摘要:红外热成像技术通过二维图像的形式准确反映物体表面温度分布情况，广泛应用于医疗诊断、故障检测、能耗监控及智能驾驶等众多工业领域。针对制约红外热成像技术发展的３个主要瓶颈问题，分别阐述相关研究领域内最新的科研进展。首先，介绍红外信号固定模式噪声建模及除噪方法，解决信号采集系统中关键部件焦平面阵列传感器存在的严重噪声干扰;其次，介绍红外信号特征重建理论的研究，克服红外焦平面阵列探测器制作工艺复杂、成品率低及价格昂贵等制约了红外热成像技术广泛工业应用的问题;最后，探索多源信息融合技术，减少二维图像采集过程中降维映射导致的信息损失，提高基于多光谱信息进行目标检测系统的性能。红外热成像信号处理技术的最新科研进展，为新一代高成像精度、高分辨率、低制作成本的三维红外成像仪器的研发提供新理论与技术。

摘要:为实现航空发动机状态等级的划分与识别、可靠性和剩余寿命的分析以及典型故障的诊断，基于灰靶决策理论、层次分析法和熵理论提出一种航空发动机健康监测方法。首先，以新航空发动机状态监测值作为靶心，用经层次分析法和熵理论综合算法优化权重系数后的灰靶模型计算靶心度；然后，结合故障严酷度和发生概率制定各健康状态等级的划分标准，并将靶心度转化为可靠度，在此基础上结合发动机性能退化曲线计算剩余寿命；最后，计算典型故障数据的靶心度作为参照实现故障类型的诊断。用某型航空发动机气路性能参数监测数据进行验证，结果表明笔者提出的算法可有效实现航空发动机健康监测，该算法具有较好的实用性和准确性。

摘要:提出一种基于排列熵算法（permutation entropy，简称PE）的水工结构损伤诊断方法。首先，运用小波阈值-经验模态分解（empirical mode decomposition,简称EMD）降噪方法对原始信号进行降噪，减小环境噪声对结构损伤特征信息的干扰，提高信号的信噪比；其次，运用排列熵算法检测降噪后信号的复杂度，并计算其排列熵值。通过不同工况下信号熵值变化规律的对比，实现水工结构损伤的诊断。将该方法应用于泄流激励下悬臂梁模型的试验研究，结果表明，正常无损状态下结构振动信号的排列熵值最大；结构发生损伤时，其熵值降低，且损伤程度越大，熵值越小；排列熵对结构的初期损伤比较敏感；结构未发生损伤时，不同工况下的排列熵基本不变,说明排列熵能够有效确定结构的损伤，且具有较高的诊断精度。

摘要:针对斜切工况下采煤机的载荷冲击大、振动剧烈的问题，采用Hertz接触理论描述采煤机行走部与刮板输送机间的接触刚度，运用接触碰撞理论描述导向滑靴与销排间的接触间隙，再基于集中质量法，建立了斜切工况下采煤机侧向上6个自由度非线性动力学模型。以实验测试得到的滚筒轴向截割载荷作为激励，分析了斜切工况下采煤机侧向的振动特性。结果表明：整机振动量随着滚筒截深的增大而增大，前滚筒大于后滚筒、前摇臂大于后摇臂，机身的振动量相对较小，最后通过实验对模型结果进行了验证。

摘要:针对现有橡胶减振器寿命计算理论的局限性和部分橡胶减振器使用寿命评估困难的问题，提出将橡胶减振器分为寿命周期构型不变类橡胶减振器和寿命周期构型变化类橡胶减振器两类，并归纳了后者的5个主要特点。首先，分析了其失效机理和寿命特征参数选取原则；然后，设计并开展了基于力控制温度应力加速的构型变化类橡胶减振器加速退化试验，给出了试验数据处理方法和基于加速试验的橡胶减振器寿命评估方法；最后，确定了被试橡胶减振器寿命特征参数退化轨迹模型及温度应力加速模型。结果表明，使用加速模型外推计算的正常温度下减振器使用寿命与实际使用情况较为吻合。本研究对寿命周期构型变化类橡胶减振器的使用寿命评估工作具有一定的指导意义。

