基于鋼軌閃光焊閃光聲音信號的采集與分析.pdf

1、傳統(tǒng)的鋼軌焊接質(zhì)量檢測方法主要有破壞性檢測和無損檢測兩種，破壞性檢測為抽樣檢驗(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;無損檢測主要以X射線和超聲波探傷為主，但是這類檢測方法并不能準(zhǔn)確檢測出對鋼軌焊接接頭質(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)量檢測與評判途徑，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)的檢測方法所存在的不足。鋼軌閃光焊中的閃光聲音是焊接過程中接觸的液態(tài)過梁爆破時產(chǎn)生的，而過梁爆破的穩(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，鋼軌閃光焊焊接過程中的閃光聲音信號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移動式鋼軌閃光焊機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計了鋼軌閃光焊多路信號同步試驗(yàn)采集系統(tǒng)軟件與硬件:所設(shè)計制作的信號適配電路板實(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，基于虛擬儀器開發(fā)語言LabVIEW設(shè)計的采集軟件系統(tǒng)，通過PCI-1710L數(shù)據(jù)采集板卡實(shí)現(xiàn)了對焊接電

3、壓、焊接電流、焊接位移、焊接油壓四路信號的同步采集、數(shù)據(jù)回放顯示等功能，通過現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)回放顯示證明了所設(shè)計的鋼軌閃光焊多路信號同步采集系統(tǒng)的可靠性以及實(shí)用性。
　　 采用8層sym4小波分解重構(gòu)了與閃光聲音信號同步采集的焊接電流、電壓信號兩路低頻信號。通過焊接電流信號的小波降噪結(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、號的濾波工具。為了避免遺漏閃光聲音信號中的有用信息，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，利用“相似度對比法”有效濾除了原始閃光聲音信號中的大功率譜值的高、低頻噪聲，通過對重構(gòu)后的閃光聲音信號進(jìn)行傅里葉變換，得到真實(shí)閃光聲音信號的頻率范圍為1050～3850Hz。
　　 利用LabVIEW實(shí)現(xiàn)了目前常用的四種時頻分析方法（短時傅里葉變換、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數(shù)據(jù)量非常大(信號時長130s以上，采集頻率12kHz)，當(dāng)采用平滑偽Wigner-Ville分布對其進(jìn)行時頻分析時由于計算機(jī)內(nèi)存的限制而根本無法完成，解析小波變換以及Hilbert-Huang變換在分析高頻成分時其時頻分辨率無法得到保證。通過綜合比較，最終選擇了算法簡單、容易實(shí)現(xiàn)的短時傅里葉變換(STFT)對閃光聲音信號進(jìn)行時頻分析。