[发明专利]基于单路传感器信号的压气机失速先兆信号重构与识别方法

摘要

本发明提供了一种基于单路传感器信号的压气机失速先兆信号重构与识别方法。首先通过安装在压气机前级机匣周向上的单路传感器获得压力信号；然后根据压气机失速先兆信号的旋转特性,采用信号平移法模拟沿周向的多路传感器输出，实现压气机多路失速先兆信号重构。对重构的多路失速先兆信号以向量形式表示为环面平均值与周向压力扰动的叠加，对其中的周向压力扰动向量进行空间傅立叶变换，分解为多阶模态波的叠加；其中将第一阶模态幅值与设定的阀值比较，超过该阀值时认为即将发生失速，实现失速先兆信号的识别。本发明可实现用单个传感器代替多个传感器，避免了安装多个传感器的不足，具有较大的工程应用价值。

主权项

1.一种基于单路传感器信号的压气机失速先兆信号重构与识别方法，其特征在于步骤如下：步骤1：通过安装在压气机前级机匣周向上的单路压力传感器，采集压力信号其中θ₀定义为传感器安装的周向位置，θ表示沿周向的角度，下标0表示初始位置，t表示时间，为在周向位置θ₀处失速先兆压力信号随时间t的变化；步骤2：以步骤1单路传感器获取的压力信号作为原始信号，根据压气机失速先兆信号的旋转特性，采用信号平移法，将原始信号在时间方向上平移，重构周向位置θ_m处的压力信号以模拟沿周向的第m路传感器输出，重构获得的第m路压力信号随时间的变化关系为：其中：m＝1,2,……,2N；T代表信号重构时，压力信号在时间方向平移的步长；为了使重构信号不失真地恢复失速先兆信号信息，根据香农采样定理，T的取值应为T＜0.5T_signal，其中T_signal为失速先兆信号周向旋转的最小周期；步骤3：将单路传感器获取的原始信号以及由此信号按上述步骤2重构的2N路信号，共2N+1路信号转换为向量形式表示，具体方法如下：原始信号以及重构的2N路信号每一路信号均可表示为环面平均值Ψ(t)与周向压力扰动叠加的形式，即：其中：2N+1路压力信号的向量表示为：2N+1路周向压力扰动的向量表示为：步骤4：对向量表示的2N+1路周向压力扰动信号进行空间傅立叶变换，分解为N阶模态的叠加，具体方法为：取N阶模态，通过空间傅立叶变换矩阵计算向量形式的模态系数其中：a₀为常数；a_n、b_n即为第n阶模态的实部和虚部，n＝1,2,……,N；G为傅立叶矩阵：由此，将2N+1路周向压力扰动分解为N阶模态的叠加：步骤5：计算第一阶模态幅值设定阀值为第一阶模态稳定幅值经验值的e％，将第一阶模态幅值与阀值比较：当第一阶模态幅值超过设定的阀值时，即认为失速即将发生。