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机体布局AE旌旗灯号的统计阐发研讨

宣布日期:2017-05-06 09:40    阅读次数:次

摘 要:对机体布局声发射数据的表征参数停止阐发,成立了数据处置的统计模子,并操纵该模子阐发了某型飞机全机委靡尝试和某现役飞机随机机载声发射监测数据,提出了布局毁伤判据,可供现实操纵。
关头词:声发射;监测;委靡裂纹;数理统计
从60年月起,声发射手艺起头进入合用阶段,呈现了商用声发射仪器。在航空范畴,因为存
在对飞机布局委靡裂纹监测的特别请求,声发射手艺更是取得了敏捷的成长。美国在该范畴领先停止了大批的任务[1],前后研制了“飞翔中布局监控体系(FSMS)”和“飞翔中裂纹探测体系(IFCDS)”等。
我国对声发射手艺的研讨自70年月初起头起步,至今已取得不少功效[2],笔者地点“飞机布局委靡裂纹探测体系”课题组,与某计较机操纵手艺研讨所结合研制出了PTAE-4A型机载声发射监测体系[3, 4](以下简称声发射体系),并停止了某型飞机全机委靡尝试和某现役飞机随机机载声发射监测操纵研讨。
1 声发射旌旗灯号的表征
1.1 事务计数、事务计数率和总计数
计数法是处置脉冲旌旗灯号的一种经常使用方式。如图1所示的一个突发型声发射旌旗灯号,包络检波后,波形跨越预置的阈值电压(门坎)构成一个矩形脉冲。一个突发型旌旗灯号构成一个矩形脉冲叫做一个事务,事务脉冲数便是事务计数。单元时候的事务计数叫做事务计数率,其事务的积累叫做事务总计数。声发射体系中,接纳事务计数对时候的干系表现事务计数散布(见图2(c))。

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1.2 幅度和幅度散布
幅度是指声发射波形的峰值幅度(Vp),幅度散布又称振幅散布。幅度及幅度散布被以为是更多地反应声发射源信息的一种处置方式,它既可以或许是事务计数对幅度的散布,也可以或许是振铃计数对幅度的散布。声发射体系接纳的是前者(见图2(b))。在声发射体系顶用下式将其转换为dB值

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Vp指换能器领受到的旌旗灯号颠末前置缩小器、主缩小器和增益的顺次缩小,并经阈值整形后取得的输入波形峰值,单元为μV。
尝试标明,不同的声发射源具备不同的幅度散布谱,但同一声发射源却具备单一的幅度散布谱,这是本文成立数据处置模子的主要按照。
1.3 声发射地位坐标
声发射检测的终究目标是要肯定声发射源的地位并评估其风险水平,以便接纳响应办法。为了在被监测工具外表某一规模丈量出缺点的地位,可以或许将几个压电换能器按必然的多少干系构成换能器阵列,声发射源地位坐标便是指声发射源距各相干换能器的间隔。本声发射体系接纳直线定位法,即安排两个换能器,声发射源肯定在二者的毗连直线或弧线上[5]。声发射源与两换能器的地位干系如图2(a)所示。
2 声发射旌旗灯号的统计处置模子[mem]
设在某次尝试中取得声发射旌旗灯号数据n组(布局被监测地区还不呈现裂纹前测得,均为噪声数据),每组都包含声发射事务数、计数率、事务总数、幅度散布和声发射源地位等。为便于对其停止统计处置,定量研讨裂纹旌旗灯号与噪声旌旗灯号的区分,特界说以下特色量

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此中:密度表现大幅度旌旗灯号的麋集水平,为防止其值太小,乘一常数,不同的监测情况,常数的取值不同;幅度大于某一临界值Ql的旌旗灯号为大幅度旌旗灯号,不同的监测情况,Ql的取值也不同;有用旌旗灯号监测时候是指剔除停机、毛病和不旌旗灯号产生时候后的净时候,计较时切确到一个采样周期;比率为大幅度旌旗灯号的相对照例。一次计较均以一组数据为工具。
经由进程对n组数据按式(2)、式(3)处置后,就取得两组新数据:x1,x2,…,xn和y1,y2,…,yn,每一组数据均从命正态散布[3],上面以第1组数据为例申明阐发进程:
设随机变量x从命正态散布N(ax,σ2x),则散布密度函数和散布函数[6]别离为

