一种运动机构故障声源位置的鉴别方法与流程

1.本发明属于无损故障检测技术领域，具体涉及一种运动机构故障声源位置的鉴别方法。


背景技术：

2.声发射技术作为一种动态无损检测技术，可以检测金属结构和复合材料结构在外载荷作用下活性缺陷损伤的扩展与演化，因而得到了广泛的关注和应用。声发射技术主要利用声发射传感器采集结构中活性缺陷扩展时或者故障声源所释放能量产生的应力波，通过分析采集得到的声发射信号，可以得到损伤的位置、损伤的程度及损伤的类型，从而实现对结构的损伤评价。结构或运动机构中的损伤和故障源产生的应力波要在结构中传播才能到达声发射传感器，并被采集系统转化为数字信号存储和分析。
3.运动机构是实际工程中常用的一种结构形式，用来机动地传递不同部件之间的作用力，多是由不同功能的结构部件组合而成，安装精度要求较高，各个部件之间的传力路径比较复杂。运动机构因在复杂的外部载荷作用下进行旋转运动，机构各部件不可避免地产生损伤或故障，利用现有的检测技术和方法很难将损伤或故障源检测出来，这将影响机构的正常运行，给安全带来隐患。对运动机构的损伤或故障声源位置进行识别并定位，对于早期发现并排除故障具有重要的工程意义。