摘要:以水平椭球形气囊为对象，研究了该类气囊的仿真分析方法。首先从振动方程出发，建立了水平椭球形气囊的动力学近似模型，给出了相应的分析方法；然后采用有限元仿真分析技术，与近似模型的仿真结果进行了对比，并基于近似模型研究了气囊织物弹性对缓冲特性的影响。研究结果表明，在考虑了织物弹性的近似模型能够较好地反映该类气囊的着陆缓冲特性，相比有限元模型，可以兼顾分析精度和效率。

摘要:以上海地铁9号线某曲线段隧道为背景，通过在隧道内部、周围土层和地表布置加速度度传感器，对地铁运行引起的轨道-隧道-地层整个空间内的振动进行了现场测试。通过统计各测点的加速度平均峰值、加速度振级以及振动主频，分析了地铁振动在整个空间内的传播规律。实测结果表明：隧道内部及近处地层以垂向振动为主，但曲线段的地表水平振动可大于竖向振动；地铁振动从钢轨传至隧道壁时会有大幅衰减，从隧道壁传递到地表正上方时，振级反而有所增大；地铁振动在传播过程中振动主频范围也在不断减少。整体振动测试有助于全面认识地铁振动传播规律，对地铁线路设计、轨道结构减振具有较好的指导意义。

摘要:基于自由度解耦工装设计方法，设计了具有四个方向同时加载、且四个方向运动独立的四轴球铰磨损实验装置。论述了球铰磨损的道路实验和室内模拟实验的关系，和对球铰进行室内道路模拟实验的方法。利用开发的球铰四轴磨损的实验装置，将采集到的球铰载荷谱作用于球铰上，分别模拟球铰在汽车转向、制动及转弯等工况下的球铰磨损。采用远程参数控制技术对球铰进行磨损模拟实验，在一个可控的环境下了对球铰进行了磨损实验测试，对磨损前后球铰的性能参数进行了进行了分析讨论。结果表明，球铰的磨损性能合格，且所设计的球铰试验台能够实现球铰磨损情况的复现。设计球铰四轴磨损的试验装置所采用的自由度分析方法，相关自由度解耦工装设计方法，可应用到其他零件的多轴加载工装设计中。

摘要:针对结构有限元模型修正后仍可能存在模型偏差的问题，提出用待修正参数的不确定性来表征模型偏差的有限元模型修正方法。首先,基于响应面方法识别得到待修正参数的最优值，并通过计算结果与试验结果比较获得模型偏差；然后,基于响应面模型并结合灵敏度分析计算得到模型偏差对待修正参数的影响，从而得到考虑模型偏差后待修正参数的区间；最后，通过一个悬臂梁工程实例的模型修正，验证了笔者所提出方法的可行性。结果表明，考虑模型偏差的修正可以提高模型可靠性。

摘要:针对随机共振（stochastic resonance，简称SR）系统处理复杂信号的局限性以及参数选择的盲目性，提出了一种基于频域信息交换（frequency information exchange，简称FIE）的量子粒子群自适应参数匹配随机共振方法。首先,采用FIE将高频特征信号的频域幅值信息交换到对应的基准低频处；然后,根据基准频率特征采用量子粒子群优化（quantum particle swarm optimization ,简称QPSO）算法优化SR系统参数；最后,对振动信号进行随机共振处理。滚动轴承实测信号的分析表明，该方法可以消除随机共振对频段的局限性，避免系统参数选择的盲目性，使随机共振更适用于强噪声背景下较高频段的故障信号检测。

摘要:为研究弹性波在岩石介质传播过程中的衰减特性，利用超声波传感器监测弹性波在中粒砂岩圆柱体内传播不同距离后的波形变化特征，通过频谱转换、数理统计、曲线拟合分析了特征参数的变化规律。研究表明：弹性波信号经滤波模数转化后，频率在100~500 kHz的信号随着传播距离的增大，时域波形图和频谱图在振幅上都出现了衰减趋势，且信号中高频成分比低频成分衰减显著。频谱重心频率随传播距离增大按照线性趋势降低，变化趋势比主频稳定，更能全面反映信号的频率衰减特征，采用波形对比法得到的弹性波在中粒砂岩内传播的衰减系数为0.016 dB/cm。在实验室尺寸范围内，绝对能量按照负指数规律衰减最为显著，幅值和振铃计数出现稳定线性衰减趋势，而上升时间有增加的趋势。波形参数的衰减趋势和敏感程度对于现场微震和室内声发射试验由传感器信号反演破裂源特征有一定的指导作用。

