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基于叶尖定时法的振动仿真和信号分析方法研究

基于叶尖定时法的振动仿真和信号分析方法研究

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作者：余雅頔南京航空航天大学

学位级别：硕士

叶尖定时法操作方便并且可以同时监测所有叶片的振动,是目前研究叶片振动的关键技术。由于叶尖定时法采集得到的叶片振动信号为欠采样信号,并且叶尖定时信号通常含有非叶片振动成分,尤其是转速气流等因素造成的零漂成分和机匣振动等因... 详细信息

叶尖定时法操作方便并且可以同时监测所有叶片的振动,是目前研究叶片振动的关键技术。由于叶尖定时法采集得到的叶片振动信号为欠采样信号,并且叶尖定时信号通常含有非叶片振动成分,尤其是转速气流等因素造成的零漂成分和机匣振动等因素产生的随机噪声信号,因此需要特殊的振动分析方法提取叶片振动的有效信息。而建立叶尖定时测振模型有助于对叶尖定时信号进一步的深入了解,并且可以为叶尖定时算法提供仿真信号的支持。论文主要建立了盘片测振模型,对叶尖定时信号分析方法展开研究,并基于本文研究的信号分析方法开发了一套信号分析软件。本文的主要研究工作如下:(1)在传统叶片振动模型基础上,基于整体叶盘在结构上有旋转对称的特点,将叶盘分块建立了盘片振动仿真模型,该模型可以描述叶片调谐和失谐的动力学特性,并且可以为后续振动信号分析方法的研究提供仿真信号的支持。(2)为了防止同步共振峰的振幅因去零漂被削弱或者消除,提出了基于多传感器互相关法寻找共振峰并插值去零漂的新方法,并为后续的参数识别提供了参考共振峰区间。实现了Savitzky-Golay平滑滤波法滤除噪声。通过仿真信号研究了这两种算法中具体参数对预处理的影响,并与传统方法进行了对比。(3)在传统的叶尖定时算法基础上,研究了单参数分析法、三参数和四参数正弦拟合法的基本原理,对单参数法中曲线拟合和阶次遍历提出了参考传感器、相关性等评价指标。通过仿真信号分析得出选择的数据点数和传感器安装位置都会对三参数和四参数正弦拟合法的识别精度造成影响。(4)开发了一套振动分析软件,该软件包括本文所有研究算法和部分现有叶尖定时算法,运行流畅,界面设计简洁美观并且方便操作。通过叶片振动实验台进行实验分析,验证了软件中信号分析方法的有效性和实用性。

关键词：叶尖定时叶片振动盘片振动仿真模型信号分析振动信号分析软件

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