研制了一种疲劳试验机测试系统。该系统可在疲劳试验过程中检测载荷值、激振频率、载荷循环次数,以及试件的裂纹声发射信号。通过试验证明,系统设计可达到预期目标。

提出了一种新型的基于体硅工艺的双轴加速度传感器,量程为±50gn,采用全对称结构,其电容检测部分采用变面积、差分电容式的梳状电极结构。利用有限元分析软件分析得到本文所设计的双轴加速度传感器微结构整体质量为1.174mg,X、Y轴的灵敏度皆为2.3fF/g,模态分析结果表明,第一和第二模态振型为两敏感方向的振型,且谐振频率分别为2774Hz,2775Hz。经过MEMS加工工艺制作出的芯片尺寸为5260μm×5260μm。经过测试,此双轴加速度传感器的电学灵敏度为33.78mV/g,谐振频率为2.4KHz,带宽可达到1.5KHz。

用小波包分解(Wavelet Packet Decomposition,WPD)处理低信噪比信号时,常出现残存大量带内噪声的问题,严重影响了后期的故障诊断准确性。针对该问题,提出将频率加权能量算子(Frequency-Weighted Energy Operator,FWEO)作为小波包分解的后处理器,以消除其带内噪声,增强故障特征提取效果。对采样获得的故障数据进行3层小波包分解,得到各频带系数;对每个频带系数进行峭度计算,以峭度最大原则获取最优频带系数;以频率加权能量算子追踪最优频带系数的瞬时能量,从信号能量的角度消除信号中的带内噪声成分,二次增强信号中隐藏的故障脉冲信息;对其进行包络谱分析,得到最终诊断结果。仿真数据、实验室数据和工程数据验证了所提方法的有效性和实用性。