[发明专利]航空发动机整机振动总量速度有效值数值计算方法

说明书

技术领域

本发明属航空发动机整机振动监视技术，涉及一种航空发动机整机振动总量速度有效值数值计算方法。

背景技术

安装在飞机或台架上的航空发动机，是一个无限多自由度的振动系统，所谓发动机的整机振动，就是这一系统在各种激振力作用下的响应。整机振动是影响发动机寿命和飞行安全的决定性因素。对航空发动机整机振动进行监控，可以为航空发动机正常和安全使用提供有力保障。

在航空发动机整机振动监视中，对振动总量进行监视是比较通用的方法之一。振动总量一般指在一定带通范围内测量的振动信号。航空发动机总量监视中通常以速度有效值作为监视参数，这主要是因为振动速度能反映系统振动量的大小，而且在发动机转速范围内比位移量和加速度量的变化小。此外振动有效值它涉及了振动随时间变化的过程，且直接与振动能量有关。

目前，由于压电式加速度测量系统具有频率范围宽、动态范围大、性能稳定、输出线性好、使用温度范围宽抗外磁干扰能力强等优点，在航空发动机振动测试，尤其是飞行试验中被普遍采用，因此利用振动试验中压电式加速度系统获得的加速度信号，通过数值计算的方法得到速度总量有效值具有重要工程应用价值。

发明内容

发明目的：提供一种航空发动机整机振动总量速度有效值数值计算方法，可以通过数值计算的方式获得振动总量速度有效值。

技术方案：一种航空发动机整机振动总量速度有效值数值计算方法，包括：

采集发动机整机加速度数据a(n)，对所述发动机整机加速度数据a(n)进行带通滤波，获得序列a_w(n)；

对序列a_w(n)实施快速傅立叶变换，得到其复频谱

对实施谐波分解，得到分解谐波后的各次谐波的幅值A_w,HD(k)；

根据分解谐波后的各次谐波的幅值A_w,HD(k)计算速度有效值V_rms。

有益效果：本发明专利所述方法是针对数字系统的，而且算法是通用的，具有数字系统精度高、成本低、参数调整灵活、系统升级容易等优势。此外，本发明方法对加速度量的采样率不敏感，即使加速度量的采样率比较小时，最终得到的速度量的误差也能保证。

附图说明

图1为本发明振动总量速度有效值计算方法示意图。

图2为本发明利用频域积分方法实现加速度量/速度量转换方法示意图。

图3为本发明速度总量离线计算软件总量算法实现示意图。

图4为本发明基于DSP的发动机振动分量实时监视系统原理图。

具体实施方式

本发明提供一种航空发动机整机振动总量速度有效值数值计算方法，包括：

采集发动机整机加速度数据a(n)，对所述发动机整机加速度数据a(n)进行带通滤波，获得序列a_w(n)；

对序列a_w(n)实施快速傅立叶变换，得到其复频谱

对实施谐波分解，得到分解谐波后的各次谐波的幅值A_w,HD(k)；

根据分解谐波后的各次谐波的幅值A_w,HD(k)计算速度有效值V_rms。

进一步的，根据分解谐波后的各次谐波的幅值A_w,HD(k)计算速度有效值V_rms的步骤具体为：

其中N为进行FFT处理的数据a(n)的数据块大小；F_s为发动机整机加速度数据a(n)的采样率；k_L为下限截至频率索引，k_L取N与带通滤波器下限截至频率f_L之积与F_s的比值的整数部分；k_H为上限截至频率索引；k_H取N与带通滤波器上限截至频率f_H之积与F_s的比值的整数部分。

另外，对实施谐波分解，得到分解谐波后的各次谐波的幅值A_w,HD(k)的步骤具体为：

A_w,HD(k)等于的模除以N/2。

具体的，本发明专利所述计算方法具体实施方式如图1所示。

图1及本节下文有关参数含义如下：

a(n)：由压电式加速度测量系统获得的加速度数据；

a_w(n)：对a(n)按要求进行了带通滤波后的数据；

a_w(n)的复频谱；