[发明专利]一种滑动结合面磨损在线监测方法

摘要

本发明公开了一种滑动结合面磨损在线监测方法，装置包括压电传感阵列、电荷放大器、数据采集卡、电脑信息提取装置、信息显示装置。将一组压电传感器布置在滑块表面的不同位置，形成阵列，用于获得发射源的信号并通过电荷放大器把压电式传感器高输出阻抗变换成低阻抗输出，放大信号。接着利用数据采集卡，采集放大后的信号，将模拟电压信号转换成对应的数字量信号发送给电脑信息提取装置计算出声发射源坐标，并通过信息显示装置显示，来判断结合面磨损状态。本发明无需拆卸机械结构设备，根据声发射就可以在线评估结合面磨损；该方法是利用声发射源成像评估结合面磨损，而不是利用磨损的二次表征，可以在结合面精度恶化前就实现预警。

主权项

一种滑动结合面磨损在线监测方法，其特征在于：包括步骤如下：步骤一：将N个阵元，压电元件构成的阵列粘贴在滑块的上表面，正对上表面的下表面为摩擦面；设上表面为XY平面上，原点O在压电元件组成的阵列中心，Z轴垂直于XY面，并指向摩擦面；通过在线监测装置采集到声发射信号点数为K，则N个压电元件采集到的数据组成矩阵：X=x1(1)x1(2)...x1(K)x2(1)x2(2)...x2(K)............xN(1)xN(2)...xN(K)---(1)]]>其中xi(j)(i＝1,2…N；j＝1,2…K),就是指采集到的一个点，其中i对应传感器标号，j代表采集到的信号序列号；步骤二：计算阵列信号的协方差矩阵为：Rx=1KXXT---(2)]]>其中XT为矩阵X的转置；用Matlab软件中的函数eig或eigs求得Rx的特征值λi(i＝1，2…N)，及其对应的特征矢量设有I个λi＜1，则其对应的I个特征矢量(i＝1，2……I)张成的噪声子空间为：步骤三：计算空间谱函数P(k)具有最大值，空间谱函数P(k)公式如下：P(k)=1v(k)ΠvH(k)---(3)]]>其中为的共轭，vH(k)为v(k)共轭转置；步骤四：如果用单位方向矢量Q表示声发射源信号来向，矢量pi表示阵元坐标，v表示声发射波速，则第i个阵元接收信号相对于原点的时间延迟为：τi=aTpiv---(4)]]>其中θ是坐标原点与声源连线与z轴的夹角，Ф为原点与声源连线在XY平面上的投影与X轴正向夹角，aT是a的转置，步骤五：通过设置电荷放大器频带，使接收到的信号是窄带，则原点O接收到的信号复数形式为：传感阵列接收到的每个电压元件信号模型可表示为：X(t)=X1(t)...XN(t)=X0(t)ejωcte-jωcτ1...e-jωcτN---(5)]]>将角频率ωc＝2πf，代入上式得：X0(t)ejωcte-jωcτ1...e-jωcτN=X0(t)ejωcte-j2πfvaTp1...e-j2πfvaTpN]]>由于声波波速v＝λf，代入上式，所以：X0(t)ejωcte-j2πfvaTp1...e-j2πfvaTpN=X0(t)ejωcte-j2πλaTp1...e-j2πλaTpN]]>设则上式为：X(t)=X1(t)...XN(t)=X0(t)ejωcte-jωcτ1...e-jωcτN=X0(t)ejωcte-jkp1...e-jkpN---(6)]]>令将公式7代入公式3，通过对声发射方向矢量v(k)中的(θ，φ)逐点扫描，通过对θ在(0～π/2)，φ在(0～2π)内逐点计算，对P(k)谱峰搜索，得到P(k)的每个点的值，并标注在横坐标是φ，纵坐标是θ的图形上，根据图形上P(k)谱峰的变化，来确定结合面出现磨损；步骤六：通过已知Z轴方向上的高度为H，可将P(k)的每个点的值，标注在横坐标是Hcosφ/tanθ，纵坐标是Hsinφ/tanθ的，描述摩擦区域在结合面上的二维坐标。