[发明专利]一种基于燃机外机匣振动信号的高频叶片通过频率提取方法

权利要求书

1.一种基于燃机外机匣振动信号的高频叶片通过频率提取方法，其特征在于，包含如下步骤

S1、利用振动加速度传感器采集待分析的外机匣振动加速度信号；

S2、降采样至所需分析叶片通过频率分析范围后，用LMSST对振动加速度信号进行时频分布的提取；

S3、提取时频分布中低压一倍频的脊线，计算各级叶片通过频率的理论值；

S4、再提取各级叶片通过频率的脊线；

S5、分离各级叶片通过频率，并对各级叶片通过频率实现单分量振动波形的重构；

S6、将各级叶片通过频率提取值与理论计算值进行对比，并对重构振动波形进行频谱分析，分析得出提取方法的准确性。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中，利用振动加速度传感器采集待分析的外机匣振动加速度信号，包括如下步骤：

将振动加速度传感器安装在支架上，再将支架安装到燃气轮机的外机匣上，设置原始信号的采样频率f_s高于待分析最大叶片通过频率fr_max的2.56倍数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对振动加速度传感器采集得到的待分析原始信号进行降采样处理，具体为：

振动加速度传感器采集得到待分析评估的原始信号，对原始信号进行降采样处理作为采集得到的振动加速度信号进行分析， 其过程是根据数据采集系统设置的采样频率和最大叶片振动分析频率进行降采样处理，将降采样后的信号截取其中一段作为时频分析所需的振动加速度信号进行分析。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，用LMSST对振动加速度信号进行时频分布的提取，具体为：

以降采样后的加速度振动信号作为待分析的信号，以高斯窗作为短时傅里叶变换的窗函数，设置窗口函数的长度参数hlength，将一维的时间序列扩展到二维时频平面，首先提取得到短时傅里叶变换的时频分布图，再设置局部最大同步挤压变换(LMSST)的时宽参数le，对短时傅里叶变换的结果进行后处理，将得到的短时傅里叶变换时频分布进行同步挤压变换，并将模糊的时频能量重新分配到频率方向的中频估计上，得到时频聚集性更好、时频分辨率更高的时频分布， 其中LMSST的计算公式为LMSST的重分配运算符为

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S3中，提取时频分布低压一倍频的脊线，具体为：

采用贪婪算法来计算时频分布中所有分量的脊线近似值，该算法使用几个随机初始化，然后向前或向后搜索，输出结果包括脊线索引的向量以及返回脊的能量。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在低压范围内找到并分离出低压一倍频的脊线，作为无键相条件下低压转子的转频信息，用低压转子的转频乘上各级叶片的叶片数，得到各级叶片通过频率的理论计算值。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述S4中，继续提取叶片通过频率的脊线，具体为：

依据理论计算值的范围缩小各级叶片通过频率搜索范围，再利用贪婪算法从多分量的信号中去提取叶片通过频率的单分量信号，并完成各级叶片通过频率的脊线提取。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述S5中，分离各级叶片通过频率，具体为：

选取在理论计算值范围内的叶片通过频率脊线分量，将其与其他分量分离开来，并采用滑动平均法进行平滑处理，使提取到的时频脊线变得平滑。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，对各级叶片通过频率实现单分量振动波形的重构，基于LMSST的单分量重构计算公式为依靠脊线提取返回所得脊线索引的向量以及返回脊的能量信息实现各级叶片的单分量振动波形重构，得到各级叶片的重构振动波形时域图。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S6中，将各级叶片通过频率提取值与理论计算值进行对比，并对重构振动波形进行频谱分析，具体为：

将所提到的实际叶片通过频率与理论计算值在每一个对应的点去对比，用(实际提取值-理论计算值)/理论计算值，得到误差的评估，用百分数来表示，以此来定性分析所采用方法提取叶片通过频率的准确性，对各分量的重构振动波形做FFT(傅里叶变换)，得到其频谱，判断其频带变化范围也与理论计算值是否一致，可知所采用方法的准确性。