【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 號(hào)數(shù)字化隨著我國(guó)工業(yè)企業(yè)事業(yè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的電氣設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用。同樣帶給我們的問(wèn)題就是，在電氣設(shè)備大規(guī)模應(yīng)用的今天，電氣設(shè)備的檢測(cè)和故障診斷顯的尤為重要。如何快速有效的對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，成文了我們亟待解決的問(wèn)題。一、電氣設(shè)備檢測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的組成電氣設(shè)備檢測(cè)與故障診斷包括以下基本過(guò)程：信號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、診斷?；具^(guò)程如下：通過(guò)各種傳感器（如光、電、溫度、振動(dòng)、流量、化學(xué)等）檢測(cè)出設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，并使其可被傳輸，轉(zhuǎn)換，采集，處理。然后由數(shù)據(jù)采集單元采集并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。傳送載體可以是電纜或光纜，為了其提高抗干擾能力，多采用光纜或采用數(shù)字信號(hào)傳輸。數(shù)據(jù)采集可以采用三種方式：采集信號(hào)波形，采集信號(hào)峰值或記錄峰值超過(guò)閥值的脈沖。進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，主要為抑制干擾，保留或增強(qiáng)有用信號(hào)，提煉信號(hào)特征。依據(jù)所得的特征信號(hào)，采用各種診斷方法，如模糊邏輯，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，專家系統(tǒng)等得出診斷結(jié)果。二、信號(hào)處理技術(shù)在電氣設(shè)備檢測(cè)中的應(yīng)用通過(guò)信號(hào)處理，能夠抑止干擾、保留或增加有用的信號(hào)，提煉信號(hào)特征，從中獲得與故障相關(guān)地征兆，利用征兆進(jìn)行故障診斷。時(shí)域分析、快速傅立葉變換頻域分析、小波分析、小波包分析等信號(hào)處理提取技術(shù)的發(fā)展為電氣設(shè)備的檢測(cè)診斷提供了前提條件。利用小波變換的多分辨率性質(zhì)，基于信號(hào)和隨機(jī)噪聲在小波變換域中不同的模極大值系數(shù)特征，提取信號(hào)和噪聲在多尺度分辨空間中的波形特征，而且根據(jù)表征該特征的小波系數(shù)模極大值傳播特性的不同，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)波形的有效檢測(cè)。小波分析能準(zhǔn)確的反映故障發(fā)生的時(shí)間、位置等信息，并能對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷。三、電氣設(shè)備檢側(cè)技術(shù)的發(fā)展方向電氣設(shè)備檢測(cè)的信息融合技術(shù)發(fā)展在電氣設(shè)備檢測(cè)中引入多傳感器與數(shù)字化信息融合技術(shù)，首先是可以拓寬信息來(lái)源渠道，其次是可以改善信息處理的質(zhì)量，提高診斷的準(zhǔn)確性，以便對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有整體的、全面的了解。這種技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠提高測(cè)量抗干擾的能力，因?yàn)椴煌膫鞲衅鲗?duì)干擾的反映靈敏度不同，盡管在某些傳感器中可能存在比較強(qiáng)的干擾信號(hào)，但是當(dāng)與其他對(duì)電磁干擾反映不靈敏的傳感器信息進(jìn)行融合之后，就可以剔除其中所包含的干擾信號(hào)分量?；谔摂M信號(hào)技術(shù)的發(fā)展虛擬儀器技術(shù)是當(dāng)前測(cè)試與控制領(lǐng)域技術(shù)的研究熱點(diǎn)，它是以計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以軟件為核心的自然科學(xué)信息測(cè)試、分析、存儲(chǔ)、傳輸與控制系統(tǒng)。通過(guò)虛擬技術(shù)，系統(tǒng)的界面更加形象逼真，具有良好的可視性和交互性，可以明了的表現(xiàn)電氣系統(tǒng)的狀態(tài)。遠(yuǎn)程電氣信號(hào)檢測(cè)和網(wǎng)絡(luò)化跟蹤隨著分布式計(jì)算技術(shù)、大型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)和寬帶數(shù)字通信技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，基于因特網(wǎng)的電氣設(shè)備故障檢測(cè)將成為現(xiàn)實(shí)，將設(shè)備診斷技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的早期診斷和及時(shí)維修。