導讀：航空發(fā)動機、風電齒輪箱、遠洋船舶動力系統(tǒng)等高端裝備，是支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“工業(yè)心臟”，其安全穩(wěn)定運行直接關(guān)系國家戰(zhàn)略安全。而這些核心裝備的健康狀況，高度依賴滑油系統(tǒng)的潔凈程度。因此，設備運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的微小磨損顆粒，正是反映故障早期變化的最直接信號。 但長期以來，國內(nèi)主流監(jiān)測手段受物理原理局限，檢測靈敏度大多在100微米以上，很難捕捉到設備磨損初期產(chǎn)生的細微顆粒，往往錯過最佳預警時機。

傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)往往只能在檢測到大尺寸磨損碎屑時才能發(fā)出預警，此時裝備內(nèi)部損傷已進入不可逆階段。但一次非計劃停機就可能造成數(shù)百萬元乃至上千萬元的直接經(jīng)濟損失。這一長期存在的“感知盲區(qū)”，極大制約了我國高端裝備預測性維護能力的提升。在此背景下，青島理工大學“電微知故”創(chuàng)新團隊在殷逸冰等老師的指導下，歷經(jīng)多年持續(xù)攻關(guān)，成功研發(fā)出擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的自供能無源式超微尺度磨損監(jiān)測系統(tǒng)，為大國重器安全高效運維提供了切實可行的全新解決方案。

(團隊成員在合作企業(yè)進行實地考察)

團隊突破傳統(tǒng)感測路線的局限，創(chuàng)新性地提出了“物理感知-高清增強-AI決策”三位一體的技術(shù)架構(gòu)。這一體系的最大特點是將靜電感應機理、級聯(lián)降噪算法與深度學習技術(shù)深度融合，實現(xiàn)了對磨損狀態(tài)的毫厘必察。

在感知硬件上，團隊首創(chuàng)螺旋狀探極結(jié)構(gòu)。通過 COMSOL 多物理場仿真完成結(jié)構(gòu)優(yōu)化，這款傳感器可直接依靠磨粒運動產(chǎn)生的電荷實現(xiàn)自供能式監(jiān)測，無需外接勵磁電源，一舉突破傳統(tǒng)傳感器百微米級的檢測極限，可穩(wěn)定捕捉20 微米級的超微磨損顆粒。這種無源化設計不僅大幅提升監(jiān)測靈敏度，更在航空發(fā)動機、煤礦井下等高危場景中實現(xiàn)了本質(zhì)安全運行。

信號處理技術(shù)的突破，成為整套系統(tǒng)的核心支撐。針對工業(yè)現(xiàn)場復雜強噪聲干擾，團隊自主研發(fā)VMD?SR級聯(lián)降噪算法，將變分模態(tài)分解與稀疏表達有機結(jié)合，實現(xiàn)信噪比20dB的顯著提升，微弱脈沖信號清晰度提高12.6 倍，有效解決了磨損信號易被噪聲淹沒的行業(yè)難題。

尤為亮眼的是，團隊創(chuàng)新推出“一維轉(zhuǎn)二維” AI 智能識別框架 ，通過連續(xù)小波變換將一維電信號轉(zhuǎn)化為直觀的 “時頻光斑圖”，再結(jié)合 CNN?LSTM?Attention 深度學習網(wǎng)絡，讓系統(tǒng)實現(xiàn) “看圖識病”的智能診斷。實驗數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)對早期微小磨粒的識別準確率達96.7%，漏檢率低至1.5%。

(團隊研發(fā)的靜電傳感器實物)

目前，該技術(shù)體系已成功應用于國產(chǎn)某型現(xiàn)役五代主力戰(zhàn)機的列裝前終期試車試驗。實測數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)在極端高溫、高流速工況下表現(xiàn)卓越，成功將故障預警窗口提前了 72 小時以上。這72小時的提前預警，為科研人員贏得了寶貴的檢修“黃金窗口期”，有效避免了多起非計劃停機;更是在某次實際應用案例中成功挽救潛在直接損失580萬元、次生損失1700 萬元。目前，團隊已與山東天工巖土工程設備有限公司等多家龍頭企業(yè)簽署技術(shù)協(xié)議或達成合作意向，開發(fā)出適用于不同工況的定制化解決方案。

團隊不僅在技術(shù)上追求極致，在商業(yè)模式上也極具前瞻性，提出了“硬件銷售+數(shù)據(jù)服務”的復利模式。通過建立設備健康“云檔案”，實現(xiàn)了從賣產(chǎn)品向賣服務的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，極大地降低了企業(yè)接入預測性運維的門檻。

(團隊成員在一線車間調(diào)試信號采集處理模塊)

目前，團隊已制定清晰的發(fā)展路線圖。一方面，持續(xù)深耕底層物理機理研究，重點攻堅高流速下信號重疊分峰辨識與多通道關(guān)聯(lián)分析等關(guān)鍵技術(shù);另一方面，加快推進多場景落地應用，計劃在未來三年內(nèi)，將成熟技術(shù)逐步推廣至遠洋船舶、海上風電、智能農(nóng)機等更多實際場景。

“我們的目標不僅是做一枚傳感器，更要以‘中國精度’守護國家重器的每一次心跳。”項目負責人楊俊毅表示，團隊將繼續(xù)堅持自主創(chuàng)新，推動國產(chǎn)高端裝備從“制造筑基”向“智造領(lǐng)航”深度轉(zhuǎn)型。

青島理工大學“電微知故”團隊的成功實踐，充分展示了青年學子在攻克“卡脖子”技術(shù)難題中的挺膺擔當。只有立足國家戰(zhàn)略，推動產(chǎn)學研深度融合，才能在納庫級電荷的微觀世界里，探索出守護大國重器的宏觀未來。正如團隊的口號所言：“以電感微，見微知故”，這群年輕人正用創(chuàng)新之火，照亮中國智慧運維的創(chuàng)新發(fā)展之路。

來源：搜狐網(wǎng)

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