[发明专利]一种机载测动应力的装置和方法

权利要求书

1.一种机载测动应力装置，其特征在于：其包括若干应变片、应变采集仪、数字无线电台、可移动存储卡、蓄电池以及两计时器；

各所述应变片分别粘贴在机组转轮叶片上的测点位置处，对所述转轮叶片测点位置处的应变信号进行采集，并通过信号线传输到所述应变采集仪；

所述应变采集仪通过导线分别与所述数字无线电台、蓄电池以及两计时器相连；

所述数字无线电台用于将所述应变采集仪接收到的应变信号无线发送到计算机终端进行实时显示；

所述蓄电池用于为所述应变采集仪提供电源；

两所述计时器分别用于控制所述应变采集仪的供电和数据采集；

所述可移动存储卡装载在应变采集仪内部，用于对各所述应变片采集的应变信号进行存储。

2.如权利要求1所述的一种机载测动应力装置，其特征在于：所述应变采集仪、数字无线电台、蓄电池及两计时器密封安装在待检测机组的旋转部件上。

3.一种采用如权利要求1～2任一项所述装置的机载测动应力的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)采用脉冲激励法对转轮叶片进行固有频率测试，得到转轮叶片的固有频率；

2)进行转轮叶片应力测试准备工作，包括确定进行转轮叶片应力测试的机载测动应力装置，并将其安装到转轮叶片上的预定测点位置；

3)确定进行机组稳定性测试的试验工况点和测点位置，将位移传感器、加速度传感器安装到待检测机组的预定测点位置；

4)同时进行转轮叶片应力和机组稳定性测试，测试过程中同步采集数据；

5)对得到的旋转叶片的应力测试数据以及机组稳定性测试数据进行分析处理，得到机组稳定性与旋转叶片的应力测试对应关系，并以转轮叶片的固有频率测试结果为参考，对转轮叶片的应力进行分析。

4.如权利要求3所述的一种机载测动应力的方法，其特征在于：所述步骤1)中，转轮叶片固有频率的测试方法，包括以下步骤：

1.1)确定转轮叶片的锤击位置，并对转轮叶片的各锤击位置进行多次锤击触发；

1.2)每次锤击触发过程中，采用变时基信号采集方法对力脉冲信号和转轮叶片的响应信号进行采集；

1.3)对采集的力脉冲信号和响应信号进行传递函数和相干函数分析，得到转轮叶片的各阶固有频率。

5.如权利要求4所述的一种机载测动应力的方法，其特征在于：所述传递函数的计算公式为：

所述相干函数r_xy(f)的计算公式为：

式中：S_y(f)为输出信号的傅立叶变换，S_x(f)为输入信号的傅立叶变换；P_xy(f)为输出与输入信号的互功率谱；P_xx(f)为输入信号的自功率谱；P_yy(f)为输出信号的自功率谱。

6.如权利要求3所述的一种机载测动应力的方法，其特征在于：所述步骤2)中，转轮叶片应力测试准备工作包括以下步骤：

2.1)确定进行转轮叶片应力应变测试的机载应变信号测试装置，包括应变采集仪、数字无线电台、可移动存储卡、大容量蓄电池以及计时器；

2.2)根据有限元应力计算分析结果或历史实测结果数据，确定转轮叶片的应力测点位置；

2.3)在确定的每一应力测点位置上沿不同方向分别粘贴电阻应变片，形成应变花；

2.4)将应变花中的各应变片通过信号线直接与应变采集仪相连，应变信号采集仪与数字无线电台、计时控制器以及蓄电池相连后，密封安装于机组旋转部件上。