一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)時變振動貢獻(xiàn)量檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空發(fā)動機(jī)振動信號分析領(lǐng)域，具體涉及一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)時變 振動貢獻(xiàn)量檢測方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 航空發(fā)動機(jī)是飛機(jī)的動力來源（包括為飛機(jī)提供推力、電力、液壓、氣源等能源）， 其穩(wěn)定可靠地工作是飛機(jī)完成預(yù)定任務(wù)、保證飛行安全的基本保障。航空發(fā)動機(jī)的振動問 題，是影響航空發(fā)動機(jī)可靠運行的突出問題，振動監(jiān)控與振動分析是解決該問題的有效手 段。
[0003] 雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)振動激勵源復(fù)雜，當(dāng)發(fā)生振動超標(biāo)或者振動問題時，理清主要 激勵源是雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)的什么部件或組件，并定量計算其時變振動貢獻(xiàn)量，是進(jìn)行振 動消減與故障診斷的有效手段。同時，航空發(fā)動機(jī)的振動狀態(tài)隨運行時間發(fā)生變化。因此， 定量分析時變振動貢獻(xiàn)量對于雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)振動消減與故障診斷起關(guān)鍵性作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述部分問題，本發(fā)明提供一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)時變振動貢獻(xiàn)量檢測方 法，用于檢測雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)時變振動貢獻(xiàn)量。
[0005] 一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)時變振動貢獻(xiàn)量檢測方法，所述方法包括以下步驟：
[0006] SlOO :將時域振動信號變換成振動信號的時頻表不；
[0007] S200 :根據(jù)振動信號的時頻表示，計算振動信號的時頻總能量，計算表達(dá)式如下：
[0008]
【主權(quán)項】
1. 一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)時變振動貢獻(xiàn)量檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下 步驟： SlOO :將時域振動信號變換成振動信號的時頻表示； 欄馬的Fkf概豐i々+智挺封1/圭馬的Fkf概臺鈴獸々+智豐:士If/riTC.
式中，Isx(t，f) I為時頻表示的模，叫}為復(fù)數(shù)的實部，3{?丨為復(fù)數(shù)的虛部； S300 :根據(jù)振動信號的時頻表示以及高低壓轉(zhuǎn)子各自的轉(zhuǎn)速，計算振動信號中與高低 壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動信號成分的時頻能量；所述振動信號成分包括高低壓轉(zhuǎn)子各自的轉(zhuǎn)頻成 分、二倍頻成分、分?jǐn)?shù)倍頻成分，高低壓轉(zhuǎn)子各階和頻成分、各階差頻成分；計算表達(dá)式如 下：
式中，C表示某個待計算的振動信號成分，f；(t)為雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)振動信號中該振 動信號成分對應(yīng)的瞬時頻率信息，1為時頻能量計算頻帶的半帶寬，所述f u值的選取以能 夠包含計算C的能量的最小范圍為準(zhǔn)； S400 :根據(jù)振動信號的時頻總能量以及各振動信號成分的時頻能量，計算振動信號中 與高低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動信號成分的時變振動貢獻(xiàn)量；計算表達(dá)式如下：
式中，c表示某個待計算的振動信號成分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，優(yōu)選的，步驟SlOO具體實現(xiàn)為應(yīng)用短時 傅里葉變換將時域振動信號變換成振動信號的時頻表示，所述短時傅里葉變換的表達(dá)式如
式中，Sx(t，f)為振動信號x(t)的短時傅里葉變換時頻表示結(jié)果，其中t為時間變量， f為頻率變量，gi3(t)為短時傅里葉變換的參數(shù)化窗函數(shù)，其中σ為尺度參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在步驟SlOO之前，安裝振 動傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器來獲取振動信號和高低壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。
4. 一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)時變振動貢獻(xiàn)量檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括時頻 變換與能量計算裝置和時變振動貢獻(xiàn)量計算裝置； 所述時頻變換與能量計算裝置用于計算振動信號的總能量以及各振動信號成分的時 頻能量；所述振動信號成分包括高低壓轉(zhuǎn)子各自的轉(zhuǎn)頻成分、二倍頻成分、分?jǐn)?shù)倍頻成分， 高低壓轉(zhuǎn)子各階和頻成分、各階差頻成分； 所述時變振動貢獻(xiàn)量計算裝置用于計算振動信號中與高低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動信號成 分的時變振動貢獻(xiàn)量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時頻變換與能量計算裝置的工作過 程包括： PlOO :將時域振動信號變換成振動信號的時頻表示； P200 :根據(jù)振動信號的時頻表示，計算振動信號的時頻總能量，計算表達(dá)式如下：
式中，Isx(t，f) I為時頻表示的模，叫}為復(fù)數(shù)的實部，3{_}為復(fù)數(shù)的虛部； P300 :根據(jù)振動信號的時頻表示以及高低壓轉(zhuǎn)子各自的轉(zhuǎn)速，計算振動信號中與高低 壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動信號成分的時頻能量；所述振動信號成分包括高低壓轉(zhuǎn)子各自的轉(zhuǎn)頻成 分、二倍頻成分、分?jǐn)?shù)倍頻成分，高低壓轉(zhuǎn)子各階和頻成分、各階差頻成分；計算表達(dá)式如 下：
式中，c表示某個待計算的振動信號成分，f；(t)為雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)振動信號中該振 動信號成分對應(yīng)的瞬時頻率信息，1為時頻能量計算頻帶的半帶寬，所述f u值的選取以能 夠包含計算c的能量的最小范圍為準(zhǔn)； P400:將所述振動信號的時頻總能量和振動信號中與高低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動信號成分 的時頻能量傳給所述時變振動貢獻(xiàn)量計算裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時變振動貢獻(xiàn)量計算裝置接收所述 時頻變換與能量計算裝置傳來的振動信號的總能量以及各振動信號成分的時頻能量，計算 振動信號中與高低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動信號成分的時變振動貢獻(xiàn)量；計算表達(dá)式如下：
式中，c表示某個待計算的振動信號成分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，過程PlOO具體實現(xiàn)為應(yīng)用短時傅里葉變 換將時域振動信號變換成振動信號的時頻表示，所述短時傅里葉變換的表達(dá)式如下：
式中，Sx(t，f)為振動信號x(t)的短時傅里葉變換時頻表示結(jié)果，其中t為時間變量， f為頻率變量，gi3(t)為短時傅里葉變換的參數(shù)化窗函數(shù)，其中σ為尺度參數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括信號獲取裝置，所述裝置 通過為雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)安裝振動傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器來獲取振動信號和高低壓轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)速。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)時變振動貢獻(xiàn)量檢測方法及系統(tǒng)，用于檢測雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)高低壓轉(zhuǎn)子各自振動對航空發(fā)動機(jī)總振動的振動貢獻(xiàn)量，所述方法將時域振動信號變換成時頻表示，并計算振動信號的時頻總能量和所述振動信號中與高低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動信號成分的時頻能量，進(jìn)而計算出所述振動信號中與高低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動信號成分的時變振動貢獻(xiàn)量。所述系統(tǒng)基于所述方法實現(xiàn)，方便對所述時變振動貢獻(xiàn)量的計算，為在線定量分析提供支持。本發(fā)明可以快速判斷雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動機(jī)高低壓轉(zhuǎn)子振動相對狀態(tài)，從而指導(dǎo)航空發(fā)動機(jī)振動超標(biāo)排故。
【IPC分類】G01H17-00
【公開號】CN104634445
【申請?zhí)枴緾N201510039184
【發(fā)明人】陳雪峰, 王詩彬, 張晗, 丁寶慶, 同超瑋
【申請人】西安交通大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月27日