摘要:针对某型车用爪极发电机的噪声问题，基于试验对其噪声源进行了识别与分析。首先，测试了该型号4台不同结构（是否带风扇）的爪极发电机在空载和负载时的振动噪声；然后，利用阶次分析的方法识别了机械噪声、气动噪声和电磁噪声，并通过流场仿真和电磁场理论解释了气动噪声和电磁噪声产生的机理；最后，对各噪声源的贡献量进行了分析。结果表明：爪极发电机电磁力会产生6k(k=1, 2,…）阶电磁噪声；冷却风扇、转子和开槽定子均会产生气动噪声；电机运行时中低转速以36阶电磁噪声为主，高转速阶段以8, 10, 12阶气动噪声为主；机械噪声由于其幅值较小，对总体噪声影响不大。本研究对发电机的设计和优化具有一定的指导意义。

摘要:针对齿轮在时变工况下的振动具有非线性、非平稳的特性，提出Vold-Kalman阶比跟踪(Vold-Kalman filter based order tracking，简称VKF-OT)和去趋势波动分析（detrended fluctuation analysis，简称DFA）相结合的一种特征提取方法。该方法以齿轮转频和啮频作为VKF-OT的提取频率，获取任意时变工况下的两类阶比信号，减弱或消除转速变化所引起的频率调制干扰，通过求解复包络得到两种频率分量的精确幅值和相位以保留齿轮状态的瞬变信息。在此基础上，引入去趋势波动法分别处理原信号、转频和啮频阶比信号，消除负载变化所产生的幅值调制干扰，对比3种信号的双对数波动函数图，选定齿轮振动信号的特征向量。通过对齿轮不同工作状态下的150组振动信号进行实验，结果表明该方法所提取的故障特征可有效地区分任意时变工况下的齿轮早期局部微弱故障。

摘要:为了实现桥梁上车载参数的快速识别，基于欧拉梁动力解析解分析桥梁挠度和应变对移动荷载的敏感性，选择敏感性更强的应变作为输入参数，研究将人工神经网络(artificial neural networks，简称ANN)用于识别梁桥移动车载的理论和方法。对简支梁桥在移动车载作用下的动应变响应进行理论分析及数值模拟，选取不同工况下的模拟数据对网络进行训练，分析激活函数组合和训练方法对网络精度的影响及噪声水平对动荷载工况下正确识别率的影响。通过车-桥模型动力试验验证该方法的合理性和可用性。结果表明，不同激活函数组合对识别结果影响较小，而不同的训练算法对识别结果影响较大，在应用神经网络识别桥梁移动荷载时，可以通过桥梁的动应变，对车辆的位置、速度和动荷载进行识别。

摘要:多变量预测模型模式识别(variable predictive model based class discriminate, 简称VPMCD)利用样本特征值内在的相关性来建立特征学习模型，但是当训练样本较少时会导致模型预测不准确，因此提出了基于递归定量分析（recurrence quantification analysis,简称RQA）和投票法多变量预测模型模式识别（voted variable predictive model based class discriminate,简称V-VPMCD）的故障识别方法。该方法利用了递归定量分析对非线性、非平稳信号分析的鲁棒性和样本质量不高时处理的优势，以VPMCD作为分类方法，并用投票法优化了VPMCD方法，提升了算法的稳定性和识别率。对滚动轴承不同程度、不同类型故障的模式识别实验表明，该优化算法具有较高的识别准确率和稳定性。

