專利名稱：：采用突變模型對(duì)在役16Mn鋼承力件進(jìn)行拉伸損傷的評(píng)估系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種對(duì)港口大型機(jī)械設(shè)備中的承力件進(jìn)行拉伸損傷的評(píng)估。更特別地說，是指一種采用聲發(fā)射突變模型對(duì)在役16Mn鋼(16錳鋼)承力件進(jìn)行拉伸損傷的評(píng)估系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：港口大型機(jī)械設(shè)備中的岸邊設(shè)備如裝船機(jī)、卸船機(jī)、抓斗機(jī)等，常應(yīng)用16錳鋼作為關(guān)鍵承力件。岸邊設(shè)備在使用一段時(shí)間后，作為主要承力件的16錳鋼的損傷狀態(tài)對(duì)整個(gè)岸邊設(shè)備的使用壽命將造成重要影響。16Mn鋼(16錳鋼)是結(jié)合我國(guó)資源情況(錳是我國(guó)富產(chǎn)元素)發(fā)展起來的一種低合金鋼，已被廣泛使用。16Mn鋼承力件在服役一定的時(shí)間后，時(shí)常會(huì)發(fā)生一些失效事故，因此要對(duì)其使用過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷16Mn鋼承力件的損傷狀態(tài)。因?yàn)?6Mn鋼承力件在正常服役條件下一般都處于彈性損傷階段，若外載超過16Mn鋼的屈服極限，該承力件將發(fā)生屈服損傷，此損傷對(duì)承力件的安全及壽命具有重要影響，所以在拉伸過程中判斷16Mn鋼承力件是否發(fā)生屈服損傷尤為重要，可為該構(gòu)件的安全運(yùn)行，及壽命預(yù)測(cè)提供依據(jù)。聲發(fā)射技術(shù)(AcousticEmissionTechnique)因具有動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛的應(yīng)用于結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的損傷檢測(cè)。實(shí)踐表明，材料在受力(形變)過程的不同階段，其聲發(fā)射特征會(huì)發(fā)生一系列不同的變化，也就是說16Mn鋼承力件從彈性損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榍p傷狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)發(fā)生了改變，聲發(fā)射信號(hào)將出現(xiàn)不連續(xù)的現(xiàn)象，而突變理論正是用來研究不連續(xù)現(xiàn)象的，特別適用于描述作用力或動(dòng)力的漸變導(dǎo)致狀態(tài)突變的現(xiàn)象。因此，本發(fā)明采用突變理論分析、判斷16Mn鋼承力件從拉伸彈性損傷狀態(tài)向屈服損傷狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。隨著現(xiàn)代工業(yè)日益向大規(guī)模、高效率發(fā)展，作為港口重要物流裝備的大型岸邊起重機(jī)械，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)1、中老年的設(shè)備比例較大，有很多大型起重機(jī)是60年代至70年代我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造或從東歐進(jìn)口，還有少數(shù)是從美、日等國(guó)進(jìn)口的二手設(shè)備，按設(shè)計(jì)壽命20~25年考慮，很多設(shè)備也己進(jìn)入服役后期或超期服役階段；4擴(kuò)大，以及起重機(jī)更新的滯后，許多起重機(jī)的工作日趨繁重，超載的情況也時(shí)有發(fā)生；3、目前的損傷檢測(cè)方法不成熟，超聲波檢測(cè)和磁粉檢測(cè)等方法對(duì)起重機(jī)進(jìn)行的部分抽樣檢測(cè)，盲目性大、易出現(xiàn)漏檢且檢測(cè)的周期長(zhǎng)，工作量大，費(fèi)用昂貴；4、預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)不完善，目前應(yīng)用的分析判別技術(shù)還不能對(duì)起重機(jī)承力件的損傷做出準(zhǔn)確的預(yù)警和安全評(píng)估，尤其是我國(guó)港口大型機(jī)械設(shè)備安全事故時(shí)有發(fā)生，其中，超載引起的拉伸損傷是港口大型岸邊起重裝備承力件主要的損傷模式之一。因此，為確保起重機(jī)安全可靠的運(yùn)行，須對(duì)承力件進(jìn)行檢測(cè)、判斷損傷狀態(tài)，從而進(jìn)行安全評(píng)估。