技术实现要素：

4.本发明提供一种运动机构故障声源位置的鉴别方法，目的是解决现有检测技术对运动机构的损伤或故障位置进行定位时效率低、实施困难的问题。
5.本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
6.一种运动机构故障声源位置的鉴别方法，包括如下步骤：
7.第一步、对运动机构部件进行分析；
8.第二步、确定声发射传感器布置方案；
9.第三步、进行故障声源标定试验；
10.第四步、故障声发射应力波信号采集；
11.第五步、信号分析；
12.第六步、确定故障声源位置。
13.进一步地，第一步中，对运动机构部件进行分析包括：
14.根据对运动机构故障声源位置鉴别的要求，分析机构的组成部分，并明确各部分之间的连接方式，初步确定故障可能发生的部位。
15.进一步地，第二步中，确定声发射传感器布置方案时，在各个部件上都应布置相同类型的宽频带声发射传感器，确保采集到声发射应力波信号数据。
16.进一步地，第三步中，故障声源标定试验包括：
17.在试验前利用断铅试验来模拟损伤或故障源产生的应力波声发射信号在结构各
部件中的传播规律。
18.进一步地，第三步中，断铅试验按如下方式进行：
19.在每一个机构部件上选取可能产生损伤或故障的位置，进行三次断铅试验，同时记录各个部件上声发射传感器的应力波信号，存储在计算机中。
20.进一步地，第四步中，故障声发射应力波信号采集按如下方式进行：
21.采集粘贴在机构各个部件上声发射传感器的信号并存储在计算机中。
22.进一步地，第五步中，信号分析包括：
23.对第三步故障声源标定试验得到的声发射信号的幅值与频率进行分析；
24.记第i个部件上三次断铅试验的信号最大幅值为a
i
，进行傅立叶变换得到的最大能量频率成分记为f
i
，记f
ai
＝(a
i
，f
i
)，则可以得到各个部件的f
a
值；
25.对损伤或故障源正式试验所采集得到的声发射信号的幅值和频率进行同样的分析，得到每个部件上声发射信号的f
ai
值，记为f
ai
，取其中幅值最大值为参考值max(f
ai
)。
26.进一步地，第六步中，确定故障声源位置包括：
27.将正式工作运行时的声发射信号所得到参考值与第五步所得到的标定幅值和频率值相比较，取与参考值最为接近的一组标定数据f
ai
为基准，确定损伤或故障源的位置为第i个部件。
28.本发明所取得的有益技术效果是：
29.采用灵敏度高的声发射检测技术，通过采集运动机构故障声源产生的应力波，分析其特征变化，可以在不拆解结构的情况下，实现故障声源的位置鉴别。
30.与现有技术相比，避免了拆解结构的过程，对运动机构的损伤或故障位置进行定位时效率高、实施容易、结果准确度高，具有突出的实质性特点和显著的进步。
附图说明
31.图1是本发明其中一种具体实施例的流程框图。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明要求保护的范围。
33.一种运动机构故障声源的鉴别方法，采用声发射技术为运动机构故障声源鉴别方案，根据声发射技术具有检测灵敏度高、不受部件尺寸限制和对整体结构检测等特点，可以实现不拆解情况下对运动机构故障声源的位置鉴别。
34.在运动机构工作时，损伤或故障源会由于外载的作用而产生能量释放，能量以应力波的形式在运动机构部件中传播。不同部件因连接形式的不同会导致应力波能量衰减及频率转换，每一部件故障源所产生的声发射信号的能量与频率具有固定的特征。
35.根据这一特性，将声发射传感器布置在不同的部件上，当故障源产生的应力波被声发射传感器接收，根据传感器阵列接收信号的幅度特征及频率特性，就可以将部件故障声源位置鉴别出来。
36.在利用声发射技术对运动机构的故障源进行鉴别时，要对机构各部件应力波的传播特性进行分析，确定故障源产生的应力波到达各声发射传感器的信号幅值和频率分布，以此作为故障源定位鉴别的根据。
37.根据运动机构各部件的组成和分布特征，将适量的声发射传感器布置在各部件合适的位置。采用断铅试验模拟标准损伤或故障源产生的应力波，同时记录下断铅的部件；采集各个声发射传感器接收到的声发射信号，分析各个信号的幅度值和频率值。采集运动机构工作时损伤或故障源产生的应力波，并分析其幅度值和频率值，并与模拟声发射源产生的特征进行对比，最接近的一组数据所对应的部件即为故障声源所在位置。
38.如图1所示，一种运动机构故障声源的鉴别方法具体实施例，包括如下步骤：
39.第一步、对运动机构部件进行分析
40.根据对运动机构故障声源位置鉴别的要求，分析机构的组成部分，并明确各部分之间的连接方式，初步确定故障可能发生的部位。
41.第二步、确定声发射传感器布置方案
42.运动机构各个部分连接复杂，声发射应力波传递不连续，会导致声发射应力波幅值降低与频率频散。为了得到各个部件上损伤或故障源产生的应力波，在各个部件上都应布置相同类型的宽频带声发射传感器，确保采集到声发射应力波信号数据。
43.第三步、故障声源标定
44.在采集真正损伤或故障声源声发射信号时，需要分析机构各个部件之间的信号幅值衰减和频率分布特征，因此，需要在试验前利用常用的断铅试验来模拟损伤或故障源产生的应力波声发射信号在结构各部件中的传播规律。
45.在每一个机构部件上选取可能产生损伤或故障的位置，进行三次断铅试验，同时记录各个部件上声发射传感器的应力波信号，存储在计算机中供后续分析之用。
46.第四步、故障声发射应力波信号采集
47.当机构各部件在正常工作时，损伤源或故障源会在外载荷作用下产生能量释放，会在结构中产生声发射应力波信号。采集粘贴在机构各个部件上声发射传感器的信号并存储在计算机中，供后续处理与分析。
48.第五步、信号分析
49.对第三步故障标定试验得到的声发射信号的幅值与频率进行分析。记第i个部件上三次断铅试验的信号最大幅值为a
i
，进行傅立叶变换得到的最大能量频率成分记为f
ai
记f
ai
＝(a
i
，f
i
)。则可以得到各个部件的f
a
值。
50.对损伤或故障源正式试验所采集得到的声发射信号的幅值和频率进行同样的分析，得到每个部件上声发射信号的f
ai
值，记为f
ai
，取其中幅值最大值为参考值max(f
ai
)。
51.第六步、确定故障声源位置
52.将正式工作运行时的声发射信号所得到参考值与第五步所得到的标定幅值和频率值相比较，取与参考值最为接近的一组标定数据f
ai
为基准，可以确定损伤或故障源的位置为第i个部件。
53.综上，本具体实施例所提出的技术方案采用灵敏度高的声发射检测技术，通过采集运动机构故障声源产生的应力波，分析其特征变化，可以在不拆解结构的情况下，实现故障声源的位置鉴别。
54.与现有技术相比，避免了拆解结构的过程，对运动机构的损伤或故障位置进行定位时效率高、实施容易、结果准确度高，解决了现有技术存在的问题，具有突出的实质性特点和显著的进步。