[发明专利]恒速下叶片异步振动频率非调和傅里叶分析方法

权利要求书

1.一种恒速下叶片异步振动频率非调和傅里叶分析方法，其特征是，步骤如下：

转子转速为Ω，采用编号依次为0,1,2…N支叶尖定时传感器对叶片异步振动进行监测：

步骤1：求取折叠频率和相位值

对每支叶尖定时传感器监测的振动信号截取相同时间段的2n-1个数据进行全相位傅里叶分析得到谱分析结果，在[-Ω/2,0]和[0,Ω/2]范围内找出峰值谱线对应的频率点|Δf|，再找出此峰值对应的相位值和其中i＝0,1,2…N，表示相应的传感器序号；

步骤2：计算相位差

依据上一步得出的相位值和这里以相位为例，根据计算各传感器相对0号传感器的实测相位差并规整到[0,360°)，相应相位差应写为：

m—振动倍频整数部分

a_i—叶尖定时传感器安装角度

假设正确的m值为m^*，实测相位差大小为用向量表示为：

步骤3：倍频整数遍历

遍历选取的m值为m_k，按照(1)式计算相位差并规整到[0,360°)，用向量表示为：

步骤4：，通过误差分析得出叶片异步振动频率ω

实测相位ΔФ^*与遍历相位ΔФ^k相比较，求得误差E^k，

以误差E^k的均方根值SE表示相位差遍历估计值偏离实际测量值的大小：

考虑误差的存在，取遍历范围内明显最小的SE对应的倍频m_k即为实际的m^*，从而辨识出叶片异步振动的频率：

ω＝m^kΩ+△f或ω＝m^kΩ-△f (6)

由于式(1)中存在“±”符号，对m_k进行遍历，需分别按“+”和“-”计算，共同比较SE的大小，从而确定一个m_k值以及式(1)中对应的“+”或“-”运算符号；

步骤5：重复步骤2至步骤4，得出基于相位计算的叶片异步振动频率ω′；

进一步：对叶片异步振动频率辨识的可能值ω和ω′按照式(7)进行计算，得到ω_n和ω_n′，其中[x]表示对x取整数部分，Ω为转速频率：

进一步：非调和傅里叶分析具体表达式如式(8)所示，其中H_j,i(ω)表示被分析信号y_j,i中频率为ω编号为i的传感器监测的幅值，将上一步得到的ω_n和ω_n′分别带入式(8)，得到相应的H_j，_i值；

H_j,i(ω)＝a(ω)C_j,i(ω)+b(ω)S_j,i(ω)

C_j,i(ω)＝cos(2π(j-(n_p+1)/2)ω/F)

S_j,i(ω)＝sin(2π(j-(n_p+1)/2)ω/F)

其中，ω—分析频率；

j—数据点序列；

n_p—数据点总数；

F—采样频率；

y_j,i—被分析信号。

对于每支叶尖定时传感器分别按照式(8)计算，依次得到H_j，₀(ω_n)，H_j,0(ω_n′)，H_j,1(ω_n)，H_j,1(ω_n′)…，H_j,N(ω_n)，H_j,N(ω_n′)；

进一步：按照式(9)计算每支叶尖定时传感器对应的R_i(ω_n)和R_i(ω_n′)

其中i代表传感器编号；

进一步：比较R_i(ω_n)和R_i(ω_n′)值的大小；

若对于i＝0,1…N，R_i(ω_n)>R_i(ω_n′)成立，则叶片异步振动频率值为ω，否则叶片异步振动频率值为ω′。