基于声信号分析的激光冲击强化在线监测系统研究

基于声信号分析的激光冲击强化在线监测系统研究

论文摘要

激光冲击强化是一种新型材料表面处理工艺技术,激光冲击强化后材料能显著延长疲劳寿命,提高材料抗腐蚀性和耐磨性。由于激光冲击强化的效果受多种因素影响,如激光脉宽、波长、脉冲能量、脉冲频率、约束层材料和吸收层材料等,因此,建立强化过程的有效监测对于激光冲击强化的优化和工艺质量评估十分关键。为此,本文利用激光冲击强化过程中产生的激光等离子体现象,设计了一种激光冲击强化在线监测系统,通过研究和分析等离子体声波现象实现激光冲击工艺的在线监测。给出激光冲击强化的工艺过程判定。此外,该系统结合加工工件残余应力值变化,建立残余应力值与等离子体声波信号之间的关系。具体工作如下:1.确定了以材料无损检测声发射技术的等离子体声波信号采集方案,对激光冲击强化在线监测系统进行了总体规划,并针对实验室激光冲击强化设备设计了在线监测系统硬件平台。介绍了激光冲击强化原理和背景,分析了激光冲击强化过程中的等离子体声波现象和其传播过程,并与普通声波信号进行了对比。2.研究了等离子体声波信号处理方法,对强化过程中采集到的声波信号进行了多种方法分析。首先,对采集到的信号进行了预处理,包括信号降采样和去噪,用以提高信号处理的效率和获得高质量的信号数据。随后,分别采用了参数分析法和波形分析法对预处理后的声信号进行了分析,其中,参数分析法分析了信号特征参数与试件残余应力之间的关系,而波形法则从信号的时域和频谱对不同加工工艺下的声信号进行了分析。表明了等离子体声波信号中含有激光冲击强化工艺信息及加工性能的变化关系,可以监测激光冲击强化过程。3.基于研究成果,采用MFC软件技术,开发了激光冲击强化在线监测系统,重点介绍了系统框架、设计方案和具体实现过程,最后通过该软件进行了激光冲击强化在线监测测试,验证了软件系统功能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 课题背景和意义
  •   1.2 国内外激光冲击强化监测方法概述
  •     1.2.1 激光冲击强化离线检测方法
  •     1.2.2 激光冲击强化在线监测方法
  •     1.2.3 方法总结
  •   1.3 研究内容与论文安排
  • 第二章 激光冲击强化监测系统功能及相关技术
  •   2.1 监测系统概述
  •   2.2 监测系统理论基础
  •     2.2.1 等离子体声波
  •     2.2.2 声发射技术
  •   2.3 监测系统功能分析
  •   2.4 系统开发技术介绍
  •     2.4.1 socket通信
  •     2.4.2 数据库
  •     2.4.3 MFC应用框架
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 激光冲击强化监测系统硬件平台构建
  •   3.1 激光冲击强化设备模块
  •   3.2 激光冲击强化监测硬件平台构建
  •   3.3 本章小结
  • 第四章 激光冲击强化声信号处理方法
  •   4.1 声信号预处理
  •     4.1.1 信号降采样
  •     4.1.2 小波去噪
  •   4.2 参数分析法
  •     4.2.1 分析原理
  •     4.2.2 实验分析
  •   4.3 波形分析法
  •     4.3.1 时频分析
  •     4.3.2 短时傅里叶变换
  •     4.3.3 STFT流程
  •     4.3.4 实验分析
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 激光冲击强化在线监测系统软件实现
  •   5.1 软件框架设计
  •     5.1.1 设计原则
  •     5.1.2 软件功能分析
  •     5.1.3 软件模块划分
  •     5.1.4 软件技术架构
  •   5.2 软件实现技术分析
  •     5.2.1 消息驱动模式
  •     5.2.2 多线程技术
  •   5.3 系统模块实现
  •     5.3.1 系统登陆模块
  •     5.3.2 工艺参数记录模块
  •     5.3.3 数据采集模块
  •     5.3.4 数据监测模块
  •     5.3.5 数据库设计
  •   5.4 监测系统实验
  •     5.4.1 实验设计
  •     5.4.2 实验结果分析
  •   5.5 本章小结
  • 第六章 总结和展望
  •   6.1 总结
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间主要研究成果
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 刘学军

    导师: 李长云,乔红超

    关键词: 激光冲击强化,在线监测,等离子体声波,信号处理,软件开发

    来源: 湖南工业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 物理学,无线电电子学,自动化技术

    单位: 湖南工业大学

    分类号: TN249;TP274

    总页数: 70

    文件大小: 5801K

    下载量: 88

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