摘要:为了快速准确地实现转子故障的模式识别与分类，提出了改进小波聚类方法。首先,从转子振动信号中提取峭度指标、功率谱重心和小波能谱熵三个特征向量；其次,量化特征空间，提取显著网格单元信息；然后,对显著网格单元内数据信息进行小波变换实现去噪处理；最后,应用广度优先搜索方法实现聚类。在改进小波聚类过程中，信息储存表的建立降低了空间复杂度，并使得原始数据与聚类结果建立了映射关系。应用广度优先原则搜索相邻的显著网格单元实现聚类，降低了聚类算法的复杂度。实验验证与比较说明，改进小波聚类算法能够扩展应用到高维数据空间，并且降低了高维数据空间的算法复杂度，提高了转子故障诊断的效率和正确率。

摘要:对于基频小于2Hz的小卫星柔性可展结构，因为普通的锤击测试法只能激发出柔性结构的局部模态，很难激发出整体模态。针对文中描述的小卫星柔性可展桁架结构，提出一种新颖的模态测试方法：采用绳索-柔性弹簧的重力卸载系统消除重力对模态的影响。利用绳索在19个花盘处同时进行重力卸载，并在吊索中部安装柔性弹簧避免对花盘产生附加刚度;将柔性可展结构分别置于水平、竖直两个方向进行模态试验，采用超低频激振系统进行激励，并利用激光位移传感器采集试验数据，提高了试验结果的准确性。试验结果表明：竖直悬吊方式更为准确，并将试验数据与有限元分析结果对比分析，结果显示两者较为接近，从而验证了试验方法的准确性。

摘要:针对输电线路故障测距时所使用实小波变换结果是实数、缺乏相位信息以及频带混叠等缺陷，提出利用改进消失矩的高斯复小波处理故障信号。首先，分析消失矩对小波时频域的影响；然后，从故障信号的奇异性出发，分析辨识奇异性的Lipschitz指数与消失矩的关系，提出消失矩的改进判据；最后，利用高斯复小波对输电线路故障信号进行处理，根据变换结果中的邻幅比和相位畸变率而选取最优消失矩。仿真和实验表明，笔者提出的改进消失矩高斯复小波增强了信号奇异性检测能力，有效地抑制了干扰，使其减少17.84%，并稳定了相位信息，使相位畸变率减小4.12%。同时，改进消失矩复小波测距结果的误差比普通消失矩的高斯复小波的测距结果误差减少6.06%，比实小波测距结果误差减少5.82%。

摘要:针对经验模态分解（empirical mode decomposition，简称EMD）中的端点效应问题，在研究总结了现有端点效应抑制方法的基础上，提出一种新的方法——基于支持向量机（support vector machine，简称SVM）延拓和窗函数相结合的方法，弥补了SVM延拓依然找不到端点以及窗函数会改变原始信号的缺点。首先，采用SVM对原始信号两端分别进行延拓，将延拓后的数据进行加窗处理（中间加矩形窗，延拓数据加海明窗）；然后，利用EMD方法对加窗后的信号进行分解，得到若干个内禀模态函数（intrinsic mode function，简称IMF）；最后，将IMF分量的两端延拓部分去掉，以此来达到抑制端点效应的目的。以正交性为量化评价指标，对比分析了不同方法的性能，通过仿真和实验结果表明，该方法可以更好地抑制端点效应的发生。

摘要:提出了一种适用于车轨耦合系统的模型更新方法，其更新过程主要由两大步骤来实现：a.更新列车运行速度；b.更新扣件刚度。首先，建立了地铁列车车轨耦合系统模型，采用迭代的方法求解系统动力响应；其次，选取地铁普通整体道床轨道线路开展测试以获得现场实测数据，随后利用车轨耦合系统模型发现钢轨位移动力响应受扣件刚度影响较为明显，而受扣件阻尼影响较小。更新列车运行速度的主要目的是使激振主频更加吻合现场实测状况，在此基础上更新扣件刚度可使频域幅值更为接近。钢轨位移动力响应的频谱由列车周期荷载的一阶多次频率控制，这是由于轨道结构的多点连续支承特性所造成的。对比模型更新后的模拟结果与测试结果，验证了所提模型更新方法的可行性。研究结果表明，更新列车运行速度及扣件刚度是进行地铁列车与轨道耦合系统模型更新的有效方法之一。

