论文开题：基于LABVIEW的声发射（AE）信号特征分析程序及应用

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：　　　机电学院　　　　　　　　　专业班级：　　　　08机电1班　

课题名称 基于LABVIEW的声发射（AE）信号特征分析程序及应用

1、本课题的的研究目的和意义：
声发射是材料受到外力（或内力）作用时，在材料局部区域中应变能快速释放而产生的瞬态弹性应力波。在材料加工、处理和使用过程中，有许多因素能引起内应力的变化，从而产生声发射信号，从发射源发射的弹性波最终传播到材料表面。
虚拟仪器是仪器发展的最新方向之一，已成为信息技术的一个重要领域，并对科学技术的发展和工业生产产生了重要的影响。因此，引入到对声发射信号的测量分析的虚拟仪器技术研究具有切实可行的实际意义。采用虚拟仪器图形化编程语言LABVIEW构建的测量分析仪，减少了测试过程中的硬件设备，节约了仪器成本，解决了传统仪器的频繁使用，损坏现象较为严重的问题，同时实现了对声信号的采集、处理、分析和显示的目的。
因此，我们可以通过声发射检测仪器对材料加工、处理、使用过程进行声发射信号检测，并通过LABVIEW进行图形化编程，对声发射信号的特征进行提取、分析，进而了解材料加工、处理、使用过程中的内应力变化情况，从而得到加工过程中各方
……（新文秘网https://www.wm114.cn省略834字，正式会员可完整阅读）……　
挤压和摩擦产生声发射的原理，我国还成功研制出了高精度声发射对刀装置，用以保证配合件的加工精度。
东北大学王宛山等人也开展了基于摩擦声发射信号的磨削表面粗糙度检测技术的研究，通过实验研究表明，磨削产生的声发射信号幅值一般在高频区域比较明显，而由于砂轮与工件摩擦产生的声发射信号幅值却在低频区域比较明显。因此，通过低通滤波器过滤掉磨削过程所产
生的声发射信号，保留与摩擦有关的声发射信号，以便对磨削表面粗糙度进行识别，并通过仿
真验证了该方法的可行性。
上海理工大学利用声发射进行了恒力磨削研究。恒力磨削是一种先进的高精度磨削方法，它通过控制磨削力进而磨削出高精度的平面和曲线。由于高精密加工，加工参数与普通加工相比小很多，传统的磨削力检测方法难以满足恒力磨削技术的需要。因此，有效地监控磨削力对于保证磨削精度将起到关键作用。然而，砂轮与工件之间的相对磨削压力难以直接测量，声发射信号为间接监测磨削力压力提供了手段。研究表明，声发射对于切削力的测量精度可以达到0.1N。通过相关的实验研究，上海理工大学验证了声发射信号特征参量与磨削力之间存在映射关系，并最终实现了基于声发射技术的恒力磨削。
2.2国外研究情况及其发展
现代的声发射技术的开始以Kaiser五十年代初在德国所作的研究工作为标志。他观察到铜、锌、铝、铅、锡、黄铜、铸铁和钢等金属和合金在形变过程中都有声发射现象。他最有意义的发现是材料形变声发射的不可逆效应即：“材料被重新加载期间，在应力值达到上次加载最大应力之前不产生声发射信号”。 二十世纪五十年代末，美国人Schofield和Tatro经大量研究发现金属塑性形变的声发射主要由大量位错的运动所引起, 而且还得到一个重要的结论, 即声发射主要是体积效应而不是表面效应。
二十世纪七十年代初, Dunegan等人于开展了现代声发射仪器的研制，把实验频率提高到100KHz-1MHz的范围内, 这是声发射实验技术的重大进展, 现代声发射仪器的研制成功为声发射技术从实验室的材料研究阶段走向在生产现场用于监视大型构件的结构完整性创造了条件。
二十世纪八十年代初，美国PAC公司将现代微处理计算机技术引入声发射检测系统, 设计出了体积和重量较小的第二代源定位声发射检测仪器, 并开发了一系列多功能高级检测和数据分析软件, 通过微处理计算机控制, 可以对被检测构件进行实时声发射源定位监测和数据分析显示。由于采用286及更高级的微处理机和多功能检测分析软件，仪器采集和处理声发射信号的速度大幅度提高，仪器的信息存储量巨大，从而提高了声发射检测技术的声发射源定位功能和缺陷检测准确率。
进入九十年代，美国PAC公司、美国DW公司、德国Vallen Systeme公司和中国的声华兴业公司先后分别开发生产了计算机化程度更高、体积和重量更小的第三代数字化多通道声发射检测分析系统，这些系统除能进行声发射参数实时测量和声发射源定位外，还可直接进行声发射波形的观察、显示、记录和频谱分析。
日本宇都宫大学的江田弘等人用声发射法进行了磨削裂纹在线监测技术的研究，其研究结果发现，磨削裂纹形成而产生声发射信号在600-800kHz频率之间，而正常磨削条件下声发射信号的频率一般在
400kHz以下。这样可以通过滤波方法把由于磨削裂纹形成而产生的声发射信号提取出来，从而实现对磨削裂纹的在线监测。
日本学者Eda.H等人应用声发射技术对磨削烧伤在线监测进行了可行性的研究，研究结果发现声发射信号的幅值和均值均随磨削烧伤的恶化而增大。在未发生磨削烧伤时，声发射信号在10kHz附近频域内显示出较大的能量密度；而随着砂轮磨钝、堵塞而产生磨削烧伤时，却在高于100kHz频率范围内的能量密度有较大的增加。根据上述变化规律，Eda.H将声发射信号分为两路：一路为经过100-300kHz带通滤波器产生的信号A，另一路是经过大于10kHz的高通滤波器的信号B。对于每一路信号进行检波处理并同时引入一个除法器，以获得两个信号的比率A/B。而A/B值与磨削烧伤有着良好的对应关系，基于这种关系可实现对磨削烧伤的在线监控。
3、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
3.1 主要研究内容
（1）了解声发射以及labview虚拟软件的原理、特点、应用；熟练使用labview虚拟软件。
（2）用真空炉进行单颗粒 ……（未完，全文共4638字，当前仅显示2343字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题：基于LABVIEW的声发射（AE）信号特征分析程序及应用》）