發(fā)明內(nèi)容為了減少岸邊設(shè)備在使用過程中，由于拉伸損傷的漏檢和檢測(cè)失誤率導(dǎo)致的16Mn鋼承力件突然斷裂造成的損失，本發(fā)明提出一種釆用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)在役16Mn鋼承力件的拉伸過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并釆用突變理論對(duì)其狀態(tài)改變進(jìn)行判斷與報(bào)警。應(yīng)用本發(fā)明的監(jiān)測(cè)結(jié)果能夠判斷16Mn鋼承力件從拉伸彈性損傷狀態(tài)向屈服損傷狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，從而做出預(yù)警，減少裝備及人員傷亡等損失。本發(fā)明的一種基于聲發(fā)射信息對(duì)16Mn鋼承力件進(jìn)行拉伸損傷評(píng)估的系統(tǒng)，包括有傳感信息收集單元(1)、過濾單元(2)、聲發(fā)射突變理論解析單元(3)和預(yù)警單元(4)。一傳感信息收集單元(1)，該單元一方面用于接收多個(gè)聲發(fā)射換能器分別輸出的傳感信息S"，另一方面對(duì)接收到的多路傳感信息&進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出聲發(fā)射信息,=(^，4,￡>5)給過濾單元(2);一過濾單元(2)，該單元由數(shù)據(jù)濾波處理模塊(21)和波形濾波處理模塊(22)構(gòu)成；數(shù)據(jù)濾波處理(21)對(duì)接收到的聲發(fā)射信息,=(^,4,/)、.)進(jìn)行參數(shù)濾波，濾掉電磁噪聲和環(huán)境噪聲后，提純得到聲發(fā)射拉伸損傷初步信息/2=(^4,"。)；然后波形濾波處理模塊(22)對(duì)聲發(fā)射拉伸損傷初步信息/2-0。，4pD。)進(jìn)行波形濾波，獲得聲發(fā)射拉伸損傷信息/4=(e，4A);在過濾單元(2)中的參數(shù)濾波處理模塊(2i)對(duì)聲發(fā)射信息y;的去除噪聲處理,,「/2(>2)n(z)s>i/)n(4>40必)丄丄_|t丄,丄^,k、關(guān)系為乂《^，；二UG^儲(chǔ))，式中，/2表不拉伸損傷初步信息，/3表示電磁噪聲信息；5在過濾單元(2)中的波形濾波處理模塊(22)對(duì)拉伸損傷初步信息/2的去除噪聲處理關(guān)系為/2=|;(w)u(w他)，射，厶表不拉伸損傷信息，,表示機(jī)械摩擦噪聲信息，F(xiàn)表示損傷信號(hào)的頻率，即60^fe500Mfe;一聲發(fā)射突變理論解析單元(3)，該單元對(duì)接收到的聲發(fā)射拉伸損傷信息/4=(e,AA)采用了如下的處理步驟步驟(A)，勢(shì)函數(shù)的解析對(duì)多個(gè)聲發(fā)射傳感器分別輸出的聲發(fā)射拉伸損傷信息/4=(e,AA)中的波形濾波能量e在勢(shì)函數(shù)解析單元(31)中進(jìn)行累積，獲得累積能量￡31;累積能量五31與勢(shì)函數(shù)存在的關(guān)系為五31=-*4+|證2+，，w表示沿z軸方向上的狀態(tài)變量，"表示沿J軸方向上的控制變量，v表示沿x軸方向上的控制變量；"a3、23a3^-，式中，"2表示累積能量￡31依據(jù)Taylor公式展開后I"4I的二次項(xiàng)系數(shù)，"3表示累積能量￡31依據(jù)Taylor公式展開后的三次項(xiàng)系數(shù)，^表示累積能量￡31依據(jù)Taylor公式展開后的四次項(xiàng)系數(shù)；"~^-^=——^——，式中，&表示累積能量￡31依據(jù)Taylor公式展開后的一次項(xiàng)系數(shù)，"2表示累積能量^31依據(jù)Taylor公式展開后的二次項(xiàng)系數(shù)，"3表示累積能量^t依據(jù)Taylor公式展開后的三次項(xiàng)系數(shù)，"4表示累積能量￡31依據(jù)Taylor公式展開后的四次項(xiàng)系數(shù)；步驟(B)，曲面構(gòu)形分析依據(jù)步驟(A)中得到的累積能量￡31在曲面構(gòu)形單元32中依據(jù)累積能量￡31的曲面表征為-w3+"w+v=0進(jìn)行平衡曲面構(gòu)形；步驟(C)，臨界點(diǎn)拾取單元對(duì)步驟(B)中獲得的曲面圖在臨界點(diǎn)拾取單元(33)中進(jìn)行降次分析-3w2+w=0，從而拾取得到曲面圖上的臨界點(diǎn)；步驟(D)，判斷單元對(duì)步驟(C)中獲得的臨界點(diǎn)在聲發(fā)射突變單元(34)中進(jìn)行突變理論執(zhí)行準(zhǔn)則厶=4^+27,判斷，當(dāng)AX)，返回步驟(A),重新執(zhí)行下一輪的聲發(fā)射突變理論解析；當(dāng)AS0，進(jìn)入預(yù)警單元(4);一預(yù)警單元(4)，該單元輸出提示音實(shí)現(xiàn)報(bào)警。