摘要:将桥梁离散为梁单元，车辆简化为两自由度车模型，基于虚拟激励法建立车桥耦合随机振动模型。分别以GB7031谱、Wang谱及ISO谱三种路面不平顺谱函数作为不平顺激励输入，研究路面谱函数对简支梁桥及车辆振动响应的影响。分析三种路面功率谱对桥梁竖向振动响应的影响，研究不同路面谱函数作用下车速对桥梁振动响应的敏感性及车辆振动对路面谱函数的敏感性。研究结果表明：三种路面谱函数引起的简支梁桥跨中竖向位移均方根曲线形状相似；路面谱与车桥耦合共同作用，桥梁及车辆共振频率出现在桥梁一阶频率处；ISO谱引起的车辆振动响应受车速变化敏感性较弱，但桥梁振动响应受车速影响敏感性较强；GB7031谱和Wang谱引起车辆和桥梁的动力响应及频率特性接近，GB7031谱计算结果略大于Wang谱。

摘要:针对三维（threedimensional，简称3-D）框架结构弹性变形重构中存在的应变测量误差问题，提出了一种应变测量修正的方法。通过逆有限元法（inverse finite element method，简称iFEM）推导出结构表面应变量与测量点位移量之间的应变-位移关系，实测位移量代入应变-位移的转化关系得到相应的逆解应变。由于测量应变中含有安装、测量误差等，测量应变量与逆解应变量之间非线性数学关系模型难以准确得到。基于模糊网络对任意映射关系的无限逼近特性，采用模糊网络(fuzzy network，简称FN)逼近测量应变与逆解应变的关系。在确定模糊网络后，调用网络完成测量应变的修正，利用修正后应变量求解框架的变形位移。最后在三维框架模型上进行实验验证，实验结果表明结构变形重构的误差普遍减小了60%以上，说明该测量应变修正方法能够有效提高变形重构的精度。

摘要:针对经验小波变换(empirical wavelet transform, 简称EWT)在强背景噪声下对轴承的轻微故障特征提取不足的问题，提出了概率主成分分析(probabilistic principal component analysis, 简称PPCA)结合EWT的滚动轴承轻微故障诊断方法。首先，对信号做PPCA预处理，提取信号主要故障特征成分，去除强背景噪声干扰；然后，采用EWT方法分解轴承故障信号，按相关系数峭度准则选出故障特征较为明显的分量，并将所选分量重构故障信号；最后，对信号采取包络分析，提取出轴承故障特征。仿真和实验结果表明，该方法能够有效地诊断出轴承故障且效果优于对信号进行EWT包络分析。

摘要:为了深入研究导弹在发射箱内滑行产生的颤动现象，建立了基于Stribeck摩擦模型的质量块-传输带干摩擦动力学模型，利用静、动摩擦转换时摩擦力降落引起的负阻尼力激发系统的自激颤动现象。通过对运动方程进行稳定性分析，得到平衡点失去渐进稳定特性并产生自激颤动的临界速度。利用数值方法求解常微分方程得到相平面内的相轨迹，仿真证明系统存在稳定的极限环、发生了自激颤动。通过试验曲线与仿真曲线的对比，阐明了导弹发动机燃气喷流、发射箱内燃气绕流和发射车底盘振动等强干扰因素对不稳定周期运动的影响。最后，给出了工程上切实可行的摩擦控制、颤动抑制的方法，这对地面箱/轨式发射导弹具有较大的参考价值。

摘要:为了对行波型旋转超声电机在同向负载下的驱动性能进行测试，并研究真空高低温环境对电机驱动性能产生的影响，设计并搭建了一套测试系统，从而实现了对超声电机转速和负载扭矩的测量，并对测试设备采取了控温措施，保证设备在高低温环境下的测试精度不会下降。试验结果表明，利用该系统可获得有效测试数据，得到超声电机在真空高低温环境下的驱动性能曲线，并将其与常温常压环境下的曲线进行比对，可以看到真空高低温环境对超声电机在同向负载下的驱动性能产生了一定影响。本研究成果为超声电机在航天领域的广泛应用奠定了可靠基础。

