检索结果-南通市图书馆

作者：宋震齐鲁工业大学

学位级别：硕士

物料运输是矿山开采、煤矿转运、电厂燃料输送等领域的一个重要环节,皮带输送机作为一种连续运输机械,以其连续运行、运输能力大、耗电量低、运行平稳、易于自动控制等优点被广泛应用于矿山运输等领域。输送带成本一般占整机成本的45%之... 详细信息

物料运输是矿山开采、煤矿转运、电厂燃料输送等领域的一个重要环节,皮带输送机作为一种连续运输机械,以其连续运行、运输能力大、耗电量低、运行平稳、易于自动控制等优点被广泛应用于矿山运输等领域。输送带成本一般占整机成本的45%之多,随着皮带运输机朝着大规模、高速度、大倾角、长距离的方向发展,其维修和保养成本也随之增加。输送带的纵向撕裂是一种破坏性很大的损伤形式,其虽是一种偶发性的损伤,但破坏性强,若不能及时控制,便会造成价值数十万甚至数百万的输送带在几分钟内严重损毁,进而引起停工停产,而脱落的输送带还会使工人卷入,威胁操作人员的生命安全。因此对输送带的缺陷尤其是纵向撕裂检测进行研究,对保障企业正常生产,维护工人生命安全具有十分重要的意义。本文针对现场所遇到的问题,主要研究内容包含以下几个方面:(1)针对现场安装环境复杂,纵深距离及角度难以确定、空气颗粒水渍影响信息采集以及壳体易腐蚀等问题,通过激光器、相机镜头与待测皮带形成的三角形,利用光学三角测量以及三角形边角关系,确定出了最佳入射角以及最佳纵深距离,并推算出系统可检测的最小缺陷以及输送带最大运行速度。其次根据现场参数的计算确定了硬件的最低要求,实现硬件的精确选型。另外设计了玻璃圆筒与毛刷相结合的除尘方式,避免了其他方式阻挡数据采集的缺陷,与算法相结合进一步提升除尘效果。(2)针对粉尘水渍等污染相机采集窗,导致图像特征缺失和模糊的问题。研究了生成对抗网络的生成逻辑与判别机理,提出一种双分支注意力残差密集生成网络。将模型中冗余批归一化层去除、采用深度可分离卷积,实现多尺度特征的自适应提取。其次使用密集连接,将浅层特征与多层级特征融合。最后将纹理损失融入联合损失函数中,优化感知损失,保证重建图像中激光轮廓线的结构相似度并减少了伪影。分别在Set5、Set14以及自建皮带数据集上验证,实验表明该方法在提高图像分辨率的同时,保证了结构相似度,并使检测精度提升了8%。(3)针对输送带缺陷种类繁多、缺陷特征像素占比小以及传统算法检测精度低的问题,首先采用随机因子对图片进行仿射变换,扩充样本数据集。其次研究了各通道间的关联关系,分析各通道贡献值对模型特征提取的影响,提出了一种通道关联加权注意力机制,利用通道关联卷积以及全连接模块对通道间关联度及贡献值计算,提升相关通道的采样力度以及模型检测精度。分析了上采样及卷积块对输出特征图的影响,对特征金字塔顶层特征继续上采样和特征融合,提高算法对小目标的特征提取及缺陷检测能力。在皮带缺陷数据集上测试,结果表明,改进算法模型精准度可达99.7%,召回率提升至99.5%,平均精度均值达到99.5%。

关键词：皮带撕裂光学三角测量超分辨率重建注意力机制目标检测网络

基于光纤传感的NBI束偏转器部件温度应变监测技术研究

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基于光纤传感的NBI束偏转器部件温度应变监测技术研究

作者：朱梦娇齐鲁工业大学

学位级别：硕士

核能是我国优化能源结构、保障能源安全、实现“双碳”目标的重要力量。核聚变能凭借资源丰富、环境友好、固有安全性高等优点,是目前认识到的、可以最终解决全球能源问题的重要途径之一。中性束注入(Neutral Beam Injection,NBI)系统... 详细信息

