[发明专利]一种叶片静态振动频率测试系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种叶片静态振动频率测试系统及其使用方法。所述测试系统包括装夹工装、压电陶瓷片激振子系统、麦克风声学拾振子系统和频谱分析仪；其中，装夹工装用于对测试叶片的叶根进行夹持固定；压电陶瓷片激振子系统主要由压电陶瓷片、驱动控制器和信号发生器组成，压电陶瓷片激振子系统用于以交变应力带动测试叶片振动；麦克风声学拾振子系统主要由麦克风传感器和信号调理器组成，麦克风声学拾振子系统用于拾取测试叶片的振动声波信号；频谱分析仪用于采集测试叶片的振动信号并对其进行对应的频谱分析，以获取测试叶片的自振频率。本发明既能够实现自振频率数万赫兹的叶片静态振动频率测试，又能有效确保叶片自振频率测试具有可靠地准确性。

技术领域

本发明涉及物体的振动频率测试技术，具体是一种叶片静态振动频率测试系统，以及该测试系统的使用方法。

背景技术

透平设备的动叶片在运行中，需要承受因旋转而引起的机械离心力与气流作用力，而气流作用力中包含有两部分力，一部分是正常热力过程中的作用力，另一部分是由于气流不均匀所引起的交变力。动叶片在交变力的作用下会产生动应力。当动叶片的自振频率与激振力频率合拍时就会发生共振，从而使动叶片的振动幅值与动应力很大，经过长期运行，这种周期循环应力会使动叶片产生疲劳损坏。因此，通常应避免动叶片在正常工作中出现共振现象，这就需要对设计制造出的动叶片进行振动频率测试以控制动叶片的自振频率。由此可见，动叶片的静态振动频率测试，是有效避免动叶片在正常工作中出现共振现象的一项必要技术任务。

叶片静态振动频率测试的技术原理主要是，先将需要测试的叶片通过装夹工装以模拟正常工作时的紧固状态的方式进行夹持固定，再对装夹好的叶片施加激振力、并拾取受激励叶片的振动信号，然后将叶片的振动信号通过频谱分析仪进行分析处理，辨识获取叶片的自振频率。目前，叶片静态振动频率测试主要是以力锤敲击叶片施加激振力和加速度传感器拾取叶片振动信号的技术措施实现的，其存在如下主要技术问题：

1. 为了获得较宽范围内的激励频率，需要力锤的锤头具有足够大的硬度，即锤头硬度和激励频率的范围基本成正比关系，如此，较硬的锤头会较容易的损伤叶片；而且，力锤激振的测试频率范围一般在5kHz范围内，其无法激振测试上万赫兹的自振频率，自振频率高达上万赫兹的叶片主要是一些轮廓尺寸呈宽、短特性的动叶片-例如压气机用动叶片等；

2. 为了拾取叶片振动信号，加速度传感器是粘贴布置于叶片的振动幅度明显区域内的，即加速度传感器和叶片在测试中是以一体化振动的，这对于尺寸较大、重量较重的叶片而言，加速度传感器的质量对叶片振动频率的影响较小，在一定程度上可以忽略，但是，对于叶片尺寸较小、重量较轻的叶片-例如轮廓尺寸呈宽、短特性的动叶片而言，加速度传感器在叶片上所形成的附加质量会引起叶片自振频率发生很大的改变，进而影响测试的准确性；

综上所述，现有以力锤敲击叶片施加激振力和加速度传感器拾取叶片振动信号的叶片静态振动频率测试技术，其存在难以激励出叶片高频振动、且拾振引起附加质量对自振频率测试准确性造成直接影响等技术问题，从而满足不了自振频率高达上万赫兹的叶片（特别是轮廓尺寸呈宽、短特性的动叶片）的静态振动频率测试的技术要求。

发明内容

本发明的技术目的在于：针对上述叶片静态振动频率测试的特殊性和现有测试技术的不足，提供一种既能实现自振频率数万赫兹的叶片静态振动频率测试，又不会因拾振而对测试叶片引起附加质量，能够确保叶片自振频率测试具有可靠地准确性的叶片静态振动频率测试系统，以及该测试系统的使用方法。

本发明实现其技术目的所采用的技术方案是，一种叶片静态振动频率测试系统，所述测试系统包括：

-装夹工装，所述装夹工装用于以液压顶紧力对测试叶片的叶根进行夹持固定；