基于鋼軌閃光焊閃光聲音信號(hào)的采集與分析.pdf

1、傳統(tǒng)的鋼軌焊接質(zhì)量檢測(cè)方法主要有破壞性檢測(cè)和無(wú)損檢測(cè)兩種，破壞性檢測(cè)為抽樣檢驗(yàn)，其結(jié)果并不能完全代表同批次全部焊接接頭的質(zhì)量情況，而且浪費(fèi)大量的人力、物力;無(wú)損檢測(cè)主要以X射線和超聲波探傷為主，但是這類(lèi)檢測(cè)方法并不能準(zhǔn)確檢測(cè)出對(duì)鋼軌焊接接頭質(zhì)量影響重大的灰斑等缺陷。因此，亟需尋找一種新的鋼軌閃光焊焊接接頭質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)判途徑，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)的檢測(cè)方法所存在的不足。鋼軌閃光焊中的閃光聲音是焊接過(guò)程中接觸的液態(tài)過(guò)梁爆破時(shí)產(chǎn)生的，而過(guò)梁爆破的穩(wěn)定性

2、與劇烈程度決定著焊接接頭高溫區(qū)域保護(hù)效果，由此可見(jiàn)，鋼軌閃光焊焊接過(guò)程中的閃光聲音信號(hào)中必然攜帶著有與焊接接頭質(zhì)量相關(guān)的重要信息。
　　 本論文在UN5-150ZB移動(dòng)式鋼軌閃光焊機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了鋼軌閃光焊多路信號(hào)同步試驗(yàn)采集系統(tǒng)軟件與硬件:所設(shè)計(jì)制作的信號(hào)適配電路板實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)采集系統(tǒng)與閃光焊機(jī)原始監(jiān)控系統(tǒng)之間的電氣隔離與調(diào)理，基于虛擬儀器開(kāi)發(fā)語(yǔ)言LabVIEW設(shè)計(jì)的采集軟件系統(tǒng)，通過(guò)PCI-1710L數(shù)據(jù)采集板卡實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接電

3、壓、焊接電流、焊接位移、焊接油壓四路信號(hào)的同步采集、數(shù)據(jù)回放顯示等功能，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集、數(shù)據(jù)回放顯示證明了所設(shè)計(jì)的鋼軌閃光焊多路信號(hào)同步采集系統(tǒng)的可靠性以及實(shí)用性。
　　 采用8層sym4小波分解重構(gòu)了與閃光聲音信號(hào)同步采集的焊接電流、電壓信號(hào)兩路低頻信號(hào)。通過(guò)焊接電流信號(hào)的小波降噪結(jié)果與傳統(tǒng)的低通濾波器降噪結(jié)果的對(duì)比，進(jìn)一步證實(shí)了建立在傅里葉變換基礎(chǔ)之上的傳統(tǒng)濾波方法不適合作為本論文待研究的焊接電流、焊接電壓、閃光聲音等非平穩(wěn)信

4、號(hào)的濾波工具。為了避免遺漏閃光聲音信號(hào)中的有用信息，采用了4層db8小波包分解處于強(qiáng)噪環(huán)境下的閃光聲音信號(hào)，利用“相似度對(duì)比法”有效濾除了原始閃光聲音信號(hào)中的大功率譜值的高、低頻噪聲，通過(guò)對(duì)重構(gòu)后的閃光聲音信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到真實(shí)閃光聲音信號(hào)的頻率范圍為1050～3850Hz。
　　 利用LabVIEW實(shí)現(xiàn)了目前常用的四種時(shí)頻分析方法（短時(shí)傅里葉變換、平滑偽Wigner-Ville分布、解析小波變換、Hilbert-Huan

5、g變換）的編程以及仿真，基于仿真結(jié)果總結(jié)歸納了該四種時(shí)頻分析方法的優(yōu)缺點(diǎn);由于本課題采集的閃光聲音信號(hào)數(shù)據(jù)量非常大(信號(hào)時(shí)長(zhǎng)130s以上，采集頻率12kHz)，當(dāng)采用平滑偽Wigner-Ville分布對(duì)其進(jìn)行時(shí)頻分析時(shí)由于計(jì)算機(jī)內(nèi)存的限制而根本無(wú)法完成，解析小波變換以及Hilbert-Huang變換在分析高頻成分時(shí)其時(shí)頻分辨率無(wú)法得到保證。通過(guò)綜合比較，最終選擇了算法簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的短時(shí)傅里葉變換(STFT)對(duì)閃光聲音信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析。