[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

摘要

本发明公开了应用四点能量重心校正法的发动机转速的振动测量方法，该方法是对发动机缸体表面的振动加速度信号离散采样得到时间序列后，对Z_n(t)进行快速傅里叶变换得到频域信号X₁(f)；对X₁(f)的最高峰值频率f_i，采用四点能量重心校正法获得校正后频率继续对频域信号X₁(f)进行自相关变换和快速傅里叶变换得到时间谱信号ZZ_n(t)，对ZZ_n(t)的最高峰值对应时间t_i，再次采用四点能量重心校正法获得校正后时间根据频率和时间可以精确找出四冲程发动机转速w的1/2谐次频率值通过关系式，求出发动机转速w。本发明的提出可以解决当无法预知发动机缸数而不能测出发动机转速的问题，而且该方法测试转速通用性更好、抗噪性能高、结果精确可靠。

主权项

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