摘要:首先，在论述光纤传感器基本理论和技术的基础上，重点以两类典型的传光型光纤传感器——反射式光纤位移传感器及透射式光纤传感带为对象，讨论了其检测原理和关键技术，以及在大型旋转机械支承——滑动轴承的润滑膜状态信息和转子振动信息、航空发动机涡轮叶尖间隙、燃油流量及人体位姿信息等重要工程参数检测中的应用；其次，分析了两种典型的传感型光纤传感器——光强调制型光纤曲率传感器和Bragg光纤光栅传感器的检测原理和关键技术，并介绍了它们分别在机匣变形动态测量和齿轮应力应变动态测量中的应用；最后，基于这两类典型光纤传感器的特点及工程应用，对光纤动态检测技术进行了总结和展望。

摘要:结合我国现有异体同构周边式对接机构的研究基础，对大通过范围通用停靠机构开展研究。首先,从空间站的基本任务需求出发，对国内外现有常用对接/停靠机构功能及适用范围进行了详细对比总结；其次，对雄/雌式停靠机构进行了详细设计，重点对导向组件、捕获锁组件等机构进行设计及原理分析；然后，建立了停靠机构接触过程数学模型，重点对停靠机构接触过程作用点的确定开展了研究，同时对停靠机构进行了多工况虚拟样机仿真[JP2]分析；最后，对该停靠机构进行了模态分析，分析了停靠机构的固有频率和振型。通过上述分析验证了所设计机构模型的准确性，寻找了机构设计的薄弱点，并给出了解决方案，所研究成果为我国发展空间站停靠机构提供技术参考。

摘要:为了解决潜在故障阶段特征信号微弱、有效信息难以提取的问题，提出一种基于投影寻踪的旋转设备潜在故障识别和预警方法。通过计算得出24个特征指标用以描述设备运行状态。为避免单一投影方向揭露信息的片面性，提出利用最佳投影方向矩阵将不同状态（包括正常状态和异常状态）下的24个特征指标投影到二维空间，得到投影值的分布特征，并以此建立特征评价指标体系。通过观察待评估的某一时刻的24个特征指标的投影值分布与上述特征评价指标体系相对比，即可判断该时刻设备运行状态是否存在异常和故障类型。试验数据分析表明，该方法具有较好的可行性和可靠性，在捕捉早期故障信号方面具有很高的灵敏性。

摘要:航空结构中的薄壁件由于刚性差，在加工中容易发生变形、让刀等现象，对加工精度及表面质量构成严重影响。针对上述问题，基于电磁感应原理，笔者研究设计了适用于薄壁件的铣削加工减振装置，将工件的振动应用于磁感线切割，通过作用反力的产生来实现工件减振的目的，并推导了磁铁在铜管内运动时的电磁感应阻尼力，结果表明阻尼力与相对运动速度成线形关系，但方向相反。冲击实验表明，该减振装置能显著缩短薄壁件的振荡时间；颤振稳定域仿真表明，该装置可将薄壁零件的临界稳定切深从0.4 mm提高到5.1mm。最后，结合切削实验对该装置的抑振效果进行验证

摘要:针对轮式服务机器人驱动系统故障诊断问题，提出一种基于多主成分分析(principalcomponent analysis,简称PCA)模型及支持向量机和DS证据理论(support vector machine and dempster shafer,简称SVM-DS)融合决策的故障诊断方法，分别利用正常状态和故障状态下的传感器数据建立多个PCA模型。利用正常状态下的PCA模型实现故障的检测。传感器数据经多PCA模型特征提取后作为SVM的输入向量，实现故障的初步分离。基于混淆矩阵定义SVM的全局及局部可信度，并依据可信度值和故障初步分离结果完成基本概率分配函数的赋值，以实现SVM和DS证据理论在故障分离中的有效结合。实验结果表明，本研究方法能灵敏检测到机器人驱动系统故障的发生，故障分离平均正确率达92.6%，与传统单PCA模型的方法相比有更高的正确率和稳定性。

