大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學(xué)院： 機(jī)電學(xué)院 專業(yè)班級： 08機(jī)電1班
課題名稱 基于LABVIEW的聲發(fā)射（AE）信號特征分析程序及應(yīng)用
1、本課題的的研究目的和意義：
聲發(fā)射是材料受到外力（或內(nèi)力）作用時，在材料局部區(qū)域中應(yīng)變能快速釋放而產(chǎn)生的瞬態(tài)彈性應(yīng)力波。在材料加工、處理和使用過程中，有許多因素能引起內(nèi)應(yīng)力的變化，從而產(chǎn)生聲發(fā)射信號，從發(fā)射源發(fā)射的彈性波最終傳播到材料表面。
虛擬儀器是儀器發(fā)展的最新方向之一，已成為信息技術(shù)的一個重要領(lǐng)域，并對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了重要的影響。因此，引入到對聲發(fā)射信號的測量分析的虛擬儀器技術(shù)研究具有切實可行的實際意義。采用虛擬儀器圖形化編程語言LABVIEW構(gòu)建的測量分析儀，減少了測試過程中的硬件設(shè)備，節(jié)約了儀器成本，解決了傳統(tǒng)儀器的頻繁使用，損壞現(xiàn)象較為嚴(yán)重的問題，同時實現(xiàn)了對聲信號的采集、處理、分析和顯示的目的。
因此，我們可以通過聲發(fā)射檢測儀器對材料加工、處理、使用過程進(jìn)行聲發(fā)射信號檢測，并通過LABVIEW進(jìn)行圖形化編程，對聲發(fā)射信號的特征進(jìn)行提取、分析，進(jìn)而了解材料加工、處理、使用過程中的內(nèi)應(yīng)力變化情況，從而得到加工過程中各方
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擠壓和摩擦產(chǎn)生聲發(fā)射的原理，我國還成功研制出了高精度聲發(fā)射對刀裝置，用以保證配合件的加工精度。
東北大學(xué)王宛山等人也開展了基于摩擦聲發(fā)射信號的磨削表面粗糙度檢測技術(shù)的研究，通過實驗研究表明，磨削產(chǎn)生的聲發(fā)射信號幅值一般在高頻區(qū)域比較明顯，而由于砂輪與工件摩擦產(chǎn)生的聲發(fā)射信號幅值卻在低頻區(qū)域比較明顯。因此，通過低通濾波器過濾掉磨削過程所產(chǎn)
生的聲發(fā)射信號，保留與摩擦有關(guān)的聲發(fā)射信號，以便對磨削表面粗糙度進(jìn)行識別，并通過仿
真驗證了該方法的可行性。
上海理工大學(xué)利用聲發(fā)射進(jìn)行了恒力磨削研究。恒力磨削是一種先進(jìn)的高精度磨削方法，它通過控制磨削力進(jìn)而磨削出高精度的平面和曲線。由于高精密加工，加工參數(shù)與普通加工相比小很多，傳統(tǒng)的磨削力檢測方法難以滿足恒力磨削技術(shù)的需要。因此，有效地監(jiān)控磨削力對于保證磨削精度將起到關(guān)鍵作用。然而，砂輪與工件之間的相對磨削壓力難以直接測量，聲發(fā)射信號為間接監(jiān)測磨削力壓力提供了手段。研究表明，聲發(fā)射對于切削力的測量精度可以達(dá)到0.1N。通過相關(guān)的實驗研究，上海理工大學(xué)驗證了聲發(fā)射信號特征參量與磨削力之間存在映射關(guān)系，并最終實現(xiàn)了基于聲發(fā)射技術(shù)的恒力磨削。
2.2國外研究情況及其發(fā)展
現(xiàn)代的聲發(fā)射技術(shù)的開始以Kaiser五十年代初在德國所作的研究工作為標(biāo)志。他觀察到銅、鋅、鋁、鉛、錫、黃銅、鑄鐵和鋼等金屬和合金在形變過程中都有聲發(fā)射現(xiàn)象。他最有意義的發(fā)現(xiàn)是材料形變聲發(fā)射的不可逆效應(yīng)即：“材料被重新加載期間，在應(yīng)力值達(dá)到上次加載最大應(yīng)力之前不產(chǎn)生聲發(fā)射信號”。 二十世紀(jì)五十年代末，美國人Schofield和Tatro經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)金屬塑性形變的聲發(fā)射主要由大量位錯的運動所引起, 而且還得到一個重要的結(jié)論, 即聲發(fā)射主要是體積效應(yīng)而不是表面效應(yīng)。
