【摘 要】
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旋转叶片振动测量是保证叶轮机械运行安全的关键技术,为了降低试验成本以及缩短航空发动机的研发周期,叶尖定时技术作为非接触式测量方法已经逐步替代传统的应变片测量法。叶尖定时测量法利用安装在机匣上的若干支叶尖定时传感器来测量叶片的到达时间,将到达时间超前或滞后量转化为叶片的振动位移,因此论文第一部分将在课题组的硬件基础上建立叶片振动监测系统。此外考虑到从叶片振动位移中提取叶片振幅信息时存在误差,因此论文
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旋转叶片振动测量是保证叶轮机械运行安全的关键技术,为了降低试验成本以及缩短航空发动机的研发周期,叶尖定时技术作为非接触式测量方法已经逐步替代传统的应变片测量法。叶尖定时测量法利用安装在机匣上的若干支叶尖定时传感器来测量叶片的到达时间,将到达时间超前或滞后量转化为叶片的振动位移,因此论文第一部分将在课题组的硬件基础上建立叶片振动监测系统。此外考虑到从叶片振动位移中提取叶片振幅信息时存在误差,因此论文第二部分将对叶片振幅的识别展开研究。本文的主要研究工作如下:（1）在课题组的叶片振动实验台上搭建了叶片振动监测系统,系统同时具备在线采集以及离线分析功能,并且同时兼容NI公司6602和6612系列的采集硬件,并利用本文设计的叶片振动系统进行了实验室压气机叶片状态监测实验。（2）为了验证叶片振动监测系统在线采集功能,开发了一套叶尖定时信号仿真系统,该系统能够将基于叶片振动数学模型导出的振动位移数据转化为转速脉冲和叶尖定时脉冲供采集系统进行采集,验证表明开发的叶片振动监测系统的在线采集功能符合设计要求。（3）提出叶片的稳态偏移运动会影响叶片振动位移的计算,进而影响叶片振幅的识别,并提出了相应的计算方法。（4）为了削弱振动数据中零漂对叶片振幅识别的影响,提出了一种基于振幅系数的同步振动分析方法,该方法首先对两个传感器测得振动位移进行作差,然后从作差的信号中提取叶片振幅信息,该方法利用仿真数据和转子实验台实验数据验证了算法可行性。（5）考虑到叶尖定时传感器的周向布局会影响振幅识别的精度和倍频识别的准确性,提出传感器位置优化的两个指标:一个是倍频的可识别性,另一个是倍频的可区分性,并基于粒子群优化法设计了传感器布局优化模块,最后通过仿真数据验证了其可行性。
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