，以幅值比为涡流特征值，结合响应曲面法建立了磁学信号与硬度的映射关系，实现了对模具钢硬度表征。狭小空间结构内部力学性能检测是无损检测领域中的一项挑战，本文采用了新型点式电磁传感器，通过线扫查的方式检测了齿条齿廓表面硬度，建立了磁学信号与硬度的映射关系，实现了狭小空间内力学性能的表征。　　最后，在塑性变形的定量检测中，采用常规涡流检测方法不能有效表征试件塑性变形，而采用高空间分辨率传感器能够对试件塑性变形进行检测。提取涡流信号幅值比(SNR)均值和均方根值作为特征参量，基于响应曲面法建立了特征参量与塑性变形之间的关系方程。另外，为了更好的预测塑性变形，分别采用BP和遗传算法构建了低碳钢塑性变形预测模型。基于上述研究表明，微磁检测技术及传感器技术可快速、有效预测钢力学性能，应用于实际工程中。

关键词： 项目式教学法   背景   组织形式   实施  

摘要： 项目式教学是师生为完成某一项目而展开的教学活动,本文介绍了项目式教学法在《传感器与检测技术》的运用,阐述了项目教学的背景、组织形式、实施过程。

关键词： 传感器与检测技术   物联网   教学改革   教学方法   主动性  

摘要： 传感器是高校物联网专业的重要课程。目前与传感器相关的课程理论教学枯燥无味,实验教学大多采用普通大学实验的教学方式,缺乏主动性和创新性,影响学生解决实际问题能力的培养,难以刺激学生的学习兴趣,学生处于被动学习和机械操作的状态。同时教师采用的教学方法比较单一,课程评价方式简单。本文以《传感器与检测技术》课程为基础,教学模式从"以教为主"向"以学为主,教学相长"转变,以学生的全面发展和创造力的提升作为教学目标,主要从理论教学、实验教学、教学方法和课程评价方式几个方面提出了课程教学模式改革理念,以增加师生互动,提高学生自主学习能力及独立思考问题的能力。