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基于结构光条纹中心提取的柔性膜离面振动分布测量研究

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基于结构光条纹中心提取的柔性膜离面振动分布测量研究

作者：朱育飞华中科技大学

学位级别：硕士

随着柔性电子技术的不断发展,作为其批量制备首选的卷绕(R2R)工艺,近年来受到了广泛关注。为提高柔性电子的制备效率,需要在控制柔性膜张力的同时,尽可能地提高柔性膜的输送速度。然而,辊轴非圆度性、膜-辊间滑动、辊轴不平行以及张力... 详细信息

随着柔性电子技术的不断发展,作为其批量制备首选的卷绕(R2R)工艺,近年来受到了广泛关注。为提高柔性电子的制备效率,需要在控制柔性膜张力的同时,尽可能地提高柔性膜的输送速度。然而,辊轴非圆度性、膜-辊间滑动、辊轴不平行以及张力非均匀分布等因素的存在,导致柔性电子制备效率和质量受到了较大的限制。柔性膜张力波动、非均匀分布等又会引起膜的振动、褶皱,甚至断裂;而离面振动及其分布变化又会影响柔性电子制备时的定位、变形以及图案化工艺的稳定。本文立足于柔性膜离面振动分布测量的迫切需求,基于结构光中心线提取算法探索薄膜振动规律,进而设计了一套实现柔性膜离面振动分布测量的测量方案与装置,其主要工作包括:(1)提出了一套柔性薄膜离面振动分布测量系统。基于单目视觉结构光系统,建立了离面振动分布测量系统数学模型并进行了模型优化,从而获取了运动薄膜上任意一点的振动幅值与该点在图像中对应点坐标之间的关系。并根据实际工况进行硬件选型。(2)设计了一套精确提取柔性膜上条纹光中心线坐标的算法框架。以主成分分析法为基础,将对图像灰度空间的处理转换至图像梯度空间的处理,求解图像梯度向量协方差矩阵从而获取条纹截面法线方向,最终获取条纹中心线精确坐标。同时进行验证实验,验证了本算法的准确性与实时性。(3)提出了一种双目视觉薄膜离面振动分布测量模型。基于单目视觉薄膜振动分布测量系统的若干不足,利用立体标定以及Bouguet立体校正简化了传统双目视觉的复杂模型,利用视差法的原理搭建了任意摆放的薄膜离面振动分布测量模型。最后,进行了双目相机的标定实验以及校正实验。(4)进行了柔性薄膜离面振动分布测量验证实验。利用本文所构建的系统模型以及条纹中心线提取算法,对不同状态下运动薄膜的振动幅值与频率进行检测,并与理论弦模型下自由振动频率进行对比,实验验证了所设计的振动测量系统具有较好的振动分布测量效果。综上所述,本文所提出的面向卷绕工艺的结构光薄膜离面振动分布测量系统,能够对处于不同状态下的运动薄膜进行轴向上的离面振动分布测量,精度较高且实时性好,同时有望扩展至其他类似应用工艺与领域。

关键词：卷绕输送柔性膜线结构光视觉技术图像处理振动分布

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大底盘多塔地铁车辆段车致环境振动分析

交通运输工程学报 2025年

作者：赵密鹿成麟曹胜涛王维凝申家旭杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室清华珠三角研究院北京城安建设工程检测有限公司

为探究大底盘多塔结构形式的地铁车辆段在列车振动荷载作用下的振动响应规律，采用精细化数值分析模型与高效率分析技术，基于子结构方法将振动的产生和传播拆分为2个子结构；基于半构架列车荷载简化计算方法推导出半车模型轮轨力解析... 详细信息