摘要:针对地震和风振下结构的振动控制，提出了结构主被动复合调谐控制的策略，以及采用直线电机驱动主动质量阻尼器(active mass damper,简称AMD)、中空橡胶隔震支座作为调谐质量阻尼器（tune mass damper,简称TMD）弹性单元、滑轨作为TMD支撑轨道的主被动复合调谐控制装置实现方法，进行了主被动复合调谐控制对结构动力响应控制的效果及减震机理分析，探讨了反馈响应向量对控制效果、AMD控制力和AMD位移的影响，完成了线性二次高斯算法（linear quadratic Gaussian,简称LQG）控制算法和H2/H∞控制算法时的主被动复合调谐控制结构振动台试验。研究结果表明：结构主被动复合调谐控制能有效减小结构的动力响应，改善TMD的性能；采用直线电机驱动的AMD作为主动控制装置，为防止AMD“飘移”，AMD位移应作为目标向量和反馈响应；LQG控制算法总体控制效果优于H2/H∞控制算法。试验验证了提出的主被动复合调谐控制硬件系统方案的可行性，为工程应用提供了支撑。

摘要:对多轴向振动环境下结构振动疲劳失效行为进行了试验研究，提出了2种多轴随机振动疲劳试验试件疲劳失效的判定方法。通过激光测振仪和35670A动态信号分析仪对结构的1阶固有频率进行跟踪监测，通过动态应变测试系统对试件缺口部位的应变进行了实时监测。根据试验数据,分析了多轴向振动环境下疲劳裂纹扩展与固有频率变化和应变变化的关系，确定了2种疲劳失效的试验判定准则，并对2种判定方法的适用性进行了讨论。

摘要:分析了航空发动机气路中颗粒物的荷电机理，研究了荷电颗粒和静电传感器的作用机理，并对静电监测信号的频率特性影响因素进行了分析。针对颗粒物流动特性引起信号频谱的差异，提出了从信号的频域提取能量分布特征参数的方法，采用小波分析的方法实现了静电信号能量分布特征的获取，最后通过实验对静电监测信号的特征参数的有效性进行了验证。实验结果表明：静电监测技术能够有效地监测航空发动机输出功率的突变；连续颗粒物产生的信号中的高频成分相对较多，能量分布均匀性可以有效地判断出是间断颗粒物还是连续颗粒物，利用该能量分布的变化可以有效地反映出发动机输出功率变化不大的情况。

摘要:针对反射式光纤位移传感器拾取的润滑膜厚度信号中的脉冲和随机噪声干扰，提出一种自调整复合级联数学形态滤波算法。采用三角结构元素和半圆结构元素，通过开闭和闭开组合滤波及串联构造了复合级联形态滤波算法。仿真结果表明，复合级联滤波算法可提高信号的信噪比。针对传统形态滤波方法结构元素宽度随机选取造成滤波后信号信噪比低的问题，通过在不同采样频率情况下对不同信号进行滤波仿真计算，提出一种结构元素参数自调整选取法。仿真实验和对实际润滑膜厚度信号滤波处理结果表明，自调整复合级联形态滤波算法可有效滤除信号中的脉冲干扰和随机噪声干扰。

摘要:针对保证集成电路切筋成形设备对引线框架模切精度的要求，运用快速线性调频小波（chirplet）匹配追踪对集成电路切筋成形设备进行了振动分析。对切筋成形设备关键部位不同转速下的振动信号，运用快速线性调频小波匹配追踪算法进行信号分解，得到信号的时频分布。根据常见故障的时频原子特点，从时频图上对系统的固有频率以及冲裁运动等特征频率进行了识别。实验结果表明，基于快速线性调频小波的匹配追踪算法具有较高的时频分辨力，能够在大量非平稳信号中提取特征频率成分，准确反映设备的工作状况，为该设备的故障诊断提供可靠的依据。

