用于振动信号阶次跟踪的现场校准方法

摘要

本发明公开了一种用于振动信号阶次跟踪的现场校准方法，包括：设置第一电压信号发生器和标准电容生成用于现场校准的振动模拟信号，其中，第一电压信号发生器输出的电压信号经标准电容转换为振动模拟信号；设置第二电压信号发生器作为频率信号发生器，生成用于现场校准的转子转速模拟信号；振动模拟信号及转子转速模拟信号均接入现场测振系统以进行现场校准，其中，振动模拟信号与用于现场的振动加速度传感器的响应特性匹配，转子转速模拟信号与振动模拟信号的振动频率匹配。本发明校准方法可以完全按照现场测振系统的测试线的连接方式、测试线长短、现场测试环境来进行校准，提高了校准的准确度，从而提高了振动超限保护的可靠性。

权利要求

1.一种用于振动信号阶次跟踪的现场校准方法，其特征在于，包括：

设置第一电压信号发生器和标准电容生成用于现场校准的振动模拟信号，其中，所述第一电压信号发生器输出的电压信号经所述标准电容转换为所述振动模拟信号；

设置第二电压信号发生器作为频率信号发生器，生成用于现场校准的转子转速模拟信号；

所述振动模拟信号及所述转子转速模拟信号均接入现场测振系统以进行现场校准，其中，所述振动模拟信号与用于现场的振动加速度传感器的响应特性匹配，所述转子转速模拟信号与所述振动模拟信号的振动频率匹配；

根据所述振动模拟信号对现场测振系统的FFT频谱图进行校准，并根据振动信号阶次跟踪分析原理，加入所述转子转速模拟信号，所述转子转速模拟信号的转速值除以60正好与所述振动模拟信号的频率一致，根据阶次跟踪谱图上观察到的一阶振动幅值，调节所述振动模拟信号电压大小，根据标准的振动加速度传感器的响应特性来校准所述阶次跟踪谱图上的一阶振动幅值，当调到振动极限值时，数采系统报警。

2.根据权利要求1所述的用于振动信号阶次跟踪的现场校准方法，其特征在于，所述第一电压信号发生器和所述标准电容生成所述振动模拟信号步骤中，根据经实验室校准后的振动加速度传感器的响应特性，匹配设置所述第一电压信号发生器和所述标准电容。

3.根据权利要求2所述的用于振动信号阶次跟踪的现场校准方法，其特征在于，所述第一电压信号发生器的频率值根据发动机的涡轮转速的基频确定。

4.根据权利要求1所述的用于振动信号阶次跟踪的现场校准方法，其特征在于，所述现场校准方法包括：动态信号分析仪经电荷放大器接收所述振动模拟信号并经数采通道接收所述转子转速模拟信号，且所述振动模拟信号的频率与所述转子转速模拟信号的频率产生的转速除以

60的值一致，观察阶次跟踪的一阶振动幅值是否与FFT分析的振动幅值一致，即是否满足以下计算公式：a＝2πfV

其中，a为振动加速度幅值(m/s2)；f为振动频率(Hz)；V为振动速度幅值(m/s)。

说明书

用于振动信号阶次跟踪的现场校准方法

技术领域

[0001] 本发明涉及振动测试及振动计量领域，特别地，涉及一种用于振动信号阶次跟踪的现场校准方法。

背景技术

[0002] 现有的发动机测振系统一般由振动加速度传感器、电荷放大器、动态信号分析仪以及PULSE分析软件组成。参照图1，振动加速度传感器CA135经电荷放大器连接动态信号分析仪的一个输入端，作为振动信号输入；转子转速信号经倍频模块连接至动态信号分析仪的另一个输入端，接入的转速信号可以进行阶次跟踪分析。动态信号分析仪对振动信号进行FFT分析，并跟踪转速信号对此转速下的振动幅值进行分析，通过交换机的一个端口，将分析信号传输给主机，并进行FFT振动频谱显示以及1～5阶次振动跟踪显示；且分析信号也会经交换机的端口通过编制的接口软件程序将1阶振动跟踪信号存贮到数采系统的数据库，并由数采系统实现振动超限报警保护。