本發(fā)明采用突變模型對(duì)16Mn鋼承力件進(jìn)行拉伸損傷評(píng)估系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于(A)采用聲發(fā)射換能器(也稱傳感器)對(duì)在役16Mil鋼承力件上的聲發(fā)射信息(能量e,、測(cè)量幅度^、持續(xù)時(shí)間",)進(jìn)行采集，并將該相關(guān)信息作為聲發(fā)射突變理論解析單元的信息輸入，使得本發(fā)明在聲發(fā)射檢測(cè)過程中，能通過聲發(fā)射多個(gè)數(shù)字傳感電信息參數(shù)和波形的變化，識(shí)別出是拉伸損傷信息，還是噪聲信息。(B)應(yīng)用聲發(fā)射突變理論解析單元來判斷16Mn鋼承力件的拉伸損傷狀態(tài)，并在承力件從拉伸彈性損傷狀態(tài)向屈服損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)變前做出預(yù)警。(C)在聲發(fā)射突變理論解析單元中多路相關(guān)信息同時(shí)進(jìn)行解析，增加了本發(fā)明系統(tǒng)的容錯(cuò)性。圖1是本發(fā)明拉伸損傷評(píng)估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明的過濾單元的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明的聲發(fā)射突變理論解析單元中的流程圖。圖4是本發(fā)明的一種曲面構(gòu)形的結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參見圖1所示，本發(fā)明是一種采用突變模型對(duì)在役16Mn鋼承力件進(jìn)行拉伸損傷的評(píng)估系統(tǒng)，該評(píng)估系統(tǒng)包括有傳感信息收集單元1、過濾單元2、聲發(fā)射突變理論解析單元3和預(yù)警單元4。在本發(fā)明中，過濾單元2、聲發(fā)射突變理論解析單元3和預(yù)警單元4形成突變模型，該突變模型釆用Matlab語言(版本7.0)開發(fā)。該突變模型內(nèi)嵌在傳感信息收集單元1的存儲(chǔ)器中。本發(fā)明采用數(shù)字化的技術(shù)手段使得聲發(fā)射系統(tǒng)能夠?qū)υ谝?6Mn鋼承力件進(jìn)行拉伸損傷狀態(tài)的評(píng)估，從而得到16Mn鋼承力件從拉伸彈性損傷狀態(tài)向屈服損傷狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。在本發(fā)明中，傳感信息收集單元1選取PAC公司生產(chǎn)的全數(shù)字式16通道DiSP聲發(fā)射系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的每通道高達(dá)2M/fe信號(hào)釆樣率，因此本發(fā)明的拉伸損傷評(píng)估系統(tǒng)具有較高的動(dòng)態(tài)范圍、精度和更快的響應(yīng)速度。本發(fā)明中的四個(gè)單元對(duì)采集到的傳感信息的詳細(xì)處理如下(一)傳感信息收集單元1該傳感信息收集單元1一方面用于接收多個(gè)聲發(fā)射換能器(也稱傳感器)分別輸出的傳感信息s",另一方面對(duì)接收到的多路傳感信息&進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出聲發(fā)射信息/;=(^，4,?！方o過濾單元2;在本發(fā)明中，聲發(fā)射信息義中包括有能量&、測(cè)量幅度4和持續(xù)時(shí)間A,表達(dá)形式為y;=(es,4,z)s)。(二)過濾單元2該過濾單元2由數(shù)據(jù)濾波處理模塊21和波形濾波處理模塊22構(gòu)成，參見圖2所示。數(shù)據(jù)濾波處理21對(duì)接收到的聲發(fā)射信息y;-(e,，4,D,)進(jìn)行參數(shù)濾波，濾掉電磁噪聲和環(huán)境噪聲后，提純得到聲發(fā)射拉伸損傷初步信息/2:(e。,4),A));e。是指能量&經(jīng)參數(shù)濾波后的能量(簡(jiǎn)稱參數(shù)濾波能量)，4是指測(cè)量幅度4經(jīng)參數(shù)濾波后的測(cè)量幅度(簡(jiǎn)稱參數(shù)濾波幅度)，A是指持續(xù)時(shí)間A經(jīng)參數(shù)濾波后的持續(xù)時(shí)間(簡(jiǎn)稱參數(shù)濾波持續(xù)時(shí)間)。