摘要:为了研究数控刀架中动力齿轮传动系统运行的平稳状况，建立了考虑时变刚度、齿侧间隙的多级齿轮系统非线性动力学模型，并对方程组进行无量纲化处理。对时变啮合刚度进行了较精确的求解，并考虑了变位系数对刚度值的影响。将齿侧间隙引起的分段位移函数等效简化成一个含双曲正切的表达式，避免了迭代过程中的判断问题。采用4阶Runge Kutta法对方程进行Matlab编程求解，分析了刚度展开项波动幅值、载荷力矩以及侧隙对响应的影响。通过分析可知：较小的刚度展开项波动幅值对系统的平稳性有利；重载下的系统发生跳跃现象的临界转速变大，而工作转速通常低于临界转速，从而提高了运转的平稳性；侧隙较小时易产生双边冲击，产生较大噪音。

摘要:利用结构的摆动振动驱动流体单向流动，和传统的利用结构的不对称性形成泵功能的无阀流体驱动原理相比，具有更易于微小型化、效率高、流动脉动小、无回流等优势，而仿尾鳍振子端部的柔性尾鳍结构是高效泵水的关键部件。首先，通过无流量的压差测量法测得了柔性尾长在2～18 mm范围内压差峰值随频率的变化关系；其次，利用激光多普勒测振仪测得了摆动振子在水中的振动模态，与压差实验结果进行了对比分析，确定了压差峰值与振子振型的对应关系；最后，通过对振子的分解，讨论了柔性尾鳍与振子主体部分的耦合关系，解释了最佳工作振型在振子主体部分二阶弯振附近波动的现象。结果表明：摆动振子工作在近似无限水域中，前3阶弯振均可测得压差；柔性尾长为4 mm和6 mm时，压差达到最大值55 mm；不同柔性尾长的摆动振子取得最大压差时的工作频率，在无柔性尾鳍振子的二阶弯振模态频率附近波动。

摘要:为了满足列车轮对监测系统（railway wheelset monitoring system,简称RWMS）自供电需求，提出一种通过旋转磁铁非接触轴向激励悬臂梁压电振子构成的压电发电机（即旋磁式压电悬臂梁发电机），介绍了其结构原理，研究了磁力（磁铁数量与配置方式）及其转速对发电机性能的影响。结果表明，在0~1 360 r/min转速范围内存在多阶最佳转速,使发电机输出电压出现峰值。当压电悬臂梁端磁铁数固定，增加旋转磁铁数量时，各阶最佳转速值不变，但其所对应的电压增加。当转速为1 042.5 r/min时，转盘同一位置安装2,4,8,12个磁铁所对应的最大电压分别为13.2,16.6,23.8,27.8 V。当旋转磁铁数量固定、压电悬臂梁端部磁铁数量增加时，各阶最佳转速值降低，而其所对应的峰值电压增加。当转盘上安装2个磁铁，悬臂梁端安装1，3，5，7个磁铁时，第9阶最佳转速及电压分别为1 056.4，861.8，750.6，611.6 r／min和13.2，34.4，48，64 V。此外，其他参数确定时，1次激励所生成的电能（电压及其波形数量）还与转速有关，低转速（264.1 r／min）时仅生成１个电压波形，而高转速（1　024.5 r／min）时生成4个电压波形。

摘要:针对高速磁悬浮电机磁轴承的不平衡振动问题，分析了磁悬浮电机转子不平衡振动的周期性特性，建立了磁轴承不平衡力模型，提出了一种用于抑制高速磁悬浮电机磁轴承不平衡振动的插入式重复控制器，对闭环系统的稳定性、稳态性能和干扰抑制能力进行了分析，并进行了仿真和实验验证。在4kW磁轴承电机上进行的实验结果表明，该重复控制器有效地抑制了转子的不平衡振动，在10 kr/min的转速下，转子x，y向位移峰峰值分别减小了33%和37%，转频处转子x，y向位移振动峰值分别减小了42.1%和45.4%，有效提高了磁悬浮轴承的控制精度和稳定性。