核能是我国优化能源结构、保障能源安全、实现“双碳”目标的重要力量。核聚变能凭借资源丰富、环境友好、固有安全性高等优点,是目前认识到的、可以最终解决全球能源问题的重要途径之一。中性束注入(Neutral Beam Injection,NBI)系统作为可控核聚变研究的重要组成部分,可将高能量带电粒子从束流中偏转,实现束流中性化,及时准确地获取束偏转器部件的温度、应变情况,对于束流中性化效果诊断、部件安全监测具有重要的意义。目前现役热电偶、电阻应变片等传感器易受电磁场干扰,导致所采集信号失真,从而发生误报。红外热成像法需开设额外观察通道,占据空间大。针对以上问题,本文主要研究内容如下:(1)针对偏转磁体护板对于温度监测系统快速响应、结果可靠的实际需求,制作了光纤温度传感器。通过热响应原理和有限元分析研究了影响传感器响应时间的参数,设计制作了温度传感器样机并测试了传感器的温度特性和动态响应性能。结果表明,在-25℃至250℃中,传感器测量精度优于0.6%F.S,响应时间0.85s,动态性能优于热电偶传感器。(2)采用多项式拟合的方式,研发了光纤应变传感器。通过应变传递原理和有限元分析研究了传感器应力集中点,设计了有温度补偿的基片式封装结构,对比分析后选择了可伐合金作为基片材料,封装制作了应变传感器样机并进行了性能测试。结果表明,在-1000με～5000με的加载区间内,线性拟合度为0.999,迟滞误差0.5%F.S,可在100℃的高μ温环境下长期工作。(3)搭建了偏转磁体护板温度传感器和电偏转器极板应变传感器模拟测试平台。探究了偏转磁体护板温度变化时传感器的温度响应情况,利用应变传感器研究了电偏转器极板在复杂热流环境下结构变形的内在规律。结果表明,光纤温度传感器与封装的热电偶温度响应曲线大体一致,光纤温度传感器对温度变化更加敏感,响应速度更快。光纤应变传感器监测的极板应变变化趋势与理论推导结果相同。当水流速不变时,随着极板局部热应力增加,应变增大;当极板局部热应力不变时,随着水流速提高,极板应变减小。本文针对束偏转器部件温度和应变监测需求,采用光纤光栅传感技术研发了抗电磁干扰、体积小巧的光纤温度传感器和光纤应变传感器,实时掌握束偏转器部件运行状态,提升中性束注入系统状态监测的稳定性和可靠性,具有广阔的应用前景。

关键词： NBI束偏转器光纤光栅偏转磁体护板温度监测偏转极板应变监测温度应变动态补偿

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光纤拉曼分布式高温测量系统

光纤拉曼分布式高温测量系统

作者：李硕齐鲁工业大学

学位级别：硕士

热力管道、油井开采、铝棒深井铸造等高温相关行业的安全生产都离不开准确、及时的温度监测。热力管道高温水的泄漏影响大量城镇居民的生活质量甚至威胁人身安全,而铝棒深井铸造过程中高温铝液的泄漏若未及时发现,则会发生爆炸,往年的... 详细信息