然后波形濾波處理模塊22對(duì)聲發(fā)射拉伸損傷初步信息/2:(e。,4),A)進(jìn)行波形濾波，獲得聲發(fā)射拉伸損傷信息/4=(6,41>,);e是指參數(shù)濾波能量e。經(jīng)波形濾波后的能量(簡(jiǎn)稱波形濾波能量)，^是指參數(shù)濾波幅度4經(jīng)波形濾波后的幅度(簡(jiǎn)稱波形濾波幅度)，A是指參數(shù)濾波持續(xù)時(shí)間A經(jīng)波形濾波后的持續(xù)時(shí)間(簡(jiǎn)稱波形濾波持續(xù)時(shí)間)。傳感信息收集單元1中使用的采集設(shè)備(屬于傳感器)在進(jìn)行信息采集時(shí)，不但將損傷信息進(jìn)行采集，同時(shí)也將噪聲(環(huán)境噪聲、電磁噪聲、機(jī)械摩擦噪聲)進(jìn)行采集(即^,4,A信息中是包括有噪聲的)，因此，在本發(fā)明中，采用了數(shù)據(jù)濾波和波形濾波對(duì)采集獲得的信息進(jìn)行了去噪處理。這樣的去噪其目的在于得到本發(fā)明所需的用于進(jìn)行拉伸損傷監(jiān)測(cè)的三個(gè)參數(shù)。本發(fā)明僅用了采集端輸出的能量^、測(cè)量幅度4和持續(xù)時(shí)間"s的三個(gè)參數(shù)，使得在聲發(fā)射突變理論解析單元中對(duì)拉伸損傷信息的處理響應(yīng)時(shí)間快，容錯(cuò)性高。在過濾單元2中的參數(shù)濾波處理模塊21對(duì)聲發(fā)射信息,的去除噪聲處理關(guān)系為丁/2(es〉2)門("s〉l^)nC4,〉40必)(蟲一士丄他鵬此知豐P自/蟲/l=U(^2)U。^一U","諸)，式中，《表爾拉伸損傷初步倍息，厶表示電磁噪聲信息。在過濾單元2中的波形濾波處理模塊22對(duì)拉伸損傷初步信息/2的去除噪聲處理/5(FS60版)U(F^500,關(guān)系為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式中，/4表示拉伸損傷信息，/5表示機(jī)械摩擦噪聲信息，F(xiàn)表示損傷信號(hào)的頻率，即60^fe500^fe。本發(fā)明對(duì)采集端的信息進(jìn)行兩種模式的濾波處理，能夠去除聲發(fā)射信息中含有的多種噪聲。無干擾的傳感信息有利于在突變模型解析中準(zhǔn)確地評(píng)估出在役16Mn鋼承力件的拉伸損傷狀態(tài)。(三)聲發(fā)射突變理論解析單元3參見圖3所示，該聲發(fā)射突變理論解析單元3對(duì)接收到的拉伸損傷信息/4=(e乂C,《,A)采用了如下的處理步驟步驟(A)，勢(shì)函數(shù)的解析對(duì)拉伸損傷信息厶-(e,J,C,A,Z),)中的波形濾波能量e在勢(shì)函數(shù)解析單元31中進(jìn)行累積，獲得累積后的能量^31(簡(jiǎn)稱為累積能量￡31);累積能量￡31與勢(shì)函數(shù)存在的關(guān)系為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>w表示沿z軸方向上的狀態(tài)變量，w表示沿y軸方向上的控制變量，v表示沿x軸方向上的控制變量，參見圖4所示。在圖4的上面幅圖中，平衡曲面中的任意點(diǎn)O在坐標(biāo)系x;;z下的w、6(^)2a4—》a3+a2在本發(fā)明中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式中，"2表示累積能量￡31依據(jù)Taylor公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>f表示對(duì)在役16Mn鋼承力件進(jìn)行信息采集時(shí)的起止時(shí)間)展開后的二次項(xiàng)系數(shù)，"3表示累積能量五31依據(jù)Taylor公式展開后的三次項(xiàng)系數(shù)，"4表示累積能量五3t依據(jù)Taylor公式展開后的四次項(xiàng)系數(shù)。在本發(fā)明中，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式中，^表示累積能量￡31依據(jù)Taylor公式展開后的一次項(xiàng)系數(shù)，"2表示累積能量￡31依據(jù)Taylor公式展開后的二次項(xiàng)系數(shù)，"3表示累積能量五31依據(jù)Taylor公式展開后的三次項(xiàng)系數(shù)，"4表示累積能量&依據(jù)Taylor公式展開后的四次項(xiàng)系數(shù)。