摘要:针对多参考点复指数法虚假模态影响识别结果问题，提出了基于模态相似指数的虚假模态剔除方法。通过对系数矩阵施加不同的约束可以获得两组计算结果，两组计算结果中，同一物理极点会出现于同一位置，而虚假极点则随机分布。提出模态相似指数衡量两组结果中同一极点的相似程度，对每一结果计算模态相似指数，根据虚假模态相似指数远大于物理模态相似指数的特点剔除计算结果中由噪声、模型过估计等因素引起的虚假模态。利用改进多参考点复指数法对一个3自由度的线性时不变系统和重庆朝天门长江大桥模型进行辨识，实验结果表明，本研究方法可以在保留物理模态的前提下有效剔除计算结果中的虚假模态。

摘要:将轴承故障诊断问题转化为故障信号时频图像的识别问题，提出一种采用双向二维主成分分析(two directional，two dimensional，principal component analysis，简称 TD 2DPCA)的时频图像矩阵特征提取方法。首先,利用广义S变换将轴承故障信号变换为时频域图像，采用一种双向压缩的二维PCA方法对图像信息进行特征提取;然后，进行了轴承故障试验，分别采集了轴承在正常、内圈故障及外圈故障状态下的振动信号，采用所述方法对轴承3种状态下的时频分布图像进行特征提取，并根据集成矩阵距离(assembled matrix distance，简称AMD)实现图像的分类识别。试验结果表明，结合广义S变换的双向2DPCA特征提取算法可有效提高计算效率，同时具有良好的诊断性能。

摘要:为了研究大型焊接筒节切削过程中刀具的振动特性，首先，对切削振动的产生机理进行分析，建立大型焊接筒节切削过程动力学模型；然后,通过参照实际生产加工条件进行切削振动模拟实验，结合模型变化规律修正法对振动模型进行修正，从而验证模型在实际应用中对切削振动预测的可行性与精度保持性；最后，确定大型焊接筒节切削振动产生的临界条件，为进一步研究大型结构不稳定零件加工过程的振动规律提供理论支撑。

摘要:针对滚动轴承复合故障信号特征难以分离的问题，提出将双树复小波包变换和独立分量分析（independent component analysis，简称ICA）结合的方法应用到滚动轴承复合故障诊断中。首先，利用双树复小波包变换将复杂的、非平稳的复合故障信号分解为若干不同频带的分量；其次，引入ICA对各个分量所组成的混合信号进行盲源分离，从而尽可能消除频率混叠；最后，对从混合信号中分离出来的独立信号分量进行希尔伯特解调，即可实现对复合故障特征信息的分离和故障识别。试验结果表明，该方法可以有效地分离和提取轴承复合故障的特征频率，验证了方法的可行性和有效性。

摘要:T型接头是复合材料典型的结构形式和重要的损伤监测部位，但其存在变厚度、内填充以及材料各向异性等复杂结构特性，导致依赖于信号传播速度的延迟 累加等基于压电传感器阵列和Lamb波的结构健康监测成像方法难以实现其损伤的准确监测。针对此问题，研究了一种与信号传播速度无关的损伤概率成像方法。该方法利用压电激励 传感网络通道的损伤因子，通过椭圆轨迹法确定各通道损伤因子的有效影响区域，然后对各通道损伤因子的椭圆影响区域合成进行成像，实现了复合材料T型接头损伤的准确监测，并使用超声C扫描进行了验证。实验结果表明，利用损伤因子可以在线监测复合材料T型接头的健康状态并实现损伤预警，在此基础上利用损伤概率成像方法可以实现损伤位置的判别。

