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机械工程学报 2023年第13期59卷 228-237页

作者：宋守许蔚辰李想徐瑞合肥工业大学机械工程学院合肥230009 合肥工业大学机械工业绿色设计与制造重点实验室合肥230009

再制造工作辊熔覆层在高温潮湿的工作环境中易发生复杂的氧化退化行为,而其辊面性能的下降对轧件质量会产生巨大影响。通过热轧模拟试验揭示了工业热轧条件下的再制造工作辊辊面退化过程,发现热轧过程中高速钢熔覆层发生马氏体基体碳析... 详细信息

再制造工作辊熔覆层在高温潮湿的工作环境中易发生复杂的氧化退化行为,而其辊面性能的下降对轧件质量会产生巨大影响。通过热轧模拟试验揭示了工业热轧条件下的再制造工作辊辊面退化过程,发现热轧过程中高速钢熔覆层发生马氏体基体碳析出以及合金碳化物的分解与析出,引发熔覆层硬度下降和马氏体基体磁性软化。基于熔覆层马氏体基体磁性软化现象,构建了一套高速钢再制造氧化退化过程的脉冲涡流监测方法与系统,并提出一种变分模态分解-希尔伯特(Variational mode decomposition-hilbert,vmd-hilbert)方法,该方法可在脉冲涡流相应信号中有效提取再制造高速钢工作辊熔覆层的退化信息。最后,以0~5 000 Hz频率内脉冲涡流信号的边际谱加权和为新特征,实现再制造高速钢工作辊热轧退化状态的定量表征。所构建的脉冲涡流在线监测方法可适用于监测各类再制造工作辊的高温退化过程,具有广阔应用前景。

关键词：在线监测再制造工作辊脉冲涡流 vmd-hilbert变换

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网箱养殖金鲳鱼季节性与特殊时段声特性研究

网箱养殖金鲳鱼季节性与特殊时段声特性研究

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作者：沈晨广东海洋大学

学位级别：硕士

在大规模网箱养殖环境中,对鱼群的生活状态与摄食情况进行科学的监控管理成为当前的难点和热点。特别是海上作业频繁,鱼群生活状态受背景和人为噪声的影响程度增高,网箱选址和有效规避是首要解决问题。另外鱼类活动会随着不同的海洋环... 详细信息

在大规模网箱养殖环境中,对鱼群的生活状态与摄食情况进行科学的监控管理成为当前的难点和热点。特别是海上作业频繁,鱼群生活状态受背景和人为噪声的影响程度增高,网箱选址和有效规避是首要解决问题。另外鱼类活动会随着不同的海洋环境及昼夜、季节等时间尺度发生改变,因此不同季节影响的鱼类行为变化可以为渔业捕捞时机提供参考,也越来越受到关注。金鲳鱼已成为我国海水养殖鱼类中的第二大养殖品种。在广东湛江,金鲳鱼的养殖规模和产量都非常高,被誉为金鲳鱼之都。本文采用被动声学监测技术,以广东湛江特呈岛海域的金鲳鱼网箱噪声信号分析为典型案例,进行季节性的声学监测,研究网箱养殖鱼群季节性的声学特征,并将特殊时段鱼群的行为状态反应与声学特征变化进行差异性对比。此外,在珠海桂山岛“澎湖号”平台上研究了大型网箱养殖中混合鱼群的噪声特性,并验证了vmd-hilbert方法于混合鱼群声特征提取中的良好效应,研究结果如下:(1)对网箱养殖金鲳鱼噪声特征的季节性变化研究。根据年度测试信号的功率谱提取网箱噪声峰值与中心频率特征,求解两种特征的概率分布得到统计特征。分析了鱼群噪声的峰度与偏度特征的年度变化趋势。结果表明,在鱼群活跃度较高的春季和夏季,中心频率相对略低,信号所在频带向低频偏移。摄食阶段峰度和偏度曲线均呈现向下凹陷的低谷状态。在鱼群活跃度较低的季节,中心频率相对较高,信号所在频带向高频偏移。鱼群摄食信号的强度在夏季最强,之后会随着季节与气温变化逐渐降低,直到春季的3至4月再次增强。春季的3至4月为鱼群活跃的转折点,可以建议渔民增大饵料投放。(2)特殊时段鱼群噪声特征变化研究。提取时域的波形、偏度、峰度统计特征,以及频域的语谱、功率谱、共振峰、梅尔倒谱系数特征,结合基于时频域的vmd-hilbert变换方法提取鱼群的摄食噪声分量,对特殊时段下鱼群的声特性及其行为反应关系进行研究与分析。结果表明:鱼群摄食噪声的脉宽比非摄食噪声宽2～3ms,摄食与渔船惊扰下的声信号的峰度与偏度特征偏向于高斯分布。船舶噪声会对鱼群行为造成一定影响,尤其在鱼群活跃度较低的冬季影响最大。鱼群摄食噪声的第一、第二共振峰,前5阶梅尔倒谱系数特征以及边际谱特征可作为鱼群的摄食声特征。(3)基于vmd-hilbert变换对大型网箱混合鱼群的声特性分析,判断分解得到的不同IMF分量代表的物理意义,验证方法在混合鱼群噪声特征提取中的有效性。研究结果表明,金鲳鱼摄食及活动噪声频带主要在1100～3000 Hz左右,石斑鱼进食及活动噪声频带集中在300～1100 Hz。vmd-hilbert方法能实现网箱混合鱼群声特征的提取与分离,且具有普适性。本文研究成果可拓展应用于其它类型网箱养殖鱼种的监测,获得海洋鱼群发声特性、行为状态与季节环境关系,预期为投饵调控、海上施工及网箱养殖鱼群种群分类研究提供基础。

关键词：网箱养殖鱼群噪声声谱特征 vmd-hilbert变换季节特征

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