为探究大底盘多塔结构形式的地铁车辆段在列车振动荷载作用下的振动响应规律，采用精细化数值分析模型与高效率分析技术，基于子结构方法将振动的产生和传播拆分为2个子结构；基于半构架列车荷载简化计算方法推导出半车模型轮轨力解析表达式，建立了轨道-土体-建筑系统精细化有限元模型，将轮轨力荷载施加于有限元模型以求解系统动力响应，并通过多图形处理器（GPU）异构并行显式算法实现了高效率分析；以某地铁车辆段为研究对象，结合现场实测数据验证了数值模拟的准确性；通过对比不同算法对同一模型的求解时长，验证了多GPU异构并行显式算法的高效性；在此基础上，重点分析了振动在运用库及其上盖建筑中的传播规律。分析结果表明：在运用库内，列车运行产生的振动以中低频为主，源强的优势频段集中在10～50 Hz，峰值频率在30 Hz附近；库柱脚的振级随水平振源距的增加线性衰减，但由于边柱相对于其他柱受到结构整体的约束作用最小，库最外侧边柱上的振动响应有所增大；由于列车直接在结构底层的立柱间通行，振动传播路径短，衰减效果弱，上盖建筑的振动频谱丰富，楼板振动的优势频段集中在20.0～31.5 Hz；上盖建筑楼板在低频时呈现出整体振动的规律，跨中最大Z振级在靠近顶层时最大，楼板振动强度受其自振频率和源强频谱特性的共同影响，位于源强振动优势频段的范围越多，越容易产生共振现象。

关键词：轨道交通环境振动子结构法列车荷载快捷建模多GPU异构并行显式算法振动分布

振动激发KH与CO_2碰撞中能量的时间分辨分布

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光谱学与光谱分析 2014年第7期34卷 1758-1762页

作者：封丽刘静王淑英张文军李佳灵戴康沈异凡新疆大学物理科学与技术学院新疆乌鲁木齐830046

K（5P）与 H2反应产生KH（Х1Σ＋）的ν″＝0～3振动能级，泛频激发KH至ν″＝17高位振动态。通过测定KH（ν″＝17，3）与CO2碰撞过程中振动能的时间分辨分布（即 Tν的变化过程），研究了高低振动态碰撞传能的不同特点。对于KH（ν″... 详细信息

K（5P）与 H2反应产生KH（Х1Σ＋）的ν″＝0～3振动能级，泛频激发KH至ν″＝17高位振动态。通过测定KH（ν″＝17，3）与CO2碰撞过程中振动能的时间分辨分布（即 Tν的变化过程），研究了高低振动态碰撞传能的不同特点。对于KH（ν″＝17），振动温度 Tν的变化分为三个阶段：第一阶段（0～5μs）Tν迅速下降，能量应主要转移至CO2（0001）振动态或（0000）高位转动态；第二阶段（5～20μs）Tν仅稍有下降，向CO2振动态及高位转动态的能量转移已结束；第三阶段（20μs后） Tν虽然缓慢但明显下降，表明向CO2低转动态及平动能的转移加速。对于KH（ν″＝3），Tν的变化只分为两个阶段：第一阶段（0～10μs）的共振V-R过程迅速降低了振动温度；第二阶段（10～80μs ） Tν有一个缓慢下倾，只能转移到很低的转动态和小的平动能。这些结果表明了振动激发态分子与基态分子碰撞中仅用单一速率系数不能正确揭示复杂平衡过程的本质，不同的阶段应该用不同的速率系数来描述。利用瞬时吸收技术得到CO2（0000）和（0001）的原生态转动布居分布，通过速率方程分析，得到平衡过程中不同阶段的速率系数。

关键词：激光光谱能量转移振动温度振动分布 K H-CO2

高压换流站干式空心电抗器的振动产生机理及影响因素研究

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中国电机工程学报 2022年第16期42卷 5960-5970页

作者：高璐汲胜昌祝令瑜杜一鸣杨航吴书煜凌培恩电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

用于滤波器装置的干式空心电抗器是高压换流站的主要噪声源之一。文中深入研究干式空心电抗器的振动机理及影响因素,以期为低噪声电抗器的设计及换流站的噪声治理提供参考。首先,理论结合实验验证电抗器振动速度与电流平方之间的线性关... 详细信息

用于滤波器装置的干式空心电抗器是高压换流站的主要噪声源之一。文中深入研究干式空心电抗器的振动机理及影响因素,以期为低噪声电抗器的设计及换流站的噪声治理提供参考。首先,理论结合实验验证电抗器振动速度与电流平方之间的线性关系;在此基础上,开展电抗器在电流激励下的扫频实验,获得电抗器振动的频率响应特性及分布特性,并结合模态实验分析不同谐波频率下的振动机理;最后,建立等效的有限元仿真模型,研究结构参数对固有频率的影响规律。结果表明,电抗器在电流激励下的振动特性受其模态特性主导,当磁场力频率接近固有频率时,电抗器发生共振,振动幅值增大,且振动分布与对应的模态振型相似,呈现明显的波峰波谷分布;电抗器各阶固有频率受包封的结构参数影响,通过调节各个参数可实现对电抗器振动响应特性的调控。

