[发明专利]基于串扰削减技术的运行工况传递路径分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械设备减振降噪领域，具体涉及一种基于串扰削减技术的运行工况传递路径分析方法。

背景技术

水下航行器的声隐身性能是衡量其安全性和作战能力的重要指标；轿车和高速列车的振动噪声是评价车辆性能的重要指标。因此，机械设备振动噪声的有效监测与控制对于提高装备性能具有重要工程意义。通过施加阻尼材料或者吸声材料控制振动或者噪声的传递路径是减振降噪中的一种十分有效的方法，其中振动或噪声传递路径的识别是问题的关键，目前常采用传递路径分析(TPA)或者运行工况传递路径分析(OTPA)的方法来识别振动或噪声传递路径，而传统的传递路径分析方法由于其复杂的频响函数测试以及载荷识别过程导致在工程实际中难以快速有效的识别传递路径，运行工况传递路径分析方法是近年来出现的一种传递路径快速分析方法，该方法利用试验工况数据识别传递利率函数矩阵，并将其用于实际工况数据，从而得到传递路径贡献量结果，该方法简单快捷，被广泛运用于工程实际中。

然而在OTPA方法实施过程中，振动源之间往往存在严重的交叉耦合，使得测量得到的参考点响应信号相互串扰，不能准确地反映振动源的特征，使得OTPA计算得到的路径贡献量存在较大的误差。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种基于串扰削减技术的运行工况传递路径分析方法，能够消除传统运行工况传递路径分析方法中参考点信号之间的相互串扰问题，提高了传递路径贡献量计算分析精度。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为，包括以下步骤：

1)对待分析机械系统选取临近激励点位置作为参考点，待分析位置作为目标点；

2)依次激励各个激励点位置，测量激励时各个参考点处响应信号；

3)对参考点响应信号进行小波包阈值降噪，并采用Welch法估计其自功率谱密度函数以及互功率谱密度函数，进而根据H1方法公式求得各个参考点之间的传递率函数，根据参考点之间的传递率函数和参考点响应信号构造串扰削减模型；

4)对待分析机械系统设置若干种试验工况，开机使待分析机械系统在每一种试验工况下运行，并测量每一种试验工况下参考点和目标点的响应信号，得到所有试验工况下的参考点和目标点的响应信号；

5)将试验工况下参考点信号和参考点之间的传递率函数代入串扰削减模型，采用截断奇异值分解方法求解串扰削减模型方程，得到试验工况下的串扰削减信号；

6)根据试验工况下的串扰削减信号和目标点的响应信号建立OTPA线性系统方程并进行求解，得到传递率函数矩阵；

7)使待分析机械系统在实际工况下运行，并测量在实际工况下参考点的响应信号；

8)将实际工况下的参考点响应信号代入串扰削减模型，采用截断奇异值分解方法求解串扰削减模型方程，得到实际工况下的串扰削减信号；

9)将步骤8)得到的实际工况下的串扰削减信号与步骤6)的传递率函数矩阵进行相乘，得到不同传递路径贡献量，对不同传递路径贡献量进行排序后得到各个传递路径的贡献量占比，完成运行工况传递路径分析。

所述步骤2)、步骤4)和步骤7)中采用振动加速度传感器测量响应信号。

所述步骤4)中试验工况的种类数量大于参考点数量。

所述串扰削减模型为：

式中，H_ij为参考点i到参考点j的传递率函数，A为系数矩阵，S为待求解的串扰削减后的信号矩阵，X为参考点响应信号矩阵，n为参考点数量。

所述步骤5)和步骤8)串扰削减模型方程求解过程为：

首先对方程系数矩阵A进行奇异值分解，得到奇异值分解结果为：

式中，U^r为正交列向量，V^r为正交行向量，∑^r为对角矩阵，为奇异值，l为矩阵的秩；

然后根据串扰削减模型方程，变形得到公式：S＝A⁺X，式中A⁺为系数矩阵的伪逆，将系数矩阵奇异值分解结果代入公式S＝A⁺X中，得到串扰削减信号结果：

式中，S^T(ω)为串扰削减信号矩阵，为过滤因子，ω为频率，k为截断系数。

所述步骤6)中根据试验工况下的串扰削减信号和目标点的响应信号构建OTPA线性系统方程，OTPA线性系统方程为：