摘要:为获得双气缸式直线压缩机工作过程中的活塞运动特性，耦合压缩机气体作用力方程和直线电机推力方程，建立了工作过程活塞非线性动力学模型。运用能量平衡原理对非线性振动方程进行了求解，获得了动力学模型的近似解析解，分析了活塞运动的稳定性特点和工作过程幅频关系。研究结果发现：双缸型直线压缩机工作过程具有明显的自激振动特点，初始时刻压缩机运动状况不影响最终的运行结果，经过一定时间后，活塞运动会趋于稳定的极限环，最终达到恒频恒幅运动；活塞运动频率不具有“固定频率”属性，它不仅受到压缩机物理结构参数的限制，同时也受到电机推力和进气压力的影响；随着进气压力的增加，活塞运动频率增大，且在高负荷状态下，压缩机活塞运动频率主要受进气压力决定。

摘要:设计了两类可以分离某橡胶隔振系统不确定性源的模态试验，并对每类试验进行了重复试验。根据试验结果，基于传统有限元模型修正方法对隔振系统的连接刚度进行了识别。基于贝叶斯方法并结合马尔可夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo, 简称MCMC)抽样研究得到了连接刚度的概率密度，并结合随机变量的运算量化了各不确定性源对隔振器连接刚度的影响，最后通过确认试验验证了连接刚度不确定性模型的有效性。研究结果表明，隔振系统装配不确定性对连接刚度的影响比隔振器橡胶材料分散性的影响低一个数量级。

摘要:分层损伤是复合材料的主要破坏形式之一，该类损伤发展到一定程度时，不仅会导致结构承载力降低，更有可能因结构失效而引起灾难性破坏。针对此问题，基于固有频率易于测量、测量精度高的特点，将正交化后的固有频率变化量应用于含有分层损伤的复合材料薄板结构中，提出了一种新型反向确定结构损伤位置的理论方法。该方法应用于无损检测中，作为结构损伤定量检测的前期工作，在定量无损检测之前，可以一定范围内准确地预测分层损伤的位置，提高检测效率。利用该方法对复合材料薄板分层损伤位置进行了探测，并与试验结果进行了对比分析。结果表明，该方法具有较好的精确性，实施步骤简单、可靠，并具有一定的抗噪性

摘要:对一种双机驱动无摆动振动机的自同步理论进行了研究。该振动机由内、外两个质体组成，两偏心转子的旋转中心与内质体质心在同一条竖直轴上，使得两偏心转子的惯性力对该轴的力矩为零，从而消除了振动机的摆动。首先,利用拉格朗日方程建立了振动机的运动微分方程，分别得到了振动机运动自同步及其稳定性条件;然后，通过数值方法验证了理论分析的正确性，并发现系统的自同步能力与两偏心转子质量比正相关，与竖直方向频率比、共振激励角、内质体与振动系统质量比负相关。

摘要:针对出口内燃动车动力包采用的双层隔振系统的隔振效果问题,根据优化的双层隔振系统刚度,对动力包双层隔振系统进行了地面台架实验。利用三向加速度传感器测试动力包各运行工况下机组振动烈度测点和1级、2级隔振器上下测点的加速度值，从机组的振动烈度、1级、2级各隔振器的振级落差和动态减振力有效值随转速变化关系分析了双层隔振系统的隔振效果。结果表明，双层隔振系统优化的刚度结果隔振效果良好，能满足实际工程的需要。

摘要:利用切削液流体Reynolds公式和其引起的钻杆弯曲变形、倾角方程，建立了深孔加工直线度误差方程，揭示了流体入口压力、钻杆转动、涡动、挤压与深孔直线度之间的关系。指出在切削稳定状态下，减小流体入口压力，增加钻杆转速、减小钻杆涡动速度或者减小钻杆挤压速度均可改善深孔直线度。设计了新型多级喷射装置，通过增设分流腔和喷射级数来降低入口压力，可有效减小深孔直线度误差。设计了挤压油膜阻尼器（squeeze film dampers，简称SFD），利用油膜阻尼力减小深孔钻杆的涡动与挤压运动，来提高深孔加工直线度。试验了多级喷射装置和SFD共同作用下的深孔直线度误差，验证了钻杆在较低流体入口压力、较小涡动和挤压作用下加工的深孔有更好的直线度，为控制深孔加工直线度误差给出新的思路及设计方案。