关键词：干式空心电抗器谐波电流振动分布模态特性有限元模型

地铁列车运行诱发地面邻近建筑振动的数值模拟研究

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土木与环境工程学报（中英文） 2023年第6期45卷 113-124页

作者：路德春高泽军孔凡超马一丁沈晨鹏杜修力北京工业大学岩土与地下工程研究所北京100124 北京城建设计发展集团股份有限公司北京100034

为研究城市地铁运行产生的振动波在地面邻近建筑物中的传播规律,以地铁沿线邻近建筑为研究对象,参数取值参考实际工程量值范围,建立地铁列车-轨道-隧道-地层-建筑物整体有限元数值模型,重点研究地面邻近建筑中同楼层和不同楼层间振动响... 详细信息

为研究城市地铁运行产生的振动波在地面邻近建筑物中的传播规律,以地铁沿线邻近建筑为研究对象,参数取值参考实际工程量值范围,建立地铁列车-轨道-隧道-地层-建筑物整体有限元数值模型,重点研究地面邻近建筑中同楼层和不同楼层间振动响应的传递分布规律和频谱特性。结果表明:地铁运行对建筑的振动激励以中低频1~50 Hz为主;房间面积越大,楼板自振频率位于激励荷载优势频段范围越多,越易引起楼板共振;楼板跨中点的振动强度通常大于边角点的振动强度,角点的振动会在低频段1.25~2.0 Hz超过楼板跨中点;随着楼层的升高,三向振动加速度响应均呈波动性变化。通过多工况的计算,分析了运行车速、隧道埋深和振中距对邻近地铁建筑物振动响应的影响规律。

关键词：地铁振动邻近建筑整体分析法数值模拟振动分布

DT2000ZBW搅拌机振动特性与关键部件研究

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DT2000ZBW搅拌机振动特性与关键部件研究

作者：邓欣长安大学

学位级别：硕士

混凝土振动搅拌机是一种新型搅拌设备,该设备将强制搅拌和振动扩散作用相结合,与强制式搅拌机相比,搅拌质量好,生产效率高,可有效改善搅拌低效区,使混凝土各混合料之间充分搅拌和混合,在节约水泥的同时,可提高混凝土的生产效率和质量。... 详细信息

混凝土振动搅拌机是一种新型搅拌设备,该设备将强制搅拌和振动扩散作用相结合,与强制式搅拌机相比,搅拌质量好,生产效率高,可有效改善搅拌低效区,使混凝土各混合料之间充分搅拌和混合,在节约水泥的同时,可提高混凝土的生产效率和质量。本文以DT2000ZBW型双卧轴混凝土振动搅拌机为研究对象,结合实际生产中所发现的问题,运用实验测试、理论计算、仿真分析的方法对搅拌机的拌缸、机架、搅拌装置及减振装置等关键部件展开研究。混凝土振动搅拌机的结构和受力相对较为复杂,对机器的关键部件要求更加严格。因此,该研究对完善和提高现有机型的性能有重要意义。首先,对搅拌机的轴、叶片、机体振动端、机体搅拌端、拌缸和壳体六大部分进行了振动测试,分析出了振动在搅拌机上各部位的分布情况,确定出振动较大的位置;其次,对拌缸、机架和搅拌装置进行了模态分析和谐响应分析,确定了各阶固有频率和模态振型,找出了结构的薄弱环节,对DT2000ZBW型搅拌机的结构改进做了理论准备;另外,从搅拌装置的轴和搅拌臂、搅拌叶片在卡料工况下的受力出发,分析了在工况最坏的情况下轴和搅拌臂、搅拌叶片受力情况,并对其进行静应力仿真分析,确定了在卡料工况下,搅拌装置上的应力分布和变形分布,并给出应对措施;最后,结合混凝土振动搅拌机的结构和安装要求,设计了混凝土振动搅拌机的专用减振装置,有效的解决了混凝土振动搅拌机与地面之间的隔振问题,完善了机器的结构和性能。

