[发明专利]应用四点能量重心校正法的发动机转速的振动测量方法

权利要求书

1.应用四点能量重心校正法的发动机转速的振动测量方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)坐标系建立：建立坐标系O-XYZ，以发动机的和变速器连接点为原点O，Y轴正向指向曲轴前端，Z轴正向竖直向上，按右手定则确定X轴正向；

(2)安装传感器：在发动机缸体表面较平坦和传感器容易布置点处，安装1个单向加速度传感器，测试方向为Z向；传感器连接数据采集器，数据采集器连接便携式计算机；

(3)在发动机试验台架上或者实车上，令发动机以正常工作转速w运行，设置数据采集器采集时间为10s～20s内，采样频率为f_s，采样点数N表示离散序列包含的数据点个数，要求f_s＝N＝2^p，P＝9、10或11，频率分辨率Δf＝f_s/N＝1，采样时间间隔Δt＝1/f_s；通过数据采集器采集和同步记录测试点的振动加速度信号，以及自动平均处理后得到时间信号Z_n(t)，Z_n(t)表Z方向测试点采集的n个点的振动加速度信号序列；其中n＝0、1、…、N-1；t＝n*Δt；

(4)对信号序列Z_n(t)，按照公式(1-1)进行加汉宁窗的N点快速傅里叶变换，得到幅值谱X₁(f)，实部谱R₁(f)，虚部谱I₁(f)，相位谱Φ₁(f)；

Σn=0N-1Zn(t)[0.5-0.5cos(2πnN)]e-j2πNfn=R1(f)+jI1(f)=X1(f)ejΦ1(f),f=0,1,···,N2-1---(1-1)]]>

其中Zn(t)=Zn(n*Δt)=Zn(n*1fs)]]>

(5)幅值谱X₁(f)内最高谱线峰值X₁(f_i)，对应的频率为f_i，代人公式(1-2)，求出功率谱值G(f_i)；同理得到频率f_i-1和对应的功率谱值G(f_i-1)，频率f_i+1和对应的功率谱值G(f_i+1)；然后比较f_i±2这两条谱线的对应的幅值X₁(f_i+2)和X₁(f_i-2)，取两者幅值较大者对应的频率值定义为f_max，对应功率谱值G(f_max)；

G(f)=sin2(πf)4π2(f)2[1-(f)2]2---(1-2)]]>

(6)对频率f_i采用四点能量重心校正法，代人公式(1-3)得到f_i校正后的频率值

fi*=Σk=-11(fi+k)G(fi+k)+fmaxG(fmax)Σk=-11G(fi+k)+fmaxG(fmax)]]>k取整数        (1-3)

(7)对幅值谱X₁(f)按照公式(1-4)进行自相关计算，得到新频率变量f′的自相关函数R_xx(f′)；

Rxx(f′)=1N2-1-f′Σf=1N2-1-f′X1(f)X1(f+f′)f′=0,1,···,N2-2---(1-4)]]> 

(8)对自相关函数R_xx(f′)，按照公式(1-5)进行点的快速傅里叶变换，得到时间谱信号序列ZZ_n(t)；

ZZn(t)=Σf′=0N2-1Zn(f′)e-j2πNtf′t=0,1*Δt,···,(N2-1)*Δt---(1-5)]]>

(9)对获得的时间谱信号序列ZZ_n(t)，将ZZ_n(t)内最高谱线峰值ZZ_n(t_i)对应的时间t_i代人公式(1-2)，求出功率谱值G(t_i)；同理得到时间t_i-Δt和对应的功率谱值G(t_i-Δt)，时间t_i+Δt和对应的功率谱值G(t_i+Δt)；然后比较t_i±2*Δt这两条谱线的对应的幅值ZZ_n(t_i-2*Δt)和ZZ_n(t_i+2*Δt)，取两者幅值较大者对应的频率值定义为t_max，对应功率谱值G(t_max)；对时间t_i再次采用四点能量重心校正法，代人公式(1-6)得到t_i校正后的时间

ti*=Σk=-11(ti+k*Δt)G(ti+k*Δt)+tmaxG(tmax)Σk=-11G(ti+k*Δt)+G(tmax)]]>k取整数       (1-6)

(10)时间对四舍五入取整数得到L，获得转速w的1/2谐次对应的频率值得到发动机转速