[发明专利]一种基于静电感应的金属表面接触损伤在线监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种基于静电感应的金属表面接触损伤在线监测系统，包括由静电感应头（2）、屏蔽罩（8）、绝缘部件（10）、电荷放大电路（9）组成的静电传感器，由计算机及信号处理程序（5）、信号调理采集硬件（6）组成的信号采集分析系统，以及传感器安装架（7）组成的辅助部件，其特征在于：

所述传感器由静电感应头 (2)、屏蔽罩（8）、绝缘部件（10）、电荷放大电路（9）等组成，静电感应头(2)为圆盘形，圆盘背面有金属杆将信号引出至电荷放大电路（9），屏蔽罩（8）为圆筒形，一端封闭，一端不封闭，屏蔽罩（8）封闭的一端上引出电荷放大之后的静电信号，信号屏蔽与屏蔽罩（8）接触等势，屏蔽罩（8）不封闭的一端用于安装电荷放大电路（9）、感应头(2)和绝缘部件（10）。

2.一种采用权利要求1所述的监测系统对金属表面接触损伤的在线监测方法，采用静电传感器对金属表面接触损伤进行探测，其特征在于:步骤如下：

a.监测时依靠传感器安装架（7），将传感器感应头(2)靠近被监测面安装，且两者之间垂直距离h为1～2mm；

b.传感器感应头(2)采集被检测面的静电信号，并对所得信号调理放大滤波处理；

c.将调理后的静电信号与与背景噪声引号进行对比，接触损伤所对应静电信号幅值u为背景噪声信号的2～3倍以上，即可判断为发生接触损伤。

3.一种采用权利要求1所述的监测系统对金属表面接触损伤的在线监测方法，采用静电传感器对金属表面接触损伤进行探测，其特征在于:步骤如下：

a.监测时依靠传感器安装架（7），将至少两个传感器等间距排列，传感器感应头(2)靠近被监测面安装，且两者之间垂直距离h为1～2mm；

b.采集相邻两个传感器的静电信号，并对所得信号调理放大滤波处理，得到两个静电信号幅值                                                和；

c、确定接触损伤部位与两个传感器的距离：

其中，、为损伤与两个传感器之间的水平距离。

4.一种采用权利要求1所述的检测系统对金属表面接触损伤的在线监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.监测时依靠传感器安装架（7），将传感器感应头(2)靠近被监测面安装，且两者之间垂直距离h为1～2mm；

b.传感器感应头(2)采集被检测面的静电信号，并对所得信号调理放大滤波处理；

c.对2分钟时间内的信号取得调和平均值V1、四分位差V2、峭度V3、均值V4、样本极差V5、歪度V6以及标准差V7七个统计指标，利用因子分析方法对指标数据进行降维；

d.利用模式识别方法，对降维后的数据进行识别分类，实现对金属表面接触损伤的定量监测。

5.根据权利要求4所述的在线监测方法，其特征在于：所述的因子分析方法模型为：

其中，为m个公共因子，是变量所独有的特殊因子，均为不可观测到隐变量，为变量在公共因子上的得分，反映了公共因子对变量的重要程度。

6.根据权利要求4所述的在线监测方法，其特征在于：所述的模式识别方法采用支持向量机，其决策函数输出表示为：

其中为Lagrange系数；为核函数，核函数种类很多，如多项式核函数：，q为常数；b为拟合常数，将因子得分作为输入，决策函数输出即为损伤定量指标。