二十世紀(jì)七十年代初, Dunegan等人于開展了現(xiàn)代聲發(fā)射儀器的研制，把實驗頻率提高到100KHz-1MHz的范圍內(nèi), 這是聲發(fā)射實驗技術(shù)的重大進(jìn)展, 現(xiàn)代聲發(fā)射儀器的研制成功為聲發(fā)射技術(shù)從實驗室的材料研究階段走向在生產(chǎn)現(xiàn)場用于監(jiān)視大型構(gòu)件的結(jié)構(gòu)完整性創(chuàng)造了條件。
二十世紀(jì)八十年代初，美國PAC公司將現(xiàn)代微處理計算機(jī)技術(shù)引入聲發(fā)射檢測系統(tǒng), 設(shè)計出了體積和重量較小的第二代源定位聲發(fā)射檢測儀器, 并開發(fā)了一系列多功能高級檢測和數(shù)據(jù)分析軟件, 通過微處理計算機(jī)控制, 可以對被檢測構(gòu)件進(jìn)行實時聲發(fā)射源定位監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析顯示。由于采用286及更高級的微處理機(jī)和多功能檢測分析軟件，儀器采集和處理聲發(fā)射信號的速度大幅度提高，儀器的信息存儲量巨大，從而提高了聲發(fā)射檢測技術(shù)的聲發(fā)射源定位功能和缺陷檢測準(zhǔn)確率。
進(jìn)入九十年代，美國PAC公司、美國DW公司、德國Vallen Systeme公司和中國的聲華興業(yè)公司先后分別開發(fā)生產(chǎn)了計算機(jī)化程度更高、體積和重量更小的第三代數(shù)字化多通道聲發(fā)射檢測分析系統(tǒng)，這些系統(tǒng)除能進(jìn)行聲發(fā)射參數(shù)實時測量和聲發(fā)射源定位外，還可直接進(jìn)行聲發(fā)射波形的觀察、顯示、記錄和頻譜分析。
日本宇都宮大學(xué)的江田弘等人用聲發(fā)射法進(jìn)行了磨削裂紋在線監(jiān)測技術(shù)的研究，其研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，磨削裂紋形成而產(chǎn)生聲發(fā)射信號在600-800kHz頻率之間，而正常磨削條件下聲發(fā)射信號的頻率一般在
400kHz以下。這樣可以通過濾波方法把由于磨削裂紋形成而產(chǎn)生的聲發(fā)射信號提取出來，從而實現(xiàn)對磨削裂紋的在線監(jiān)測。
日本學(xué)者Eda.H等人應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)對磨削燒傷在線監(jiān)測進(jìn)行了可行性的研究，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)聲發(fā)射信號的幅值和均值均隨磨削燒傷的惡化而增大。在未發(fā)生磨削燒傷時，聲發(fā)射信號在10kHz附近頻域內(nèi)顯示出較大的能量密度；而隨著砂輪磨鈍、堵塞而產(chǎn)生磨削燒傷時，卻在高于100kHz頻率范圍內(nèi)的能量密度有較大的增加。根據(jù)上述變化規(guī)律，Eda.H將聲發(fā)射信號分為兩路：一路為經(jīng)過100-300kHz帶通濾波器產(chǎn)生的信號A，另一路是經(jīng)過大于10kHz的高通濾波器的信號B。對于每一路信號進(jìn)行檢波處理并同時引入一個除法器，以獲得兩個信號的比率A/B。而A/B值與磨削燒傷有著良好的對應(yīng)關(guān)系，基于這種關(guān)系可實現(xiàn)對磨削燒傷的在線監(jiān)控。
3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
3.1 主要研究內(nèi)容
（1）了解聲發(fā)射以及l(fā)abview虛擬軟件的原理、特點、應(yīng)用；熟練使用labview虛擬軟件。
（2）用真空爐進(jìn)行單顆粒 ……（未完，全文共4638字，當(dāng)前僅顯示2343字，請閱讀下面提示信息。
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