步驟(B)，曲面構(gòu)形分析依據(jù)步驟(A)中得到的累積能量￡31在曲面構(gòu)形單元32中依據(jù)累積能量￡31的曲面表征-^+,+1;=0進(jìn)行平衡曲面構(gòu)形，得到曲面圖(判斷平面)，如圖4所示。w表示沿z軸方向上的狀態(tài)變量，"表示沿^軸方向上的控制變量，v表示沿x軸方向上的控制變量。在圖4的下面幅圖中，判斷平面中的任意點(diǎn)O'在坐標(biāo)系v"w下的二維平面關(guān)系。步驟(C),臨界點(diǎn)拾取單元對(duì)步驟(B)中獲得的曲面圖在臨界點(diǎn)拾取單元33中進(jìn)行降次分析-3w2+w=0，從而拾取得到曲面圖上的臨界點(diǎn)。w表示沿z軸方向上的狀態(tài)變量，"表示沿少軸方向上的控制變量。在本發(fā)明中，臨界點(diǎn)是將_3w2+"=0與-^3+"^+"=0聯(lián)立求解消除w后得到的點(diǎn)(v,w)，該點(diǎn)(v，")是在判斷平面中的，參見圖4所示。步驟(D)，判斷單元對(duì)步驟(C)中獲得的臨界點(diǎn)在聲發(fā)射突變單元34中進(jìn)行突變理論執(zhí)行準(zhǔn)則A二4^+27一判斷，當(dāng)A〉0，返回步驟(A)，重新執(zhí)行下一輪的聲發(fā)射突變理論解析；當(dāng)ASO，進(jìn)入預(yù)警單元4。w表示沿y軸方向上的控制變量，v表示沿x軸方向上的控制變量。(四)預(yù)警單元4該預(yù)警單元4釆用如喇叭、擴(kuò)音器等形式的提示音報(bào)警輸出。在本發(fā)明中，預(yù)警單元4接收到報(bào)警啟動(dòng)信號(hào)后，觸發(fā)啟動(dòng)開關(guān)輸出提示音。該提示音可以是如喇叭、擴(kuò)音器等發(fā)出的如音樂聲。實(shí)施例1:對(duì)40f軌道式起重機(jī)的承力件進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)。承力件懸臂有效伸度:5000mm，檢測(cè)長(zhǎng)度3000mm。承力件所用的16Mn鋼成分為:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>檢測(cè)用設(shè)備有(A)6個(gè)R15型聲發(fā)射傳感器，響應(yīng)頻率100400^fe,中心頻率150Mfe。(B)聲發(fā)射儀為美國(guó)PAC公司全數(shù)字式16通道DiSP聲發(fā)射系統(tǒng)。聲發(fā)射儀檢測(cè)時(shí)的門檻值30必，聲發(fā)射峰值定義時(shí)間PDT為300^，聲發(fā)射撞擊限定時(shí)間HDT為600ps，聲發(fā)射撞擊閉鎖時(shí)間HLT為1000/^。在16Mn鋼承力件的拉伸過程中，不同的損傷狀態(tài)有不同的聲發(fā)射特征，如表l所示。表1不同的損傷狀態(tài)的聲發(fā)射特征<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>首先對(duì)聲發(fā)射傳感信息進(jìn)行參數(shù)濾波和波形濾波(60^fe500Wfe)得到16Mn鋼承力件的拉伸損傷信息，然后應(yīng)用聲發(fā)射突變理論綜合分析六個(gè)聲發(fā)射傳感器采集的信息，從而判斷出16Mn鋼承力件從彈性損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榍p傷狀態(tài)的突變時(shí)間為77"87"本發(fā)明建立了基于聲發(fā)射突變模型對(duì)16Mn鋼承力件進(jìn)行拉伸損傷評(píng)估的系統(tǒng)，通過X牙16Mn鋼承力件拉伸過程中彈性損傷階段和屈服損傷階段各自的聲發(fā)射參數(shù)的特點(diǎn)，將拉伸不同階段的聲發(fā)射信號(hào)特征與突變理論相結(jié)合，建立了聲發(fā)射參數(shù)的尖點(diǎn)突變模型。利用該模型，可對(duì)16Mn鋼承力件拉伸過程中的聲發(fā)射參數(shù)進(jìn)行突變分析，進(jìn)而Xt其在拉伸過程中從彈性損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榍p傷狀態(tài)進(jìn)行判別、預(yù)測(cè)。