摘要:为了有效地诊断旋转机械中的碰摩故障，提出了基于变分模态分解（variational mode decomposition,简称VMD）与Hilbert谱分析的故障诊断方法。首先，利用VMD将碰摩故障信号自适应地分解为若干个不同频率段的本征模态函数（intrinsic mode function,简称IMF），并与集合经验模态分解（ensemble empirical mode dcomposition,简称EEMD）的处理结果进行对比分析；然后，在VMD分解的基础上，利用Hilbert谱对故障信号的时频特性进行分析。实验结果表明：与传统的频谱分析相比，该方法不但可以准确反映故障信号的频率成分，而且可以反映频率随时间的变化情况；与EEMD相比，该方法可以有效抑制模态混叠，更加准确地反映故障信息，从而验证了该方法的可行性与有效性。

摘要:为研究固定排气口型缓冲气囊冲击减缓特性，基于能量守恒及热力学方程建立了固定排气口型气囊缓冲过程的解析模型,并采用LS-DYNA和实验对其有效性进行了验证。基于该模型研究了竖直圆柱式气囊的缓冲特性，开展了初始压力、排气口面积和排气口触发条件对竖直圆柱式气囊缓冲性能的影响研究，并定义了初始极限压力。研究表明：当初始压力小于初始极限压力时，适当增大竖直圆柱式气囊的初始压力、选取合适的排气口触发条件，均可将设备的峰值过载维持在一个合理水平的基础上，减小气囊的体积；采用合理的排气口设计参数，可以提高系统的吸能率，降低峰值过载，同时避免设备的反弹。

摘要:轨道空间线形检测是保障列车运行安全的一项关键技术，受陀螺仪及加速度计的累计误差的影响，使得基于常规的惯性单元的轨道线形检测方法在低速连续运动测量下精度较低。为了解决该问题，提出一种基于机器视觉与惯性信息多传感器融合的轨道空间线形检测方法。通过分别建立惯性测量单元与机器视觉转换矩阵，倾角仪与惯性测量单元旋转矩阵及惯性测量单元与机器视觉平移关系矩阵，将动态测量数据转换到世界坐标系下，实现多传感器间的融合定标。利用扩展卡尔曼滤波将机器视觉与惯性信息进行融合，提高检测精度。最后，通过搭建测量平台进行实验验证，结果表明该方法的测量精度小于0.5 mm且标准差低于0.3。与常规惯性测量方法相比，测量精度提高近10倍。

摘要:针对某涡轮增压轿车在加速过程中出现320~470 Hz异响问题进行诊断与优化。首先，对异响特性及源头进行诊断，按照一般整车异响诊断流程，依次进行了基本的声振测试、机舱内声强测试以及燃烧测试，发现异响源自发动机且为整体扩散式异响，排除了燃烧激励起异响的可能性之后，判断异响由轴系振动引起；然后，进行小惯量扭振减振器（torsional vibration damping，简称TVD）的轴系扭振测试来验证异响与扭振的关系，时频图上显示异响频段内扭角特性与异响十分相似，断定异响源自轴系扭振；最后，针对装配大惯量TVD条件下的轴系进行扭振仿真计算，350 Hz对一阶扭转模态具有最优的减振效果。依照仿真结果重新设计TVD进行试验，结果显示车内噪声异响频段内幅值衰减明显，主观评价“咕噜”音消失。本研究对于主流轿车的车内异响诊断和优化都具有着重要的指导意义。

摘要:为了充分利用矿井提升机运行过程中的监测历史数据，判定故障原因并进行准确定位，将信息融合技术引入提升机的故障诊断中，提出了一种基于三层多源信息融合的故障诊断方法。该方法依据主成分分析法（principal component analysis，简称PCA）建立主元模型，对原始完备数据集进行降维去噪，实现特征提取，完成数据层的融合；特征层采用具有记忆功能的Elman神经网络作为融合算法，不断调整权值对数据层各信息源提取出来的特征进行训练，通过压缩融合信息量完成时间上的融合；决策层使用DS（dempstershafer，简称DS）证据理论对特征层训练输出的信息进行融合，判定故障原因，实现了空间上的融合；最后依据PCA故障诊断原理，定位故障发生的部位，完成诊断过程。该融合方法通过对监测系统所测信息的合理选择、综合与利用，对其进行空间和时间上的融合互补。试验结果表明，该方法能够充分利用大量历史数据对系统进行诊断，可以显著提高系统的可靠性。