[发明专利]基于叶尖定时原理的叶片扭转振动位移测量方法

权利要求书

1.一种基于叶尖定时原理的叶片扭转振动位移测量方法，其特征在于，在旋转机械机匣上同一周向位置，沿转子轴向设置两支一组叶尖定时传感器，分别称为进气边叶尖定时传感器和出气边叶尖定时传感器，用于测量同一叶片叶端的进气边和出气边在同一圈内到达叶尖定时传感器的时间；两支叶尖定时传感器设置于扭转共振叶端最大位移位置在叶端静止位置水平线上的投影点，称为扭转共振投影法，结合叶片的扭转共振参数，利用扭转共振投影法实现叶尖定时传感器的最优定位，以确保叶片发生扭转共振和扭转非共振情况下，两支叶尖定时传感器均能够准确采样到叶端到达时间信号；通过计算叶片发生扭转振动时产生的叶端偏离角，结合两支叶尖定时传感器间距离和叶端长度之间的三角函数关系，实现叶片扭转振动位移的测量。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，叶片扭转振动位移的测量具体包括下列步骤：

(1)当转子以角速度Ω_n1低速旋转叶片未发生振动时，所有叶片叶端旋转经过进气边和出气边叶尖定时传感器时始终位于叶端静止位置，因此叶片每圈到达进气边和出气边两支叶尖定时传感器的时间差Δt_n1＝0，扭转振动位移为0。

(2)当转子以角速度Ω_n2高速旋转叶片发生扭转振动，某支叶片旋转经过两支叶尖定时传感器时，该叶片叶端实时位置将在扭转共振叶端最大位移位置之间周期性变化，第n圈内该叶片经过先后进气边和出气边两支叶尖定时传感器时，叶端随转子旋转经过的周向弧长为：

L_n2＝Ω_n2RΔt_n2＝h₃+h₄，n＝1.2.3...，式中，Ω_n2为叶片发生扭转振动时转子高速旋转角速度，R为叶端旋转半径，h₃为扭转振动时传感器测得叶端进气边位移，h₄为扭转振动时传感器测得叶端出气边位移，此时，叶端实时位置的扭转振动叶端偏离角为：

式中，d为两支叶尖定时传感器间距离；

(3)由于两支叶尖定时传感器的定位基于扭转共振投影法，进气边叶尖定时传感器和出气边叶尖定时传感器测得并非叶端边缘的到达时间，所以求得的L_n2并不是该叶片叶端边缘产生的真实扭转振动位移；

利用如下三角函数关系：式中，p为叶端长度，

该叶片以角速度Ω_n2高速旋转经过进气边和出气边两支叶尖定时传感器产生的扭转振动位移为：

扭转共振叶端最大偏离角α由叶片固有频率试验获得，转子旋转角速度Ω_n1和Ω_n2通过转子测速系统实测获得，叶端旋转半径R、叶端长度p和两支叶尖定时传感器间距离d由设计图纸获得，叶端到两支达叶尖定时传感器时间差Δt_n1和Δt_n2由叶尖定时传感器实测获得。