權(quán)利要求1、一種基于聲發(fā)射信息對(duì)16Mn鋼承力件進(jìn)行拉伸損傷評(píng)估的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括有一傳感信息收集單元(1)，該單元一方面用于接收多個(gè)聲發(fā)射換能器分別輸出的傳感信息Sn，另一方面對(duì)接收到的多路傳感信息Sn進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出聲發(fā)射信息f1＝(eS，AS，DS)給過濾單元(2)；一過濾單元(2)，該單元由數(shù)據(jù)濾波處理模塊(21)和波形濾波處理模塊(22)構(gòu)成；數(shù)據(jù)濾波處理(21)對(duì)接收到的聲發(fā)射信息f1＝(eS，AS，DS)進(jìn)行參數(shù)濾波，濾掉電磁噪聲和環(huán)境噪聲后，提純得到聲發(fā)射拉伸損傷初步信息f2＝(e0，A0，D0)；然后波形濾波處理模塊(22)對(duì)聲發(fā)射拉伸損傷初步信息f2＝(e0，A0，D0)進(jìn)行波形濾波，獲得聲發(fā)射拉伸損傷信息f4＝(e，A，Dt)；在過濾單元(2)中的參數(shù)濾波處理模塊(21)對(duì)聲發(fā)射信息f1的去除噪聲處理關(guān)系為<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>f</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>f</mi><mn>2</mn></msub></mtd><mtd><mrow><mo>(</mo><msub><mi>e</mi><mi>S</mi></msub><mo>></mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow><mo>∩</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>D</mi><mi>S</mi></msub><mo>></mo><mn>1</mn><mi>μs</mi><mo>)</mo></mrow><mo>∩</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>A</mi><mi>s</mi></msub><mo>></mo><mn>40</mn><mi>dB</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>f</mi><mn>3</mn></msub></mtd><mtd><mrow><mo>(</mo><msub><mi>e</mi><mi>S</mi></msub><mo>≤</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow><mo>∪</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>D</mi><mi>s</mi></msub><mo>≤</mo><mn>1</mn><mi>μs</mi><mo>)</mo></mrow><mo>∪</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>A</mi><mi>s</mi></msub><mo>≤</mo><mn>40</mn><mi>dB</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0001"file="A2009100833430002C1.tif"wi="82"he="11"top="114"left="37"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>式中，f2表示拉伸損傷初步信息，f3表示電磁噪聲信息；在過濾單元(2)中的波形濾波處理模塊(22)對(duì)拉伸損傷初步信息f2的去除噪聲處理關(guān)系為<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>f</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>f</mi><mn>4</mn></msub></mtd><mtd><mn>60</mn><mi>kHz</mi><mo><</mo><mi>F</mi><mo><</mo><mn>500</mn><mi>kHz</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>f</mi><mn>5</mn></msub></mtd><mtd><mrow><mo>(</mo><mi>F</mi><mo>≤</mo><mn>60</mn><mi>kHz</mi><mo>)</mo></mrow><mo>∪</mo><mrow><mo>(</mo><mi>F</mi><mo>≥</mo><mn>500</mn><mi>kHz</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0002"file="A2009100833430002C2.tif"wi="73"he="