车间的灯光下,何雨柱、刘师傅、小李三人围着一块新焊好的电路板。
板子上挤满了电阻、电容、运放芯片,还有几个从旧仪器上拆下来的可调电感线圈,看起来杂乱无章,透着一股浓浓的“土炮”气息。
这就是他们根据杭州带回来的数据,试图搭建的简易频域特征提取电路——一套瞄准特定高频段的带通滤波器加峰值检测器。
思路很清晰:让混杂的巴克豪森噪声信号通过这个滤波器,只留下那个关键的“特征频率”成分,然后检测其幅度,作为判断依据。
但实现起来,困难重重。
“妈的,这干扰也太大了!”刘师傅骂骂咧咧地调节着一个可调电阻,示波器屏幕上的输出信号依旧淹没在嘈杂的毛刺中,难以分辨。
“带通特性不理想,截止边缘太缓,阻带衰减不够……”小李盯着万用表上跳动的读数,眉头紧锁,“很多无关的低频和高频噪声也混进来了。”
何雨柱没说话,手指快速在草稿纸上演算着滤波器的传递函数,试图找到参数设置不合理的地方。
他知道问题所在。
理想的滤波器需要精密的电感电容匹配和高性能的运放,但他们手头只有些老旧库存元件,参数离散性大,温度稳定性也差。
自制的检测线圈灵敏度低,拾取的信号本身就很微弱,信噪比极差。
放大电路又会引入额外的噪声。
一切条件都如此简陋。
就像试图用一台老旧的收音机,在强烈的静电干扰中,捕捉远方某个微弱电台的特定频率。
一次又一次的调试,换元件,改参数。
输出信号依旧不稳定,时好时坏。
那个在浙大频谱仪上清晰可见的“特征鼓包”,在他们自制的系统里,变得模糊不清,难以可靠捕捉。
挫折感再次弥漫开来。
几天过去,进展甚微。
刘师傅的耐心快要耗尽,小李也显得有些气馁。
这天晚上,何雨柱又一次对着那堆杂乱的数据和不稳定的输出信号,沉思到深夜。
他意识到,或许他们陷入了一个思维定式。
总是试图去“复现”在浙大看到的那种清晰的频谱分析结果。
但以他们现有的条件,这几乎是不可能的。
必须换一个思路。
既然无法清晰地“看见”那个特征频率,能否换个方式去“感知”它?
他回想起在浙大观察到的另一个现象:过烧试样的噪声信号,不仅在那个特定频率有能量集中,其整体波形也似乎更加“尖锐”、“急促”,包含了更多的高频成分。
一个想法如同电光石火般闪过。
或许……不需要精确提取那个特定的频率特征。
或许可以通过测量噪声信号的“粗糙度”或“尖锐程度”——某种统计意义上的特征,来间接反映微观结构的变化?
比如……信号的均方根值(RmS)?峰值因子?或者脉冲计数?
这些参数量测起来,对硬件的要求要低得多!
他猛地站起身,因为激动,碰倒了旁边的椅子,在寂静的车间里发出突兀的响声。
他顾不上这些,立刻翻出所有的原始记录数据,尤其是那些他手动记录下的、不同状态下噪声信号的波形草图。
他尝试用最原始的方法,估算不同波形下的RmS值(通过测量波形纵坐标值的平方、平均、再开方)。
虽然粗糙,但趋势似乎存在!
过烧状态下的噪声信号,估算出的RmS值普遍更高!
这个发现让他精神大振!
第二天一早,他立刻召集刘师傅和小李,提出了这个新的思路。
“我们不搞复杂的滤波了,试试直接测噪声信号的强度,或者统计一下脉冲数量超过某个阈值的次数?”
刘师傅愣了一下,挠挠头:“这……能行吗?听起来更糙啊。”
“有时候,糙办法反而更扛造。”何雨柱眼神发亮,“我们先验证一下这个思路有没有效!”
方向转变,思路打开。
他们立刻动手,利用现有的比较器电路,搭建了一个简单的阈值脉冲计数器。
又用运放和模拟乘法器搭了一个简易的RmS检测电路。
虽然精度不高,但结构简单,稳定可靠。
试验再次开始。
更换试棒,采集信号,读取RmS电压值,记录脉冲计数……
数据再次积累。
结果令人振奋!
虽然不同试棒之间的数据有重叠,但总体趋势非常明确:过烧程度加剧,噪声信号的RmS值和脉冲计数都显着上升!
甚至比之前苦苦追求的“特征频率”幅度变化更加明显和稳定!
“他娘的!早知道这么简单,还折腾那破滤波器干嘛!”刘师傅看着清晰的数据趋势,忍不住笑骂。
小李也兴奋不已:“是啊!这办法虽然粗糙,但效果好多了!而且电路简单,不容易出毛病!”
何雨柱心中也涌起一股豁然开朗的喜悦。
果然,工程师有时需要跳出思维的盒子,用最直接的方式解决问题。
他们很快优化了电路参数,确定了RmS值和脉冲计数的合格阈值。
一套基于“总强度”和“脉冲密度”的双重判据、简单却有效的在线监测方案,逐渐清晰起来。
虽然它无法像频谱分析那样揭示深层次的物理机制,但对于工业现场快速、可靠地判断“合格”与“不合格”,已经足够!
就在他们准备将这套新系统集成到一台“雨柱一号”上进行实战测试时。
一个谁也没想到的意外,发生了。
厂里决定引进一套国外先进的数控加工中心,配套而来的,还有几名外国的设备安装调试工程师。
其中一位名叫马克的年轻工程师,金发碧眼,性格外向,对厂里的一切都充满好奇。
这天,他闲逛时,无意中走进了何雨柱他们忙碌的实验室角落。
看到那台被改造得面目全非的铣床,以及旁边那堆布满裸露电线的自制监测设备,他瞪大了眼睛,脸上露出难以置信的表情。
“my God! what is this?(我的天!这是什么?)”他惊呼道,语气里带着毫不掩饰的惊讶,甚至是一丝……轻蔑?
刘师傅和小李听不懂英文,但能从他的表情和语气里感受到那种居高临下的意味,脸色顿时有些难看。
何雨柱走了过去,用略显生硬但清晰的英语回答:“It's a thermal-assisted machining unit with online monitoring system.(这是带在线监测系统的热辅助加工单元。)”
马克绕着设备走了一圈,摇着头,夸张地摊手:“this is… unbelievable! So… primitive!(这真是……难以置信!太……原始了!)”
他指着那自制监测装置上歪歪扭扭的焊点和裸露的线圈:“You use this to monitor the process?(你们就用这个来监控过程?)In our country, we use laser interferometry, in-process gauging… very precise, very advanced!(在我们国家,我们用激光干涉仪、在线测量仪……非常精密,非常先进!)”
他的话语,像一根根刺,扎在现场每个人的心上。
刘师傅的脸涨红了,拳头暗暗攥紧。
小李低下头,感觉脸颊发烫。
何雨柱的脸色也沉了下来。
但他没有发作,只是平静地看着马克,语气不卑不亢:“I know it's not advanced. but it solves our problem, with what we have.(我知道它不先进。但它用我们现有的东西,解决了我们的问题。)”
马克似乎没料到他会这么回答,愣了一下,随即耸耸肩,露出一丝不以为然的笑容:“well, good luck with that.(好吧,祝你们好运。)”
说完,他吹着口哨,转身走了,仿佛只是看到了一件什么稀奇古怪的玩意儿。
实验室里一片沉默。
压抑的愤怒和难堪弥漫在空气中。