利用激光超声技术, 研究生产中常见的弧形表面缺陷的无损检测方法。首先基于热弹机制建立弧形表面缺陷检测的有限元仿真模型, 探究不同尺寸参数的缺陷对表面波反射回波及透射波的影响; 然后采用经验模态分解法对带有缺陷信息的反射回波和透射波信号进行了分解, 提取相应特征频率的信号进行叠加; 最后根据超声特征参数的变化规律, 建立了缺陷深度的预测模型。结果表明, 利用透射波特征参数计算得到的缺陷深度与实际缺陷深度相比的最大误差仅为0.6%, 因此提出的预测模型具有较高的精度, 可用于弧形表面缺陷的现场检测。

为了实现表面V形裂纹的定量检测, 采用有限元的方法研究了激光激发的超声表面波与表面V形裂纹的作用机理, 在反射回波信号中提取了与表面裂纹长度和角度有关的特征信号。分析了裂纹的角度和长度变化对表面波信号的影响, 并对时域信号进行了时频分析, 提出了一种利用反射表面波定量表征表面V形裂纹长度的方法。数值结果表明, 随着裂纹长度的增加, 反射回波的到达时间差也线性增加, 透射表面波对裂纹角度的变化比较敏感。通过反射回波到达的时间差与裂纹长度之间的关系可以快速判断裂纹长度, 并定量表征出相应裂纹的长度。数值结果与理论结果有很高的吻合度, 为表面V形裂纹长度的定量检测提供了一种高效准确的方法。

在近红外光谱分析中, 向前间隔偏最小二乘法（FiPLS）和向后间隔偏最小二乘法（BiPLS）是常用的基于波长变量选择的建模方法, 其模型精度较高, 但贪婪搜索特性较强, 导致选出的波段并不能较好地反映待测成分的信息。 针对该问题, 提出一种基于两者组合策略的光谱特征波段选择方法（FB-iPLS）。 在光谱分段的基础上, 既利用FiPLS选取有用波段, 同时利用BiPLS删除无用波段, 来交互执行特征变量的选择与删除, 对目标特征波段进行双向选择, 用于提高模型的稳健性。 用该方法建立水中乙醇含量的定量预测模型, 并与FiPLS和BiPLS算法对比。 由于光谱分段大小会对模型的结果有影响, 该实验还考查这三种方法在不同光谱分段处的结果。 在光谱划分60段时, 提出的FB-iPLS方法取得最佳预测性能, 其校正集与验证集相关系数r分别为0.967 7, 0.967 0, 交互验证均方根误差RMSECV分别为0.088 8, 0.057 1。 与FiPLS和BiPLS相比, 该方法无论在不同光谱分段区间还是在各自最优与最差分段处, 模型的整体预测性能都有所提高。 实验结果表明, 提出的方法能改善BiPLS与FiPLS贪婪搜索的特性, 对特征波段的选取更高效、 更具代表性, 能进一步提高模型的预测性能。

润滑油光谱分析是变速箱磨损状态监测的重要手段.以某重载车辆变速箱台架试验中润滑油原子发射光谱分析得到的元素成分含量检测数据为基础,通过相关性分析和磨损机理分析确定了能够反映整机磨损状态和失效特点的金属元素,并对补油、换油后的光谱检测数据进行了修正,将变速箱试验过程中特征金属元素的含量随试验时间的变化规律表示为线性函数的形式.然后,综合考虑检测数据的时序规律与离散性,利用不同时刻光谱检测数据的正态分布均值和标准差进行变速箱可靠性评估,进一步讨论了失效阈值对可靠性评估结果的影响.研究表明,重载车辆变速箱润滑油中的Cu元素浓度与其他金属元素浓度的相关性较高、绝对值较大,既能够反映变速箱整体磨损状态,又便于检测,利用多个试验样本的润滑油Cu元素浓度光谱检测时序数据,可以对重载车辆变速箱进行可靠性评估;若失效阈值取定值,则失效阈值越大,同一时刻变速箱的可靠度越高;若失效阈值取随机分布,则失效阈值的离散度越大,可靠度随时间延长而降低的趋势越缓慢.当可靠度R大于0.9时,失效阈值的均值对可靠性评估结果的影响十分显著,同一时刻变速箱的可靠度随失效阈值标准差的增大而降低.将光谱分析与概率统计学结合进行变速箱可靠性评估方法研究,扩展了光谱分析技术的应用范围,具有创新性.