11"top="143"left="49"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>式中，f4表示拉伸損傷信息，f5表示機(jī)械摩擦噪聲信息，F(xiàn)表示損傷信號(hào)的頻率，即60kHz～500kHz；一聲發(fā)射突變理論解析單元(3)，該單元對(duì)接收到的聲發(fā)射拉伸損傷信息f4＝(e，A，Dt)采用了如下的處理步驟步驟(A)，勢(shì)函數(shù)的解析對(duì)多個(gè)聲發(fā)射傳感器分別輸出的聲發(fā)射拉伸損傷信息f4＝(e，A，Dt)中的波形濾波能量e在勢(shì)函數(shù)解析單元(31)中進(jìn)行累積，獲得累積能量E31；累積能量E31與勢(shì)函數(shù)存在的關(guān)系為<mathsid="math0003"num="0003"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>E</mi><mn>31</mn></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>4</mn></mfrac><msup><mi>w</mi><mn>4</mn></msup><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msup><mi>uw</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mi>vw</mi><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0003"file="A2009100833430002C3.tif"wi="45"he="9"top="203"left="98"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>w表示沿z軸方向上的狀態(tài)變量，u表示沿y軸方向上的控制變量，v表示沿x軸方向上的控制變量；<mathsid="math0004"num="0004"><math><![CDATA[<mrow><mi>u</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>6</mn><msup><mrow><mo>(</mo><mfrac><msub><mi>a</mi><mn>3</mn></msub><mrow><mn>4</mn><msub><mi>a</mi><mn>4</mn></msub></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><msub><mi>a</mi><mn>4</mn></msub><mo>-</mo><mfrac><msubsup><mrow><mn>3</mn><mi>a</mi></mrow><mn>3</mn><mn>2</mn></msubsup><msub><mrow><mn>4</mn><mi>a</mi></mrow><mn>4</mn></msub></mfrac><msub><mi>a</mi><mn>3</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mn>2</mn></msub></mrow><msqrt><mo>|</mo><msub><mi>a</mi><mn>4</mn></msub><mo>|</mo></msqrt></mfrac><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0004"file="A2009100833430002C4.tif"wi="49"he="17"top="222"left="32"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>式中，a2表示累積能量E31依據(jù)Taylor公式展開后的二次項(xiàng)系數(shù)，a3表示累積能量E31依據(jù)Taylor公式展開后的三次項(xiàng)系數(shù)，a4表示累積能量E31依據(jù)Taylor公式展開后的四次項(xiàng)系數(shù)；<mathsid="math0005"num="0005"><math><![CDATA[<mrow><mi>v</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mo>-</mo><mn>4</mn><msup><mrow><mo>(</mo><mfrac><msub><mi>a</mi><mn>3</mn></msub><msub><mrow><mn>4</mn><mi>a</mi></mrow><mn>4</mn></msub></mfrac><mo>)</mo></mrow><mn>3</mn></msup><msub><mi>a</mi><mn>4</mn></msub><mo>+</mo><mn>3</mn><msup><mrow><mo>(</mo><mfrac><msub><mi>a</mi><mn>3</mn></msub><msub><mrow><mn>4</mn><mi>a</mi></mrow><mn>4</mn></msub></mfrac><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><msub><mi>a</mi><mn>3</mn></msub><mo>-</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>a</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>a</mi><mn>3</mn></msub></mrow><msub><mrow><mn>4</mn><mi>a</mi></mrow><mn>4</mn></msub></mfrac><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mroot><mrow><mo>|</mo><mn>4</mn><msub><mi>a</mi><mn>4</mn></msub><mo>|</mo></mrow><mn>4</mn></mroot></mfrac><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0005"file="A2009100833430003C1.tif"wi="70"he="16"top="30"left="32"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>式中，a1表示累積能量E31依據(jù)Taylor公式展開后的一次項(xiàng)系數(shù)，a2表示累積能量E31依據(jù)Taylor公式展開后的二次項(xiàng)系數(shù)，a3表示累積能量E31依據(jù)Taylor公式展開后的三次項(xiàng)系數(shù)，a4表示累積能量E31依據(jù)Taylor公式展開后的四次項(xiàng)系數(shù)；步驟(B)，曲面構(gòu)形分析依據(jù)步驟(A)中得到的累積能量E31在曲面構(gòu)形單元32中依據(jù)累積能量E31的曲面表征為-w3+uw+v＝0進(jìn)行平衡曲面構(gòu)形；步驟(C)，臨界點(diǎn)拾取單元對(duì)步驟(B)中獲得的曲面圖在臨界點(diǎn)拾取單元(33)中進(jìn)行降次分析-3w2+u＝0，從而拾取得到曲面圖上的臨界點(diǎn)；步驟(D)，判斷單元對(duì)步驟(C)中獲得的臨界點(diǎn)在聲發(fā)射突變單元(34)中進(jìn)行突變理論執(zhí)行準(zhǔn)則Δ＝4u3+27v2判斷，當(dāng)Δ＞0，返回步驟(A)，重新執(zhí)行下一輪的聲發(fā)射突變理論解析；當(dāng)Δ≤0，進(jìn)入預(yù)警單元(4)；一預(yù)警單元(4)，該單元輸出提示音實(shí)現(xiàn)報(bào)警。全文摘要本發(fā)明公開了一種基于聲發(fā)射信息對(duì)16Mn鋼承力件進(jìn)行拉伸損傷評(píng)估的系統(tǒng)，該拉伸損傷評(píng)估系統(tǒng)包括有傳感信息收集單元(1)、過濾單元(2)、聲發(fā)射突變理論解析單元(3)和預(yù)警單元(4)。本發(fā)明采用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)16Mn鋼承力件的拉伸過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并采用突變理論對(duì)其狀態(tài)改變進(jìn)行判斷、報(bào)警。應(yīng)用本發(fā)明的監(jiān)測(cè)結(jié)果能夠判斷16Mn鋼承力件從拉伸彈性損傷狀態(tài)向屈服損傷狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，從而做出預(yù)警，減少裝備及人員傷亡等損失。文檔編號(hào)G01N29/14GK101566541SQ20091008334公開日2009年10月28日申請(qǐng)日期2009年5月4日優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日發(fā)明者崢張,王宏偉,鐘群鵬,韓志遠(yuǎn),駱紅云申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)