基于PCA和TDF对16锰钢承力件进行疲劳损伤状态的识别系统

摘要

本发明公开了一种基于PCA和TDF对16锰钢承力件进行疲劳损伤状态的识别系统，该系统由多个声发射换能器（6）、多路前置放大器（5）、一个声发射仪（4）和一个16Mn钢承力件疲劳损伤检测单元（1）组成。16Mn钢承力件疲劳损伤检测单元（1）包括有过滤模块（11）、一级数据融合模块（12）、二级数据融合模块（13）。本发明采用主成分分析与疲劳损伤类别相结合，在数据空间中进行神经网络的训练得到各换能器在数据空间中的损伤度标志，然后用损伤度标志对每个声发射换能器信息进行局部诊断；进而用神经网络输出结果构造数据融合的基本概率值；最后采用数据融合的组合关系对疲劳损伤状态进行诊断。利用该系统，可对16Mn钢疲劳过程中的损伤状态进行识别、诊断，进而对其可靠运行提供依据。

主权项

1.一种基于PCA和TDF对16锰钢承力件进行疲劳损伤状态的识别系统，其特征在于：该系统包括有多个声发射换能器（6）、多路前置放大器（5）、一个声发射仪（4），其特征在于：还包括有一个16Mn钢承力件疲劳损伤检测单元（1）；16Mn钢承力件疲劳损伤检测单元（1）包括有过滤模块（11）和一级数据融合模块（12），二级数据融合模块（13），其中，过滤模块（11）有数据滤波处理模块（11A）和波形滤波处理模块（11B），一级数据融合模块（12）有第一数据空间（12A），第二数据空间（12B），第一损伤度标志模块（12C），第二损伤度标志模块（12D），D-S证据组合模块（12E）；声发射换能器（6）与前置放大器（5）为配套使用，即每一个声发射换能器（6）的输出端与一个前置放大器（5）的输入端连接，每一个前置放大器（5）的输出端连接在声发射仪（4）的信息输入接口上，该信息输入接口用于接收多路突发型放大信息16Mn钢承力件疲劳损伤检测单元（1）内嵌在声发射仪（4）的存储器中；声发射换能器（6），用于采集在役16Mn钢承力件在采集时间T_X段内的突发型信息突发型信息前置放大器（5），用于对接收到的突发型信息进行放大40dB后成为突发型放大信息声发射仪（4）用于对接收到的突发型放大信息经A/D转换后成为数字突发型信息输出给16Mn钢承力件疲劳损伤检测单元（1）；16Mn钢承力件疲劳损伤检测单元（1）的过滤模块（11）中的数据滤波处理模块（11A）对接收到的数字突发型信息进行参数滤波，滤掉电磁噪声和环境噪声后，提纯得到声发射疲劳损伤初步信息然后波形滤波处理模块（11B）对声发射疲劳损伤初步信息进行波形滤波，获得声发射疲劳损伤信息$f_{11B}^{T_X}=(e,A,C,R,D);$对换能器接收到16Mn钢承力件的疲劳损伤信息进行采集时间T_X段内的累积处理，然后归一化得到归一化累积疲劳损伤信息f_11B′，将f_11B′分别在第一数据空间（12A）和第二数据空间（12B）下投影得到各自的得分矩阵f_12A＝(t_a1，t_a2,t_a3,t_a4,t_a5)和f_12B＝(t_b1,t_b2,t_b3,t_b4,t_b5)，得分矩阵f_12A＝(t_a1，t_a2,t_a3,t_a4,t_a5)经第一损伤度标志模块（12C）处理得到在第一数据空间中的神经网络输出f_12C＝[f_ID,a(A₁) f_ID,a(A₂)]，得分矩阵f_12B＝(t_b1,t_b2,t_b3,t_b4,t_b5)经第二损伤度标志模块（12D）进行处理得到在第二数据空间中的神经网络输出f_12D＝[f_ID,b(A₁) f_ID,b(A₂)]；将f_12C和f_12D进行各节点的相关系数赋值，赋值后的f_12C和f_12D进行基本概率分配，然后进行D-S证据组合模块（12E）处理得到单个换能器的数据融合结果m_ID(B_j)，再将所有换能器的D-S证据组合模块（12E）结果进行二级数据融合（13）得到数据融合结果m(C_j)，该结果经损伤等级评定单元（2）解析后输出疲劳损伤识别信息D给报警单元（3）。