[0003] 为了确保振动超限保护系统运行的准确性和可靠性，一般需要对测振系统进行校准。但现有的校准方法一般为实验室校准，将用于现场检测的振动加速度传感器、电荷放大器以及动态信号分析仪从现场取下，在实验室进行校准连接，即在标准振动台上放置标准振动加速度传感器及待校准的振动加速度传感器，且待校准的振动加速度传感器依次连接电荷放大器、动态信号分析仪及计算机，以进行实验室校准。但现有的实验室校准无法完全按照现场环境条件进行测试、校准，准确度有限，且操作繁琐。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种用于振动信号阶次跟踪的现场校准方法，以解决现有的发动机测振系统无法进行现场校准的技术问题。

[0005] 本发明采用的技术方案如下：

[0006] 一种用于振动信号阶次跟踪的现场校准方法，包括：

[0007] 设置第一电压信号发生器和标准电容生成用于现场校准的振动模拟信号，其中，第一电压信号发生器输出的电压信号经标准电容转换为振动模拟信号；

[0008] 设置第二电压信号发生器作为频率信号发生器，生成用于现场校准的转子转速模拟信号；

[0009] 振动模拟信号及转子转速模拟信号均接入现场测振系统以进行现场校准，其中，振动模拟信号与用于现场的振动加速度传感器的响应特性匹配，转子转速模拟信号与振动模拟信号的振动频率匹配。

[0010] 进一步地，第一电压信号发生器和标准电容生成振动模拟信号步骤中，根据经实验室校准后的振动加速度传感器的响应特性，匹配设置第一电压信号发生器和标准电容。

[0011] 进一步地，第一电压信号发生器的频率值根据发动机的涡轮转速的基频确定。

[0012] 进一步地，本发明现场校准方法包括：

[0013] 根据振动模拟信号对现场测振系统的FFT频谱图进行校准，并根据振动信号阶次跟踪分析原理，加入转子转速模拟信号，转子转速模拟信号的转速值除以60正好与振动模拟信号的频率一致，根据阶次跟踪谱图上观察到的一阶振动幅值，调节振动模拟信号电压大小，根据标准的振动加速度传感器的响应特性来校准阶次跟踪谱图上的一阶振幅值，当调到振动极限值时，数采系统报警。

[0014] 进一步地，本发明现场校准方法包括：

[0015] 动态信号分析仪经电荷放大器接收振动模拟信号并经数采通道接收转子转速模拟信号，且振动模拟信号的频率与转子转速模拟信号的频率产生的转速除以60的值一致，观察阶次跟踪的一阶振动幅值是否与FFT分析的振动幅值一致，即是否满足以下计算公式：

[0016] a＝2πfV

[0017] 其中，a为振动加速度幅值(m/s2)；f为振动频率(Hz)；V为振动速度幅值(m/s)。

[0018] 本发明具有以下有益效果：

[0019] 本发明通过生成用于测振系统现场校准的振动模拟信号及转子转速模拟信号，且振动模拟信号与用于现场的振动加速度传感器的响应特性匹配，转子转速模拟信号与振动模拟信号的振动频率匹配，可以完全按照现场测振系统的测试线的连接方式、测试线长短、现场测试环境来进行校准，提高了校准的准确度，从而提高了振动超限保护的可靠性。

[0020] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

[0021] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0022] 图1是现有的振动测试系统的结构示意图；

[0023] 图2是本发明优选实施例的用于振动信号阶次跟踪的现场校准方法流程示意图；

[0024] 图3是本发明优选实施例现场测振系统的校准结构示意图。

具体实施方式

[0025] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0026] 参照图2及图3，本发明的优选实施例提供了一种用于振动信号阶次跟踪的现场校准方法，本实施例现场校准方法包括：

[0027] 步骤S10，设置第一电压信号发生器和标准电容生成用于现场校准的振动模拟信号，其中，第一电压信号发生器输出的电压信号经标准电容转换为振动模拟信号；

[0028] 本实施例中，将用于现场的振动加速度传感器在实验室进行校准后，根据其相应特性，对第一电压信号发生器和标准电容生成的振动模拟信号通过改变电压的方式来模拟振动加速度传感器的响应特性，从而在现场替代待校准的振动加速度传感器发出的振动信号，实现对整个测振系统的检查/校准。

