[发明专利]在线标定和补偿的动态测量系统及方法

说明书

技术领域

本公开涉及电力电子行业动态测量领域，尤其涉及一种用于航空发动机与燃气轮机等叶轮机械三维流场的动态测量系统及方法。

背景技术

动态测量技术在多个行业的科研、设计、生产、测试和维修环节有着广泛的应用，尤其在航空发动机与燃气轮机等叶轮机械三维流场的科研和设计领域，动态测量在提供流场细节数据和优化设计方面发挥着决定性作用。动态测量技术的指标分为两个方面，一方面是传感器的线性度、灵敏度、分辨率和稳定性等静态特性；另一方面是包含探针结构的整个测量系统的动态特性，其中主要是系统的频率响应特征和动态误差，这取决于测量系统的类型。

传统传感器厂家在供货时会附带标准的标定报告，以供用户在处理测量数据时使用。但在实际的测量过程中，由于要在特性的测量环境中安装测量系统，必须为测量系统引入附加结构，例如，为传感器设计专门的支撑结构；在有震动和杂质的测量环境中，还必须给某些较易损坏的动态传感器安装相应的保护机构；在对高温流体进行测量时，为了避免传感器的温度漂移现象，需要将传感器放在远离高温测量环境的位置，被测信号则通过引压容腔进行传送；在一些测量空间十分狭小的环境下，信号也要通过引压容腔传送给远端放置的传感器。由于附加机构的引入，在动态测量系统使用之前，必须对其进行详细的标定，包括传感器和整个测量系统的静态特性和动态特性的标定。在确定测量系统的各个指标能够满足被测流场的需求后，再进行测量工作。如果由于测量系统各种附加结构的引入导致测量值与真实值的偏差较大，还需要对测量值进行相对应的补偿和修正。

目前对于动态测量系统的标定和补偿工作，在实际操作过程中是独立于测量工作之外的，即在测量之前进行测量系统的标定，在测量之后对测量数据进行必要的补偿和修正。目前动态测量系统标定和补偿与测量过程相互独立主要有两个原因，一是动态测量系统的标定需要有相关的标准参考信号和处理程序，一般需要单独的标定系统；二是对测量数据的补偿和修正工作需要较为复杂的数据分析程序，尤其是需要动态传递函数的介入时，补偿和修正工作往往十分繁琐。但是，标定、测量和补偿三个环节的独立给动态测量工作带来诸多问题，一是整个测量工作需要在三个平台上进行硬件和数据切换，大大降低了工作效率；二是标定环境与测量环境的差异会给整个测量工作引入新的误差，降低测量精度；三是测量值不能在测试现场直接显示，在发生操作失误导致测量值不符合要求的情况下不能及时调整，返工现象大大拖后测量进度。针对上述问题，目前还没有一套完整的一体化解决方案，只能是在三个环节的实施过程中尽量提高衔接紧密度并降低操作失误率。

公开内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种在线标定和补偿的动态测量系统及方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种在线标定和补偿的动态测量系统，包括：

在线标定子系统，用于在标定过程中，对动态测量系统的动态特性进行在线标定，得到关于该动态测量系统的传递函数；以及

在线补偿测量子系统，用于在实际测量过程中，采用所述传递函数对原始动态信号进行补偿和修正处理，得到补偿和修正后的测量结果值；

所述在线标定子系统和在线补偿测量子系统共用测量传感器，

所述在线标定子系统还包括：

参考传感器，用于为动态测量系统动态特性的在线标定提供输入信号；

其中，在在线标定子系统中，所述测量传感器用于为动态测量系统的动态特性的在线标定提供输出信号；

在在线补偿测量子系统中，所述测量传感器用于对被测对象进行测量，为在线补偿测量子系统提供原始动态信号。

所述在线标定子系统和在线补偿测量子系统共用数据采集模块；

所述在线标定子系统中，所述数据采集模块用于对参考传感器和测量传感器传输来的动态信号进行采集；

所述在线补偿测量子系统中，所述数据采集模块用于对测量传感器传输来的动态信号进行采集。

所述在线标定子系统和在线补偿测量子系统共用显示输出模块，其中：

在在线标定子系统中，所述显示输出模块用于对传递函数的标定过程、计算结果进行显示和存储；

在在线补偿子系统中，所述显示输出模块用于对原始动态信号、在线补偿过程、补偿后信号进行显示和存储。

其中，所述在线标定子系统还包括：