摘要:为拓展基于矩阵摄动理论的结构重分析方法在实际工程中的适用范围，提高重分析计算精度，针对结构模态空间不完备和参数大修改提出了结构动力重分析的混合基展开法。利用已知的少数几个可能不连续的低阶模态构造出整个模态空间的一个混合基，同时将反映结构参数改变的质量矩阵和刚度矩阵的增量表示为高次增量形式，保留了经典摄动法简单易行的特点。数值算例表明，所提出方法适用范围广，极大提高了结构大修改下的动力重分析计算精度。

摘要:地面长臂机械研究中一般都将铰当成理想铰处理而忽略铰间隙的影响,为得到更符合实际运动学规律和动力学特性的结果，首先，采用Lankarani Nikravesh模型并选取合适的摩擦因数，分析加入第1节臂和加入全部4节臂油缸连接旋转铰间隙接触摩擦的影响；其次，建立对应的多柔体臂架的刚柔混合模型，对理想铰和铰间隙臂架模型的末端轨迹和振动特性进行数值分析。结果表明：加入铰间隙模型的末端振动位移比理想铰模型的末端位移增大，第1节臂液压油缸最大受力值也对应增大；考虑铰弹性的第1阶固有频率比理想铰模型有所降低，证明此类机械铰间隙的影响不能忽略。最后，通过臂架实验台验证了模型的合理性和数值仿真的正确性，为此类机械设计和工程应用提供参考。

摘要:为了消除半主动空气悬架系统因非线性、参数时变性及模型的不确定性带来的噪声干扰，研究了半主动空气悬架小波消噪的工作机理，设计了半主动空气悬架的小波消噪神经元自适应控制器，建立了基于小波降噪的半主动空气悬架的动力学模型。在仿真的基础上，进行了台架试验研究，分析了小波降噪的有效性。结果表明，基于小波消噪的神经元自适应控制的半主动空气悬架，改善了车辆质心加速度及俯仰角加速度，提高了整车综合性能。

摘要:在自由阻尼结构理论的基础上，建立了不同自由阻尼结构之间的结构损耗因子换算关系。针对自由阻尼板、壳结构开展了阻尼测试，换算结果与测试结果一致性良好，验证了换算方法的有效性。同时开展了换算系数和误差放大因子的仿真分析。仿真结果表明：对于弹性模量较高的阻尼层，换算系数随厚度比变化较小，换算精度较高；对于弹性模量较低的阻尼层，换算系数随厚度比变化较大，换算精度较低。建议阻尼层比目标基材层厚，且换算基材厚度小于目标基材厚度的2倍。该换算方法可用于预估一些难以测量的自由阻尼结构损耗参数，为大型简单圆柱壳结构敷阻尼层后损耗参数的获得以及多种阻尼层在大型圆柱壳结构上抑振性能的评比提供参考方案。

摘要:针对滚动轴承振动信号的非线性、非平稳的特征，提出了一种基于递归复杂网络（recurrence complex network,简称RCN）的轴承故障诊断方法。首先，利用相空间重构的理论将一维时间序列扩展到高维相空间中，构建递归矩阵；然后，研究了基于递归思想的定量递归分析方法；最后，采用递归复杂网络的方法提取故障轴承振动信号的非线性特征参数，对轴承正常状态、内圈故障、滚动体故障和外圈故障振动信号进行分析。研究结果表明，RCN方法可以对滚动轴承故障进行较为准确的诊断，与传统方法相比具有较好的诊断效果。