[0029] 步骤S20，设置第二电压信号发生器作为频率信号发生器，生成用于现场校准的转子转速模拟信号；

[0030] 步骤S30，振动模拟信号及转子转速模拟信号均接入现场测振系统以进行现场校准，其中，振动模拟信号与用于现场的振动加速度传感器的响应特性匹配，转子转速模拟信号与振动模拟信号的振动频率匹配。

[0031] 本实施例通过生成用于测振系统现场校准的振动模拟信号及转子转速模拟信号，且振动模拟信号与用于现场的振动加速度传感器的响应特性匹配，转子转速模拟信号与振动模拟信号的振动频率匹配，可以完全按照现场测振系统的测试线的连接方式、测试线长短、现场测试环境来进行校准，提高了校准的准确度，从而提高了振动超限保护的可靠性。

[0032] 作为一种较佳的实施方式，对用于现场(待校准)的振动加速度传感器的校准按照《振动加速度传感器检定规程》进行，如CA135加速度传感器的典型输出特性(即灵敏度)20pc/g，通过实验室的校准得到实际的输出特性。根据公式Q＝UC

[0033] 其中：Q——电量，单位pc；

[0034] U——电压，单位mV；

[0035] C——电容，单位nf。

[0036] 模拟加速度的输出特性，只要有交流电压信号发生器和一个标准电容就可以实现，对应关系如下表：

[0037]

[0038] 注：上表中，Ng为燃气涡轮转速r/min；

[0039] NTL为自由涡轮转速r/min。

[0040] 模拟振动信号的频率值，由燃气涡轮转速(或自由涡轮转速)的1阶(基频)频率确定。

[0041] 本实施例中，转子转速模拟信号由频率信号发生器(即第二电压信号发生器)产生。燃气涡轮转速传感器对应燃气涡轮转速的输出特性是：146.27Hz对应51800r/min；自由涡轮转速传感器对应自由涡轮转速的输出特性是：70Hz对应43522r/min。

[0042] 作为一种较佳的实施方式，本实施例现场校准方法包括：

[0043] 根据振动模拟信号对现场测振系统的FFT频谱图进行校准，并根据振动信号阶次跟踪分析原理，加入转子转速模拟信号，转子转速模拟信号的转速值除以60正好与振动模拟信号的频率一致，根据阶次跟踪谱图上观察到的一阶振动幅值，调节振动模拟信号电压大小，根据用于现场的振动加速度传感器的响应特性来校准阶次跟踪谱图上的一阶振幅值，当调到振动极限值时，数采系统报警。优选地，本实施例中，自由涡轮转速1阶振动不超过16mm/s(rms)；燃气涡轮转速1阶振动不超过30mm/s(rms)。

[0044] 优选地，本发明现场校准方法包括：

[0045] 动态信号分析仪经电荷放大器接收振动模拟信号并数采通道接收转子转速模拟信号，且振动模拟信号的频率与转子转速模拟信号的频率产生的转速除以60的值一致，观察阶次跟踪的一阶振动幅值是否与FFT分析的振动幅值一致，即是否满足以下计算公式：

[0046] a＝2πfV

[0047] 其中，a为振动加速度幅值(m/s2)；f为振动频率(Hz)；V为振动速度幅值(m/s)。根据上述计算公式，可以将振动加速度传感器的振动幅值转换成速度振动幅值，从而实现对阶次跟踪软件的检查，并通过阶次跟踪分析的振动分量实现振动保护值的检查。

[0048] 从以上的描述可以得知，本实施例通过生成用于测振系统现场校准的振动模拟信号及转子转速模拟信号，且振动模拟信号与用于现场的振动加速度传感器的响应特性匹配，转子转速模拟信号与振动模拟信号的振动频率匹配，可以完全按照现场测振系统的测试线的连接方式、测试线长短、现场测试环境来进行校准，提高了校准的准确度，从而提高了振动超限保护的可靠性。

[0049] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。