关键词：混凝土搅拌机振动搅拌振动分布模态分析隔振

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谐波下考虑磁致伸缩效应的感应电机振动研究

谐波下考虑磁致伸缩效应的感应电机振动研究

作者：吴越超河北工业大学

学位级别：硕士

电机的振动会影响其性能及使用寿命,它主要包括电磁振动、机械振动和空气振动,其中电磁振动主要由电磁力和硅钢片磁致伸缩效应引起,只有深入研究电磁力与磁致伸效应对电机振动的影响才能更有针对性地设计低振动噪声的电机。然而由于非... 详细信息

电机的振动会影响其性能及使用寿命,它主要包括电磁振动、机械振动和空气振动,其中电磁振动主要由电磁力和硅钢片磁致伸缩效应引起,只有深入研究电磁力与磁致伸效应对电机振动的影响才能更有针对性地设计低振动噪声的电机。然而由于非线性元件以及变频器供电的广泛应用,使得电机激励源中含有大量的谐波,谐波可能会对电机产生转矩波动、绕组发热、振动等不利影响。因此为能更好地分析电机在实际工况下的振动情况,在国家自然科学基金项目和河北省研究生创新资助项目的支持下,本文对谐波参与下考虑磁致伸缩效应的感应电机电磁振动进行研究,本文主要研究工作如下:(1)测量了样机硅钢片的磁特性,分析验证了电机绕组谐波电流的成分通过分析变频器供电时的谐波电流,得到谐波电流的各次谐波分量不仅与变频器本身有关还与电机绕组的接线方式密切相关,实验研究发现,三相对称系统中电机绕组为三相星形连接时激励源中谐波电流主要是5次与7次谐波。因此为了更准确的分析电机在实际工况下的振动,本文利用磁致伸缩测量装置分别测试了正弦电流单独激励时、正弦与不同幅值的5次、7次谐波单独叠加时的硅钢片磁化特性与磁致伸缩特性。(2)建立了感应电机铁心磁-机械耦合模型,并对模型进行有限元计算根据电磁场、应力场相关方程得到了考虑磁致伸缩效应的电机铁心磁-机械耦合模型,并根据所建立的数值模型对电机铁心的磁场与振动进行了数值仿真,得到仅电磁力作用和电磁力与磁致伸缩共同作用时电机应力与振动加速度分布情况,并对振动加速度进行傅立叶分析,最后对空载运行的电机的振动进行了实验测量,实验测量结果与计算结果吻合度较好,从而验证了模型的正确性。(3)谐波与正弦波共同激励下电机电磁振动的计算在所建立的磁-机械数值耦合模型的基础上计算了5次、7次谐波电流分别与正弦电流单独叠加时考虑磁致伸缩效应的电机振动分布情况,从而研究了不同含量的5次、7次谐波对电机电磁振动的影响。

关键词：电机磁-机械耦合模型磁致伸缩谐波振动分布

便携式电力变压器振动监测与故障诊断系统的研究与实现

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便携式电力变压器振动监测与故障诊断系统的研究与实现

作者：吴迪浙江大学

学位级别：硕士

大型电力变压器是电力工业中的关键设备之一,其安全运行对保证电网安全、可靠至关重要。因此,开展电力变压器的状态监测,是一项重要且有实际意义的研究课题。近年来,采用振动分析法进行变压器状态监测与故障诊断成为国内外研究的热点。... 详细信息