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和診斷可實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)的診斷知識(shí)與數(shù)據(jù)共享，遠(yuǎn)程協(xié)作診斷以因特網(wǎng)為橋梁，必將在時(shí)間和空間上縮短電力設(shè)備和診斷專家的距離?；谌斯ぶ悄艿男盘?hào)數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)開發(fā)所謂的人工智能是以模型化的計(jì)算機(jī)來(lái)代替人的思維方式解決問(wèn)題的一種方法。專家系統(tǒng)實(shí)際上是人工智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，通過(guò)匯集和管理不同來(lái)源的眾多專家知識(shí)，用仿人類專家推理過(guò)程的計(jì)算機(jī)模型來(lái)解決現(xiàn)實(shí)生活中某些復(fù)雜的重要問(wèn)題，而目前專家系統(tǒng)的問(wèn)題是缺乏有效的診斷知識(shí)表達(dá)、不確定性的知識(shí)推理及知識(shí)獲取困難；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的興起開辟了一條嶄新的途徑，它是由大量處理單元互連而成的網(wǎng)絡(luò)，是在現(xiàn)代神經(jīng)生物學(xué)和認(rèn)知科學(xué)對(duì)人類信息處理研究成果的基礎(chǔ)上提出的，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力、并行能力、容錯(cuò)能力和魯棒性，從而可以代替復(fù)雜耗時(shí)的傳統(tǒng)算法，使信號(hào)處理過(guò)程更接近人類思維活動(dòng)；狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷中經(jīng)常用模糊的自然語(yǔ)言來(lái)說(shuō)明狀態(tài)的特征，為了準(zhǔn)確有效的判斷具有模糊征兆的狀態(tài)，必須用模糊集合的概念對(duì)其是否屬于某個(gè)狀態(tài)的原因進(jìn)行描述，特別對(duì)于一些征兆與狀態(tài)之間無(wú)法確定的數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，只有在獲取系統(tǒng)狀態(tài)的綜合效應(yīng)、積累維修經(jīng)驗(yàn)和集中專家意見的前提下，用模糊的方法進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控。開放式電氣信號(hào)數(shù)字化故障診斷系統(tǒng)開放式電氣信號(hào)數(shù)字化故障診斷系統(tǒng)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)有著本質(zhì)的區(qū)別。傳統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是封閉或半封閉的，其構(gòu)造和輸入都需要設(shè)計(jì)人員來(lái)修改，而遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)必須是基于Web數(shù)據(jù)庫(kù)的開放式體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)者只需完成一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)框架，知識(shí)庫(kù)的填充是在系統(tǒng)的維護(hù)與使用過(guò)程中不斷充實(shí)的，從而使整個(gè)系統(tǒng)具有靈活性，可擴(kuò)展性?；跀?shù)字化的壽命周期成本管理實(shí)行狀態(tài)檢測(cè)的最終目的就是為了提高經(jīng)濟(jì)效益和降低生產(chǎn)成本，當(dāng)電氣設(shè)備運(yùn)行到一定的年限，設(shè)備的檢修費(fèi)用可能會(huì)高于重新配置設(shè)備的費(fèi)用，這與狀態(tài)檢測(cè)的初衷是相悖的。而基于設(shè)備壽命周期費(fèi)用管理就是以設(shè)備在整個(gè)壽命周期內(nèi)所花費(fèi)的總費(fèi)用為評(píng)價(jià)指標(biāo)，比僅僅根據(jù)檢測(cè)診斷、壽命預(yù)測(cè)、可靠性分析進(jìn)行狀態(tài)檢修更加合瑾，更符合所追求的目標(biāo)，基于這種方法的狀態(tài)檢修決策要同時(shí)考慮本次檢修和本次檢修對(duì)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行效率和成本的影響，從而提出更加切合實(shí)際的維修、更新措施。通過(guò)以上對(duì)于電氣設(shè)備檢側(cè)技術(shù)發(fā)展方向的分析，我們可以進(jìn)一步明確，信號(hào)數(shù)字化應(yīng)用于電氣檢測(cè)的各個(gè)領(lǐng)域。從多方面來(lái)講，電氣信號(hào)數(shù)字化檢測(cè)是今后發(fā)展的方向。