热力管道、油井开采、铝棒深井铸造等高温相关行业的安全生产都离不开准确、及时的温度监测。热力管道高温水的泄漏影响大量城镇居民的生活质量甚至威胁人身安全,而铝棒深井铸造过程中高温铝液的泄漏若未及时发现,则会发生爆炸,往年的多次铝液泄漏事故已经造成大量人员伤亡和财产损失。相对于传统温度传感器,光纤拉曼分布式测温系统以其测温距离长,抗电磁干扰,响应速度快,易于铺设等特点受到人们广泛的关注,而光纤拉曼分布式测温系统空间分辨率受激光脉宽限制,存在光纤长度过短时测温误差大的问题,由此我们针对该问题设计了一种光纤拉曼分布式高温测量系统,并完成了以下工作:(1)分析了光纤拉曼分布式测温系统常用的三种温度解调方法的优缺点,选定了基于反斯托克斯与斯托克斯光的双路解调方法,针对该方法在大温宽下的弊端,使用衰减系数差的动态温度补偿方法对解调方法进行了改进。(2)根据解调方法设计了光纤拉曼分布式高温测量系统的总体结构,并完成了各个模块的选型。基于不同测温范围的需求,选择了三种不同涂层的传感光纤。结合各个器件参数对系统主要指标进行了分析。(3)针对高温区域布置光纤短于激光脉冲宽度导致系统温度响应度不足的问题,通过分析背向拉曼散射信号在高温小区域处的特征,提出一种拉曼信号分段与重构的方法。在激光脉宽为20ns的条件下,对放置在92.1℃下0.72m丙烯酸酯涂层光纤的温度误差由33.9℃缩小至5.8℃,300℃下1m聚酰亚胺涂层光纤温度误差由104.6℃缩小至3.0℃。(4)根据测试要求搭建了高温测试平台,测试了丙烯酸酯、聚酰亚胺、铜三种涂层的耐温范围,以及在不同温度下的测温精度、衰减、稳定性等方面的表现,在测试结果中,丙烯酸酯涂层光纤在10℃～90℃内可实现±1℃温度精度和1.5m的空间分辨率指标;聚酰亚胺涂层光纤可在300℃内实现±2℃的温度精度,应用信号分析与重构算法后,空间分辨率达到1.1m;铜涂层光纤在30℃～130℃范围内温度精度为±2℃以内,因为金属材料涂覆工艺难度、氧化导致的材料特性改变等客观因素,130℃～370℃范围内的温度精度为±10℃。(5)对光纤拉曼分布式高温测量系统在热力管道泄漏和铝棒深井铸造现场测试结果进行了分析,结果显示该系统可准确监测光纤沿线的温度变化,在高温泄漏监测领域拥有广大的应用前景。

关键词：光纤分布式测温拉曼信号分段与重构空间分辨率测温精度

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矿用超声风速测量系统

矿用超声风速测量系统

作者：于滋堃齐鲁工业大学

学位级别：硕士

我国煤炭资源储量丰富,但煤炭开采工作中存在诸多不安全因素,尤其是瓦斯爆炸及粉尘吸入严重威胁井下人员的生命安全,矿井通风是保障矿井安全主要的技术手段之一,风速精准测量对实现矿井通风具有重要意义。针对目前矿用测风设备存在精度... 详细信息

我国煤炭资源储量丰富,但煤炭开采工作中存在诸多不安全因素,尤其是瓦斯爆炸及粉尘吸入严重威胁井下人员的生命安全,矿井通风是保障矿井安全主要的技术手段之一,风速精准测量对实现矿井通风具有重要意义。针对目前矿用测风设备存在精度差、易磨损、无法测量平均风速等问题,超声波测风方法无机械磨损、精度高、可测平均风速,更适合矿井巷道风速风量监测。论文相关内容如下:(1)分析了矿井巷道超声波风速测量的相关理论。总结了超声波的本质和特性,探究了超声波换能器的原理和结构,分析了矿井巷道内换能器架设方式对超声波信号传播的影响,对比多种测风技术后选用时差法作为测量方法,推导得出风速测量公式,其关键是对超声波飞行时间的精确测量。(2)开展了超声波飞行时间算法分析与仿真工作。分析了阈值法飞行时间影响因素,针对固定阈值法易受信号幅值变化影响的问题,提出一种自适应五点阈值飞行时间算法,克服了回波信号幅值变化对测量精度的影响,具有良好的实时性。针对工业应用中易受噪声因素干扰的难题,开展了互相关飞行时间算法仿真和实验研究,经互相关函数运算后得到离散输出的飞行时间,为进一步获得更加准确的飞行时间,采用插值函数方法获得连续输出的飞行时间,计算得到更加准确的风速值。(3)设计了矿用超声风速测量系统。硬件部分以STM32为系统核心控制器,设计了驱动电路、接收滤波放大电路、电源电路和通讯电路。软件部分包括主程序、驱动发射程序、采集程序和算法处理程序。调试硬件和软件共同控制换能器实现超声波发射、接收采集和风速测量的功能。(4)搭建了超声风速测试平台。在风洞中对样机进行测试分析,测试结果表明该系统在0～12.5m/s风速范围内测量精度达到0.1m/s,最大相对误差2.75%,有效提升矿井巷道平均风速测量的精确性。本论文针对煤矿井下精准测风需求,研发设计了一种矿用超声风速测量系统,测量精度高、稳定性好,可实现矿井巷道平均风速的精确测量,满足工程应用需求,大大提升矿井通风系统的效率和安全性,具有广阔的应用前景。

关键词：矿井通风超声波平均风速时差法飞行时间算法