[发明专利]一种振动叶片表面非定常压力测试系统及测试方法

摘要

一种振动叶片表面非定常压力测试系统及测试方法，采用直流并励电动机驱动被测叶轮机叶片做三维弯曲振动，使用光电探测系统锁定叶片振动相位，触发外置压力传感器采集周期性的叶片表面非定常压力相关数据，并进行分析，通过连接管传递函数修正测点与传感器之间的连接管对测量信号的畸变影响，获得被测振动叶片表面每个测点上的非定常压力，以及非定常压力与叶片振动位移之间的相位差，从而通过离线数据分析系统的计算，确定振动叶片的弦向局部气动阻尼、径向局部气动阻尼以及叶片整体的气动阻尼，并判断振动叶片的气动弹性稳定性。本发明可以提高振动叶片表面非定常压力测量的空间分辨率，从而提高叶片整体气动阻尼的精度。

主权项

一种振动叶片表面非定常压力测试系统，其特征在于包括：测试实验台、连接管传递函数测试和分析系统、离线数据分析系统；所述测试实验台，包括被测振动叶片(1)、直流并励电机及控制系统(2)、光电探测系统(3)、压力传感器系统(4)、数据采集接口系统(5)、数据采集和监控系统(6)、测试计算机(7)；直流并励电机通过曲柄连接机构与叶栅中的被测振动叶片(1)相连接；被测振动叶片(1)表面上装备有多个测点，所述测点通过测点与传感器间连接管(22)与由放置在被测振动叶片(1)外的多个传感器组成的传感器系统(4)连接；压力传感器系统(4)通过数据采集接口系统(5)、数据采集和监控系统(6)与测试计算机(7)连接；数据采集和监控系统(6)通过数据采集接口系统(5)的外部触发器接口获得光电探测系统(3)测量的被测振动叶片(1)的振动频率，判断是否与预设频率值相符，如果不相符，则数据采集和监控系统(6)将信号送入直流并励电机及控制系统(2)，通过电机控制器调节直流并励电机转速，直到符合预设频率值；同时数据采集和监控系统(6)按照预设测试周期值采集由压力传感器系统(4)测量的被测振动叶片(1)表面非定常压力，并对采集的Nenb组测量数据进行相加并除以测试周期值Nenb，得到测量数据的相位锁定周期平均结果，将此结果送入测试计算机(7)中，测试计算机(7)在线判断结果数据的测量质量，若测量结果数据不符合要求，则将判别结果返回数据采集和监控系统(6)，数据采集和监控系统(6)根据判别信息重新采集数据；如果测量结果数据合格，将判别结果返回数据采集和监控系统(6)，数据采集和监控系统(6)则进行新一组测点的测量，直到一个气动工况下，叶片表面所有的测点测量完毕，然后根据需要进行下一个气动工况下叶片表面非定常压力的测量；所述连接管传递函数测试和分析系统包括连接管传递函数测试装置(23)和连接管传递函数分析系统(10)；所述连接管传递函数测试装置(23)用于获得连接管(22)传递函数的两组测量数据，即扫频压力信号和由连接管(22)造成畸变后的扫频压力信号，并提供给连接管传递函数分析系统(10)；所述连接管传递函数分析系统(10)根据所述两组测量数据计算多个测点与传感器间连接管(22)的振动叶片非定常压力信号失真的修正信息，提供给离线数据分析系统；所述离线数据分析系统，根据测试计算机(7)的测量结果和连接管的传递函数测试和分析系统得到的在不同长度连接管下不同振动频率下振动叶片非定常压力信号失真的修正信息，得到预定气动状态下振动叶片的气动阻尼，即振动叶片的弦向局部气动阻尼、径向局部气动阻尼以及叶片整体的气动阻尼，并判断振动叶片的气动弹性稳定性。