我們應(yīng)該從理論與實(shí)踐上進(jìn)一步推進(jìn)電氣設(shè)備檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，為企業(yè)提供良好的技術(shù)保障。數(shù)字化檢測(cè)在金相檢測(cè)上的應(yīng)用摘要 顯微鏡光學(xué)圖像利用數(shù)碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)“圖像信息采集→計(jì)算機(jī)處理與轉(zhuǎn)存→打印輸出”的連續(xù)過(guò)程,從而代替了傳統(tǒng)的膠片照相和暗室作業(yè)。實(shí)際應(yīng)用表明,即便是在放大1000倍下拍攝的數(shù)碼顯微圖片,其組織形貌、細(xì)節(jié)、層次仍很清楚,可以滿足一般金相檢驗(yàn)對(duì)圖片的要求,而且進(jìn)步了金相圖片制作的工作效率,節(jié)約了圖片制作的本錢,便于圖片的交流、保存與查閱。關(guān)鍵詞 金相檢測(cè) 圖像 數(shù)字化 系統(tǒng)1 前 言在鋼鐵產(chǎn)品的檢測(cè)分析中,金相檢驗(yàn)經(jīng)常需要大量的顯微圖片,以描述鋼材組織的結(jié)構(gòu)、非金屬夾雜物及各類缺陷形貌。目前,低倍及實(shí)物照片一般用135相機(jī)拍攝,高倍顯微照片使用暗盒、單張金相底片拍攝。這些照片是膠片曝光和暗室沖洗的技術(shù),一張照片的獲得需要一系列的流程,速度慢、費(fèi)工費(fèi)時(shí),嚴(yán)重制約了金相檢驗(yàn)的速度。而金相檢驗(yàn)工作的頻度大、總量多、流程長(zhǎng),特別是膠片照相及暗室作業(yè),一人占用多人等待的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生,成為制約檢驗(yàn)速度的瓶頸,使得檢測(cè)工作快捷、及時(shí)、正確地為生產(chǎn)和科研服務(wù)的要求難以兼顧。在當(dāng)今信息技術(shù)時(shí)代,圖像的數(shù)字化技術(shù)日趨成熟,顯微光學(xué)圖像利用數(shù)碼技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)“信息采集→計(jì)算機(jī)處理與轉(zhuǎn)存→打印輸出”的連續(xù)過(guò)程,不僅可以節(jié)省圖片制作的時(shí)間,降低圖片制作的本錢,穩(wěn)定圖像質(zhì)量,還可以借助于應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)各種參數(shù)的定性或定量分析。這在材料組織結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)與研究、產(chǎn)品缺陷分析以及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的制定等方面具有明顯的上風(fēng)。鑒于此,在現(xiàn)有光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上,建立了一套圖像數(shù)字化處理系統(tǒng),成功地應(yīng)用于檢驗(yàn)工作,效果極好。2 系統(tǒng)的建立 市場(chǎng)調(diào)研目前金相實(shí)驗(yàn)室配置圖像數(shù)字化系統(tǒng)有以下三種可能的方式:(1)用CCD攝像頭與顯微鏡相匹配,其分辨率相對(duì)較低,一般只有幾十萬(wàn)像素。 (2)專用顯微數(shù)碼相機(jī)與其相應(yīng)的顯微鏡匹配,分辨率較高,有專用接口,但價(jià)格較貴,如日本OLYMPUSDP10數(shù)碼顯微照相機(jī),專門適用于OLYMPUS顯微鏡,其最高分辨率為131萬(wàn)像素(12801024)。還有美國(guó)Pixera120es數(shù)碼顯微照相機(jī),最高分辨率為120萬(wàn)像素(1260960),美國(guó)PolaroidDMC數(shù)碼顯微照機(jī)相,最高分辨率為192萬(wàn)像素(16001200)。(3)用普通數(shù)碼相機(jī)代替專用顯微數(shù)碼相機(jī)與顯微鏡匹配,分辨率最高,如日本NIKONCOOLPIX990,最高分辨率為315萬(wàn)像素(20481536)。而且這類相機(jī)由于貿(mào)易因素,更新?lián)Q代及分辨率進(jìn)步的速度和頻率均高于專業(yè)數(shù)碼相機(jī),使用普通數(shù)碼相機(jī)可以享用最新的科技成果,同時(shí)可以用較低的本錢對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行更新。但是,普通數(shù)碼相機(jī)不可能有現(xiàn)成的接口與顯微鏡匹配,這必須另外制作。因該接口不僅涉及精密加工,而且必須滿足同步聚集成像、放大倍率等光學(xué)題目,技術(shù)含量較高,必須委托專業(yè)公司制作。此外,目前國(guó)內(nèi)使用數(shù)字化圖像處理系統(tǒng)的顯微鏡,一般以高倍率為主,而從“宏觀—低倍—高倍”完整系列的金相實(shí)驗(yàn)室圖像數(shù)字化處理系統(tǒng)則少見。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研,結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室情況及工作性質(zhì),形成了如下設(shè)計(jì)思路。(1)鑒于技術(shù)中心金相實(shí)驗(yàn)室兼有科研和檢