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非能动控制技术是当前最先进的流体控制技术。非能动梭式特种止回阀是组成非能动控制系统的重要元件,是非能动控制技术的组成部分。在流体控制系统中,可靠性和安全性是重要的技术要求,非能动梭式特种止回阀阀芯位移与阀芯开度直接相关,因此,在线检测其阀芯位移是十分必要的。
非能动梭式特种止回阀结构和应用环境的特殊性,决定了阀芯位移的检测必须由非接触式的无损检测技术来实现。本文根据超声波的物理特性,同时借鉴超声无损检测的方法,最终确定的方案是:把对阀芯位移的检测转化为对阀芯位置的检测,通过阀芯位置信息来逼近阀芯位移量。
本文根据检测方案,设计了阀芯位移在线检测系统。检测系统由硬件和软件两部分构成。硬件部分主要由超声波换能器,相关检测电路,以及非能动梭式特种止回阀组成;软件部分主要由相关的程序和回波信号处理算法组成。
实时性是检测系统的重要指标。使用DSP BIOS作为检测系统的实时性内核,同时在设计检测电路和编写程序代码时,把实时性作为电路和程序的重要因素考虑。
超声回波信号的处理是检测系统的核心部分,主要包括信号滤波、信号波形识别以及位移逼近算法。超声回波信号滤波算法采用小波分析。信号波形识别的算法采用支持向量机(SVM),识别的结果对应于阀芯的位置状态。位移逼近算法是从超声波换能器阵列对应的阀芯位置状态进行编码,从而逼近阀芯位移的过程,理论上只要换能器阵列的数量足够多,就可以逼近阀芯的位移。