一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量檢測(cè)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(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)分析領(lǐng)域，具體涉及一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)變 振動(dòng)貢獻(xiàn)量檢測(cè)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的動(dòng)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(dòng)機(jī)的振動(dòng)問 題，是影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)可靠運(yùn)行的突出問題，振動(dòng)監(jiān)控與振動(dòng)分析是解決該問題的有效手 段。
[0003] 雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)源復(fù)雜，當(dāng)發(fā)生振動(dòng)超標(biāo)或者振動(dòng)問題時(shí)，理清主要 激勵(lì)源是雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)的什么部件或組件，并定量計(jì)算其時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量，是進(jìn)行振 動(dòng)消減與故障診斷的有效手段。同時(shí)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)狀態(tài)隨運(yùn)行時(shí)間發(fā)生變化。因此， 定量分析時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量對(duì)于雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)消減與故障診斷起關(guān)鍵性作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述部分問題，本發(fā)明提供一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量檢測(cè)方 法，用于檢測(cè)雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量。
[0005] 一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量檢測(cè)方法，所述方法包括以下步驟：
[0006] SlOO :將時(shí)域振動(dòng)信號(hào)變換成振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻表不；
[0007] S200 :根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻表示，計(jì)算振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻總能量，計(jì)算表達(dá)式如下：
[0008]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括以下 步驟： SlOO :將時(shí)域振動(dòng)信號(hào)變換成振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻表示； 欄馬的Fkf概豐i々+智挺封1/圭馬的Fkf概臺(tái)鈴獸々+智豐:士If/riTC.
式中，Isx(t，f) I為時(shí)頻表示的模，叫}為復(fù)數(shù)的實(shí)部，3{?丨為復(fù)數(shù)的虛部； S300 :根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻表示以及高低壓轉(zhuǎn)子各自的轉(zhuǎn)速，計(jì)算振動(dòng)信號(hào)中與高低 壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動(dòng)信號(hào)成分的時(shí)頻能量；所述振動(dòng)信號(hào)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(jì)算表達(dá)式如 下：
式中，C表示某個(gè)待計(jì)算的振動(dòng)信號(hào)成分，f；(t)為雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)中該振 動(dòng)信號(hào)成分對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)頻率信息，1為時(shí)頻能量計(jì)算頻帶的半帶寬，所述f u值的選取以能 夠包含計(jì)算C的能量的最小范圍為準(zhǔn)； S400 :根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻總能量以及各振動(dòng)信號(hào)成分的時(shí)頻能量，計(jì)算振動(dòng)信號(hào)中 與高低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動(dòng)信號(hào)成分的時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量；計(jì)算表達(dá)式如下：
式中，c表示某個(gè)待計(jì)算的振動(dòng)信號(hào)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(shí)現(xiàn)為應(yīng)用短時(shí) 傅里葉變換將時(shí)域振動(dòng)信號(hào)變換成振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻表示，所述短時(shí)傅里葉變換的表達(dá)式如
式中，Sx(t，f)為振動(dòng)信號(hào)x(t)的短時(shí)傅里葉變換時(shí)頻表示結(jié)果，其中t為時(shí)間變量， f為頻率變量，gi3(t)為短時(shí)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(dòng)傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器來獲取振動(dòng)信號(hào)和高低壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。
4. 一種雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括時(shí)頻 變換與能量計(jì)算裝置和時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量計(jì)算裝置； 所述時(shí)頻變換與能量計(jì)算裝置用于計(jì)算振動(dòng)信號(hào)的總能量以及各振動(dòng)信號(hào)成分的時(shí) 頻能量；所述振動(dòng)信號(hào)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(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量計(jì)算裝置用于計(jì)算振動(dòng)信號(hào)中與高低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動(dòng)信號(hào)成 分的時(shí)變振動(dòng)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(shí)頻變換與能量計(jì)算裝置的工作過 程包括： PlOO :將時(shí)域振動(dòng)信號(hào)變換成振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻表示； P200 :根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻表示，計(jì)算振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻總能量，計(jì)算表達(dá)式如下：
式中，Isx(t，f) I為時(shí)頻表示的模，叫}為復(fù)數(shù)的實(shí)部，3{_}為復(fù)數(shù)的虛部； P300 :根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻表示以及高低壓轉(zhuǎn)子各自的轉(zhuǎn)速，計(jì)算振動(dòng)信號(hào)中與高低 壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動(dòng)信號(hào)成分的時(shí)頻能量；所述振動(dòng)信號(hào)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(jì)算表達(dá)式如 下：
式中，c表示某個(gè)待計(jì)算的振動(dòng)信號(hào)成分，f；(t)為雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)中該振 動(dòng)信號(hào)成分對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)頻率信息，1為時(shí)頻能量計(jì)算頻帶的半帶寬，所述f u值的選取以能 夠包含計(jì)算c的能量的最小范圍為準(zhǔn)； P400:將所述振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻總能量和振動(dòng)信號(hào)中與高低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動(dòng)信號(hào)成分 的時(shí)頻能量傳給所述時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量計(jì)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(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量計(jì)算裝置接收所述 時(shí)頻變換與能量計(jì)算裝置傳來的振動(dòng)信號(hào)的總能量以及各振動(dòng)信號(hào)成分的時(shí)頻能量，計(jì)算 振動(dòng)信號(hào)中與高低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動(dòng)信號(hào)成分的時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量；計(jì)算表達(dá)式如下：
式中，c表示某個(gè)待計(jì)算的振動(dòng)信號(hào)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(shí)現(xiàn)為應(yīng)用短時(shí)傅里葉變 換將時(shí)域振動(dòng)信號(hào)變換成振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻表示，所述短時(shí)傅里葉變換的表達(dá)式如下：
式中，Sx(t，f)為振動(dòng)信號(hào)x(t)的短時(shí)傅里葉變換時(shí)頻表示結(jié)果，其中t為時(shí)間變量， f為頻率變量，gi3(t)為短時(shí)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(hào)獲取裝置，所述裝置 通過為雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)安裝振動(dòng)傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器來獲取振動(dòng)信號(hào)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(dòng)機(jī)時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量檢測(cè)方法及系統(tǒng)，用于檢測(cè)雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)高低壓轉(zhuǎn)子各自振動(dòng)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)總振動(dòng)的振動(dòng)貢獻(xiàn)量，所述方法將時(shí)域振動(dòng)信號(hào)變換成時(shí)頻表示，并計(jì)算振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻總能量和所述振動(dòng)信號(hào)中與高低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動(dòng)信號(hào)成分的時(shí)頻能量，進(jìn)而計(jì)算出所述振動(dòng)信號(hào)中與高低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)的振動(dòng)信號(hào)成分的時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量。所述系統(tǒng)基于所述方法實(shí)現(xiàn)，方便對(duì)所述時(shí)變振動(dòng)貢獻(xiàn)量的計(jì)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(dòng)機(jī)高低壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)相對(duì)狀態(tài)，從而指導(dǎo)航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)排故。
【IPC分類】G01H17-00
【公開號(hào)】CN104634445
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510039184
【發(fā)明人】陳雪峰, 王詩彬, 張晗, 丁寶慶, 同超瑋
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日