摘要：针对叶尖定时故障诊断方法在检测叶片裂纹时仅关注一维信息、提取故障特征有限的不足,利用叶尖间隙具有三维特征的特点,提出了航空发动机涡轮叶-盘-轴耦合系统的三维叶尖间隙(3D-BTC)有限元模型。以该模型为基础,分析了航空发动机涡轮叶片裂纹方位角对三维叶尖间隙的影响规律。首先,建立了航空发动机涡轮叶-盘-轴耦合系统有限元模型;其次,在叶片尾缘处引入贯穿裂纹,通过瞬态动力学分析计算了在不同横滚角、俯仰角裂纹作用下叶片的变形;最后,采用三维叶尖间隙计算方法获取了叶片三维叶尖间隙时域波形及频谱,研究了航空发动机涡轮叶片裂纹方位角的三维叶尖间隙动态响应特性。计算结果表明:裂纹的出现会降低叶片刚度,从而影响叶片的三维叶尖间隙;叶片三维叶尖间隙随裂纹横滚角的增大而减小,随裂纹俯仰角的增大先减小后增大;随着裂纹两类方位角变化,不同测点位置的叶尖径向间隙基本谐波分量峰值变化率的差值最大为6.1%,周向滑移角和轴向偏转角基本谐波分量峰值变化率的差值小于0.12%,可见综合三维叶尖间隙能够更准确地反映裂纹信息。

摘要：5G网络建设和大规模数据中心建设带来了大量光模块需求。在光模块生产制造中,为了保障光模块在环境温度变化情况下能够长时间正常工作,需要检测模块在不同温度下的性能,而进行高低温测试。高低温测试在光模块制造成本中占了很大比重。设计了一种基于半导体制冷器(Thermo Electric Cooler)的光模块高低温测试系统,相较传统基于热流仪的方案,不需要压缩空气,能够大幅降低功耗、噪声和整体成本,且能够实现与热流仪相当的升降温时间。该系统对于节能减排、降低光模块制造成本有重要意义。

摘要：现有下肢康复训练机器人主要依赖于预定轨迹跟踪的被动康复模式,难以体现患者在康复训练过程中的主动运动意图,进而完成“人进机退”主动康复训练。本文将肌电信号(EMG)和阻抗控制相结合,提出了一种下肢康复训练机器人肌电感知患者主动力矩与按需助力控制方法。首先,对中航创世机器人(西安)有限公司的NovoSkeleton下肢康复训练机器人产品(以下简称NovoSkeleton)进行了按需助力控制需求分析,论证了将患者肌电信号用于主动康复控制的优势。其次,用CNN-LSTM网络建立了肌电和下肢主动关节力矩的映射关系,设计并搭建了基于肌电感知患者主动力矩的按需助力控制器。最后,基于NovoSkeleton平台进行了二次开发与实验验证,实验结果表明,本文所提出的肌电感知患者主动力矩与按需助力控制方案有效表达了受试者的主动运动意愿,使机器人的辅助力矩能根据步态做出适应性调整,满足了理想轨迹跟踪和按需助力行走的目标。

摘要：针对下肢运动功能障碍患者无法产生强烈主动运动意图造成外骨骼机器人在康复运动辅助时人机交互性差的问题,提出了一种虚拟诱导患者下肢主动运动意图及其脑电精准感知方法。首先,分析影响患者运动意图产生的因素,建立基于大脑注意机制的虚拟诱导患者意图产生模型,形成基于脑电信号的人机交互策略;然后,设计并搭建数据驱动沉浸式三维虚拟诱导场景,激发患者大脑产生主动运动意图;进而,采集患者脑电信号,通过基于自适应噪声完备经验模态分解(CEEMDAN)和独立成分分析(ICA)相结合的伪迹去除方法进行信号预处理;最后,利用深度卷积神经网络实现对患者运动意图的精准识别。实验结果表明:虚拟诱导方法能够有效增强受试者脑电信号特征,运动意图识别率明显提高,相比常规方法,采用虚拟诱导方法后,静息状态识别准确率达到80.5%,提高了10.33%,产生意图识别准确率达到92.17%,提高了20.5%,稳定维持在较高水平,为外骨骼机器人实现按需辅助控制奠定了基础。