大型电力变压器是电力工业中的关键设备之一,其安全运行对保证电网安全、可靠至关重要。因此,开展电力变压器的状态监测,是一项重要且有实际意义的研究课题。近年来,采用振动分析法进行变压器状态监测与故障诊断成为国内外研究的热点。与传统方法相比,基于振动信号分析的变压器故障诊断方法,对变压器内部机械结构变化敏感,且与整个电力系统没有电气连接,能够安全、可靠地用于变压器的状态监测。目前国内外基于振动分析法研发的状态监测系统大多用于实验分析研究,能够真正使用于实际现场的为数不多,便携形式的状态监测系统则更为鲜见。本文基于振动分析法提出能够反映变压器油箱表面振动分布的特征量,用于变压器的故障诊断,并在此基础上研发了一套便携式电力变压器振动监测与故障诊断系统。本文主要内容概括如下:首先,本文通过对变压器振动机理的研究,提出能够反映油箱表面振动分布的特征量,振动幅度重心和瞬时振动重心轨迹,用于表征油箱表面振动幅度的机械重心及其在一个振动周期内的变化轨迹。本文利用一台实际变压器进行模拟故障实验,对比变压器故障前后振动分布特征量的变化,验证了该特征量能有效用于变压器的故障诊断。在此基础上,本文对便携式电力变压器振动监测与故障诊断系统进行研究,并开发了基于嵌入式Linux的信号采集与处理子系统,主要包括硬件电路和信号采集软件的设计。硬件电路具有信号调理、信号采集、网络连接、系统校时和电源供电的功能,包括嵌入式核心板、信号调理模块、信号采集模块、网络通讯模块、实时时钟模块和电源模块。信号采集软件具有信号采样、数据存储和数据管理的功能,包括基于PRU的信号采样功能模块、数据存储功能模块和数据管理功能模块。最后,本文对便携式系统在实验室环境下和实际现场环境下进行了测试。测试结果表明,该系统可以稳定工作于实际现场,能够有效实现对变压器的振动监测与故障诊断。

关键词：电力变压器振动分布绕组故障诊断便携式振动监测系统

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磁阀式可控饱和电抗器的振动研究

磁阀式可控饱和电抗器的振动研究

作者：刘怀文河北工业大学

学位级别：硕士

磁阀式可控饱和电抗器特殊的结构以及交直流共同激励的工作方式使得其振动噪声和谐波含量相对于其他电抗器更加明显。但目前国内外的研究多集中于磁阀式可控饱和电抗器的结构设计和损耗计算上,对其振动的研究还很少。因此本文从造成磁... 详细信息

磁阀式可控饱和电抗器特殊的结构以及交直流共同激励的工作方式使得其振动噪声和谐波含量相对于其他电抗器更加明显。但目前国内外的研究多集中于磁阀式可控饱和电抗器的结构设计和损耗计算上,对其振动的研究还很少。因此本文从造成磁阀式可控饱和电抗器振动的根本原因-电磁力和磁致伸缩力出发,对不同磁阀级数可控饱和电抗器的振动特性进行了仿真与实验研究。本文的主要工作如下:1、硅钢片在不同直流偏磁下的磁化特性和磁致伸缩特性测量在不同的直流偏磁下,硅钢片会表现出不同的磁特性。因此为了研究磁阀式可控饱和电抗器在实际工况下的振动,本文对交流激励与不同直流偏磁叠加下硅钢片的磁化特性和磁致伸缩特性进行测量,并将其作为材料特性应用到振动计算中。2、磁阀式可控饱和电抗器的电磁-机械耦合模型建立根据所测量材料的本构关系以及电磁场和机械场的基本理论建立磁阀式可控饱和电抗器的电磁-机械数值耦合模型。结合实际工况,由外电路对磁阀式可控饱和电抗器施加交直流激励,考虑电磁力和硅钢片的磁致伸缩效应,对磁阀式可控饱和电抗器的电磁场和机械场进行计算。3、单级磁阀式可控饱和电抗器振动分析和实验研究根据所建立的电磁-机械耦合模型,对单级磁阀式可控饱和电抗器的电磁振动进行计算,得到了磁通密度、应力和振动位移的分布情况以及晶闸管不同导通角对磁阀式可控饱和电抗器振动的影响,并对单级磁阀式可控饱和电抗器的振动进行了实验研究,验证了仿真模型的正确性。4、不同磁阀级数可控饱和电抗器振动分析由于分级磁阀结构可以明显减小单级磁阀式可控饱和电抗器产生大量谐波的问题,因此基于所建立的电磁-机械耦合模型,对不同磁阀级数可控饱和电抗器的各次输出谐波、磁通密度、应力和振动位移分布进行了计算,并通过对比分析得到了不同磁阀级数对磁阀式可控饱和电抗器谐波特性与振动特性的影响。

关键词：磁阀式可控饱和电抗器分级磁阀直流偏磁谐波振动分布