Multi-Sensor Vibration Signal Based Three-Stage Fault Prediction for Rotating Mechanical Equipment

In order to reduce maintenance costs and avoid safety accidents, it is of great significance to carry out fault prediction to reasonably arrange maintenance plans for rotating mechanical equipment. At present, the relevant research mainly focuses on fault diagnosis and remaining useful life (RUL) predictions, which cannot provide information on the specific health condition and fault types of rotating mechanical equipment in advance. In this paper, a novel three-stage fault prediction method is presented to realize the identification of the degradation period and the type of failure simultaneously. Firstly, based on the vibration signals from multiple sensors, a convolutional neural network (CNN) and long short-term memory (LSTM) network are combined to extract the spatiotemporal features of the degradation period and fault type by means of the cross-entropy loss function. Then, to predict the degradation trend and the type of failure, the attention-bidirectional (Bi)-LSTM network is used as the regression model to predict the future trend of features. Furthermore, the predicted features are given to the support vector classification (SVC) model to identify the specific degradation period and fault type, which can eventually realize a comprehensive fault prediction. Finally, the NSF I/UCR Center for Intelligent Maintenance Systems (IMS) dataset is used to verify the feasibility and efficiency of the proposed fault prediction method.     

基于EMD方法的混沌信号中周期分量的提取

提出一种从Duffing振子产生的混沌信号中提取谐波分量的方法．依据任何信号由不同的固有简单振动模态组成的概念,利用经验模式分解（EMD）方法,将混沌信号分离为不同的内在模态函数(IMF),并在特定参数下从中分解出单一频率成分的谐波信号,从而成功地将混沌信号和谐波分量分离．仿真实验都表明该方法非常有效．     

高精度光电数据采集系统的实验研究

针对光电弱信号检测,采用Σ-ΔAD转换器AD7706和AVR单片机ATmega8515设计了适用于低频量测量的高精度数据采集器,采用Σ-ΔAD转换器ADC16471、AVR单片机ATmega8515、C51单片机C8051F020和以太网控制器RTL8019AS设计了适用于高精度线阵CCD的数据采集器,并分别对两套数据采集器进行了实验研究与性能分析。     

超光速群速度与信息传输的有效速度

研究了反常色散介质中脉冲形变对超光速群速度的影响,发现即使光脉冲完全不产生形变群速度仍会超过真空中的光速。但波包的群速度并不等同于信号的传输速度,采用信息论方法,定义了信号的有效传输速度,并用于解释WKD(Wang,Kuzmich,Dogariu)实验。通过计算入射光与出射光信号所携带的信息量,发现由于光的波动衍射及光子散粒噪声的影响,出射光所携带的信息量会损失,使得光信号的有效传播速度不会超过真空中的光速。     

低曝光量下投影算法的稳健性研究

研究了在低曝光量情况下灰度投影算法的稳健性,为提出的稳定成像系统的设计与实现提供可行性论证。通过合成视频实验探讨、实际视频实验论证相结合的研究方法,探讨曝光量不足对灰度投影算法性能的影响。实验结果表明,灰度投影算法在欠曝5档和存在一定随机噪声的情况下,仍能保持良好的运动矢量估计性能,从而说明了投影算法在一定的曝光量范围内仍能准确地得到运动矢量估计,是一种运算量小、实时性好且稳健性较强的电子稳像算法。投影算法在低曝光量情况下良好的稳像稳健特性,使其能在低亮度及高实时性要求等环境下应用于航拍、卫星遥感等稳定成像或高清晰成像场合。     

基于高阶累计量的大气光通信自适应信号处理

针对强湍流信道下信号衰落的特点,分析了对数正态分布模型与K分布模型的适用范围.基于K分布模型建立大气光通信接收信号模型,并给出了自适应最优门限检测方法.采用四阶和六阶累计量对强湍流信道参量进行估计,采用二阶累计量对其它高斯噪音进行估计,得到K分布参量及高斯噪音统计量的预测值,实现自适应门限更新.基于Monte Calro算法进行仿真,给出了门限更新算法对通信系统误码率的影响,同时分析了信号采样率对估计参量偏差的影响.计算表明,在强湍流情况下,大气光通信系统的误码率性能得到极大的改善,优于基于MLSD检测的接收机.     

现代数字物理教学连载④——工科基础量子教学中如何发挥数字化技术的作用

介绍了如何运用数字技术的三维表现手法和能力以及数值计算与模拟功能来深化量子理论的基本概念与基础内容的教学,充实了量子理论实际应用的教学内容.     

现代数字物理教学连载⑩——在数字技术平台上的研究式学习

介绍了大学物理教学中,如何利用数字技术平台引导学生进行自主的研究式学习.首先是知识的拓展与转移,接着是教师指导下的研究与探索,最后是学生自主独立的研究与创新.实践证明,我们创造的这一教学方法对于培养学生的科学素质与能力十分奏效.     

《光学学报》四十周年:温故开新,不惑笃行

自1981年创刊以来,《光学学报》以发表国内优秀光学科研成果为己任,为我国光学科技人员提供了高水平、活跃的学术交流平台.《光学学报》经历了近40年的洗礼,见证了国内一代代优秀光学科研人员的成长.本文首先回顾了《光学学报》从创刊到转企、集群化发展,再到数字化出版的变革之路;其次,统计了《光学学报》历年来的出版数据、数据库...     

GaN发光二极管表观电容极值分析

利用正向交流(ac)小信号方法对GaN发光二极管的电容-电压特性进行测量,可以观察到GaN发光二极管中的负电容现象。正向偏压越大,测试频率越低,负电容现象越明显。测量到的负电容现象是表象,不存在负电容;提出GaN发光二极管p-n结的结电容在特定的正向电压范围内等效于可变电容。分析可变电容对正向交流小信号响应得到:特定参数的可变电容使结电容电流相位落后于交流小信号电压相位π/2,使得在测量中表现为负电容。发现表观电容-正向电压曲线的极值点与理论模型相吻合,证明了该理论模型的正确性。