摘要：将裂纹叶片三维动力响应分析与参数识别方法相结合,分析不同裂纹叶片状态下三维叶尖间隙(3-dimensional blade tip clearance,3D-BTC)动力响应参量的信息熵特征,并利用稀疏滤波从不同参量信息熵分布中无监督学习叶片裂纹的多尺度动力响应特征,实现裂纹叶片在运行过程中响应变化特征的信息熵定量描述。在此基础上,利用支持向量机(support vector machine,SVM)的强非线性映射能力建立多尺度响应特征空间与状态空间之间复杂映射。经试验证实,所提方法能实现叶片裂纹损伤程度的定量诊断,达到100%的诊断准确率,远优于其他方法,且诊断结果稳定性好。

摘要：针对航空发动机结构复杂、干扰因素多、叶片裂纹特征提取困难及难以精确诊断等问题,提出一种基于改进深度信念网络(deep belief networks,简称DBNs)的三维叶尖间隙叶片裂纹特征提取与诊断方法。首先,根据DBNs重构误差的传递规律,通过全局反向重构(global back-reconstruction,简称GBR)机制构建一种能自适应调节深度的DBNs,以避免深层特征退化导致的特征表征能力不足的问题;其次,利用改进DBNs从叶片三维叶尖间隙中自适应学习深层裂纹特征;最后,采用Softmax回归模型建立深层特征与叶片裂纹间的复杂映射,实现叶片裂纹精确诊断。叶片裂纹诊断试验结果表明:所提方法能有效提取叶片裂纹特征,平均诊断精度达到98.43%,标准差仅为0.092%,具有较好的稳定性和泛化能力,能有效实现叶片裂纹诊断。

摘要：为实现人体下肢步态动作的连续识别,提出了一种利用表面肌电信号进行下肢关节运动角度连续解码的方法。首先利用光学运动捕捉实现下肢关节运动角度的计算,然后采集下肢运动相关主力肌肉的表面肌电信号并提取其活动强度信息;在此基础上,基于受限玻尔兹曼机构建深度自动编码器（DAE）,实现多路表面肌电信号强度时间序列的低维空间编码和最优特征提取;最后,利用BP神经网络建立特征量与关节矢状面运动角度之间的非线性回归模型。实验结果表明：该方法提取的信号特征信息优于传统的主量分析方法,采用提出的模型能够更精确地估计下肢关节连续运动角度,其估计值与真实值的均方误差较传统方法降低25%-35%。研究结果为人机交互接口技术的开发、实现下肢可穿戴智能装备的生物电连续控制、提高人机运动平稳性奠定了基础。

摘要：针对航空发动机的实际故障特点,首先,分析了对航空发动机涡轮叶片三维叶尖间隙、包括叶尖表面径向间隙、轴向与周向倾角三维参数的变化信息进行光纤传感检测的需求;然后,针对拟采用的光纤传感器形式——双圈同轴光纤束传感器在反射面相对传感器端面存在径向间隙、空间倾角的情况下建立了三维空间输出调制函数模型,设计了接收光纤虚像端面与入射光斑的交叠面积补偿算法以及接收光纤虚像端面的平均光强修正算法;其次,对建立的传感器输出特性数学模型在反射面平行、仅存在轴向倾角、轴向周向均存在倾角这3种情况下分别进行了仿真计算,并与相同探头参数下的实验结果进行了对比分析;最后,对不同光纤传感器参数下的输出特性进行了仿真。结果表明,新建立的双圈同轴光纤束传感器三维空间输出特性数学模型不仅从理论角度还原出了传感器在反射面三维空间参数变化下的输出特性,还能指导不同三维空间位移测量应用下的光纤传感探头设计工作。

摘要：基于光纤传感器的优点和间接测量油膜厚度方法的实用性,从理论上探讨了用光纤位移传感器间接测量圆轴承润滑油膜最小厚度的两种方法:两点测量法和三点测量法。通过对测量方案设计以及误差理论分析,结果表明:两点测量方法的理论测试精度较高,其最小厚度的绝对误差和位置角的绝对误差都较小,适合测试精度要求不高的场合;三点测量方法的理论测试精度比两点测量方法高,其相应各参数的测量误差为零。

摘要：设计了用于测量滑动轴承油膜的双圈同轴式光纤位移传感器,建立了双圈同轴光纤传感器调制函数的数学模型,并对其补偿机理进行了分析。对影响传感器特性的参数,包括接收光纤纤芯半径a0、发射光纤和接收光纤的轴间距d、光纤的最大入射角θc等进行了仿真计算和分析。结果表明,这种光纤传感器可以有效地消除因光源光强波动、表面反射率以及光纤传输损耗的改变对输出特性的影响。最后,通过分析给出了系统最终选定的设计参数。