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按照式(8)、式(9)可以或许得出判据:如以几率P取值,大幅度旌旗灯号的密度应不大于bx2,比率应不大于by2,不然,就可以或许为测得的不是噪声旌旗灯号,而是裂纹萌发和扩大的旌旗灯号。若是二者之一超越规模,则可以或许思疑其处于临界状况(旌旗灯号源处于由宁静状况趋势呈现缺点的过渡状况)。
3 现实监测旌旗灯号的统计处置与阐发
操纵声发射体系对某飞机全机委靡尝试和某现役飞机的空中及飞翔进程停止了监测。
3.1 某飞机全机委靡尝试的声发射监测
在某飞机零件委靡尝试时代,操纵声发射体系监测该机右机翼某部位,共取得数据103组(相称于1651个升降)。在呈现裂纹前后,获得数据3组(CL1,Cl2,CL3);将换能器移至裂纹尖端,获得数据1组(LW)。
定性阐发以为前103组数据根基为尝试噪声旌旗灯号。经软件处置后,取得几种图形成果,拔取一组如图2所示;监测裂纹尖端的数据处置成果如图3所示。经定性比拟,在裂纹扩大旌旗灯号图上,旌旗灯号的计数及计数增幅与噪声旌旗灯号不较着区分,但大幅度旌旗灯号数突增,所占比例很大,可申明裂纹旌旗灯号的幅度大于噪声旌旗灯号的幅度。
取常数c1为105,常数c2为1,幅度临界值Ql为36dB,按照式(2)、式(3),对第60组今后的数据加以处置,计较成果如表1所示。

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103组之前为噪声旌旗灯号,其密度均值为1.45,规范差为0.48;比率的均值为11.211,规范差为1.787。按照式(8)、式(9),查规范正态散布表得表2。[/mem]
对照裂纹呈现前后的3组数据,密度超越判定规模;裂纹数据中,旌旗灯号的密度和比率都远远超越了规模。由此,可以或许得出毁伤判据:在一个监测周期里,若是计较的大幅度旌旗灯号密度大于2.90,比率大于16.572,则可以或许99.73%的几率以为在体系监测地区内产生了布局毁伤,应停止查抄。该判据合用于操纵本体系对该机型响应部位的现实监测。

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3.2 某现役飞机空中状况的旌旗灯号监测
在3.1节尝试与阐发的根本上,按照文献[1],拔取某现役飞机摆布机翼的主梁根部下缘条
1~10号螺栓孔为监测部位,将机载局部全数装机,并对其停止了空中状况和飞翔状况的旌旗灯号监
测,共获得数据27组。
空中尝试取得的数据标明,飞机通电、液压收放和策念头试车均未使机翼产生变形,除收放时对机翼有撞击、开加力机头下沉时机翼有振动产生少许的磨擦旌旗灯号外,并不别的旌旗灯号产生,并且,旌旗灯号的幅度很低(最大值不到30dB)、事务计数也很少(如图4)。是以,现实监测时可不用斟酌这些身分的影响,只斟酌飞翔中机翼变形所产生的旌旗灯号。
3.3 飞翔状况的旌旗灯号监测
在塔台批示员、机务值班员、飞翔员和地勤职员的有用共同下,获得了飞翔状况下监测地区的声发射旌旗灯号9组,此中一组如图5所示。阐发发明,飞翔中监测到的旌旗灯号具备以下特色:
(1)计数率高 其计数率高达3000/min以上,比空中尝试时的10~500/min几近超出跨越一个
数目级;
(2)旌旗灯号幅度低 飞翔中声发射旌旗灯号的幅度根基都在15dB之内,而空中尝试标明裂纹旌旗灯号
的幅度普通在30dB以上,二者具备较着的不同。

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经阐发确认,这些旌旗灯号根基都来自监测地区螺栓孔的磨擦噪声,这是因为飞翔中氛围能源和飞机机体振动使机翼根部频频变形,乃至螺栓与螺栓孔之间磨擦产生的大批旌旗灯号。
为进一步阐发,取常数c1为109,常数c2为103,幅度临界值Ql为6dB,按照式(2)、式(3),对一切数据加以处置,计较成果如表3所示。
一切数据均为噪声旌旗灯号,其密度均值为7.928,规范差为0.255;比率的均值为4.262,标
准差为0.160。按照式(8)、式(9),查规范正态散布表得表4。

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由此,可以或许得出毁伤判据:在一个监测周期里,若是计较的大幅度旌旗灯号密度大于8.693,比率大于4.742,可以或许以为在体系监测地区内产生了布局毁伤,应停止查抄。该判据合用于操纵本体系对该机型响应部位的飞翔监测。
4 结 论
经由进程上述阐发,可以或许得出以下论断:
(1)操纵本文所建模子对声发射旌旗灯号停止数理统计阐发,可以或许几率判定声发射源是噪声源仍是风险性的裂纹缺点;
(2)因获得飞翔状况监测旌旗灯号的现实坚苦,到论文脱稿时,仅获得9组数据;
(3)文中得出的毁伤判据在现实上可托可行,可以或许用于理论,但因飞机不能带伤飞翔,飞翔
状况的毁伤判据还不取得考证;
(4)为进步声发射手艺及时监测机体布局的辨别精度,得出通用性较强的毁伤判据,应研讨活络度更高的声发射及时监测体系,并操纵神经收集和旌旗灯号处置等手艺增强对声发射旌旗灯号的阐发研讨。

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