(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210627163.7 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 申请人 西安热工 研究院有限公司 (72)发明人 乔百杰　郭宇星　朱昱达　潘渤　 杨青　范璐骏　张硕杰　陈雪峰　 (74)专利代理 机构 北京中济纬天专利代理有限 公司 11429 专利代理师 覃婧婵 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G01H 17/00(2006.01) G01M 13/00(2019.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 119/10(2020.01) (54)发明名称 基于脉冲序列生成的非接触式测量的校核 方法与系统 (57)摘要 公开了基于脉冲序列生成的非接触式测量 的校核方法与系统， 方法中， 转子叶片进行简谐 振动并获得模态信息、 振幅及节径； 以转子叶片 不振动作为理想到达时间基准， 获取转子叶片实 际到达时间； 拟合实际叶端定时传感器产生的波 形， 基于脉冲持续时间和阈值确定实际模拟波 形， 在转子叶片实际到达时间上重构模拟波形； 基于模拟波形 获得脉冲波形； 信号发生器将脉冲 波形的数字脉冲信号转换成电压脉冲信号， 导入 到叶端定时硬件系统得到实际到达时间序列， 实 际到达时间序列与转子叶片实际到达时间对比， 完成对叶端定时硬件系统的校核； 基于实际到达 时间序列获取转子叶片模态、 节径和振幅， 与转 子叶片实际模态、 节径和振幅对比， 完成叶端定 时软件系统的校核。 权利要求书3页 说明书11页 附图5页 CN 115114740 A 2022.09.27 CN 115114740 A 1.一种基于脉冲序列生成的非接触式测量的校核方法， 其特 征在于， 其包括以下步骤： 第一步骤S1中， 转子叶片进行简谐振动并获得模态信息、 振幅及节径， 基于所述模态信 息确定转子叶片的振动频率、 基于所述节径确定转子叶片的振动相位， 再结合所述振 幅确 定各个转子叶片振动方程； 第二步骤S2中， 根据叶端定时传感器安装角度， 以转子叶片不振动时到达不同安装角 度传感器的时间作为理想到达时间基准， 以转子叶片振动偏移结合转速确定时间差序列， 获取转子叶片振动时的实际到 达时间序列； 第三步骤S3中， 拟合实际叶端定时传感器测量产生的脉冲波形， 通过所使用传感器测 得实际波形中最小脉冲幅值的百分比， 阈值取50％ ‑95％， 根据转子叶片叶厚、 转速以及传 感器测点半径确定脉冲持续时间， 并与所述阈值对应的实际脉冲波形进 行对比确定缩放比 例， 获得模拟脉冲波形， 并在对应的实际到 达时间上实现模拟波形重构； 第四步骤S4中， 转子叶片的轴向振动以调幅的形式作用于实际脉冲波形， 通过对无轴 向振动脉冲信号调幅获得 脉冲波形的数字信号； 第五步骤S5中， 通过信号发生器将所述数字脉冲信号转换成电压脉冲信号， 再导入到 硬件系统处理模块进 行处理， 其中， 通过滤波器将信号轴向振动以及噪声 滤除， 然后通过比 较器进行处理从而获取晶体管 ‑晶体管逻辑电平信号， 再通过计数器得到到达时间序列， 与 所述实际到达时间序列进 行对比计算出时间误差， 判定标准为5％的误差， 完成对叶端定时 硬件系统 处理模块的校核； 第六步骤S6中， 基于所述实际到达时间序列导入叶端定时软件系统计算模块进行分 析， 通过转子叶片振动位移计算以及转子叶片参数辨识， 获取转子叶片模态、 节径和振幅， 与第一步骤获得的模态信息、 振幅及节径进行对比计算误差， 模态频率误差判定范围为0 ‑ 5％， 振幅误差判定范围为0 ‑20％， 完成对叶端定时软件系统计算模块的校核。 2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲序列生成的非接触式测量的校核方法， 其特征 在于， 优选的， 第一步骤S1中， 获取转子叶片在给定工况下的模态f、 节径 ND和振幅A， 假设转 子叶片振动满足简谐振动， 获得第i 号叶片的振动方程 其中fi为第i个叶片的模态， 为第i个叶 片的振动相位， 应满足 其中 为叶片振 动初始相位， Nb为转子叶片总数。 3.根据权利要求1所述的一种基于脉冲序列生成的非接触式测量的校核方法， 其特征 在于， 第二步骤S2中， 以叶片无振动条件下第i号叶片到达第j号传感器θj的时间作为理想 到达时间 其中n为转子转速， 即可 得到 其中Ns为传感器安装总数， 结合该时间下i 号叶片理论振动 计算出该叶权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115114740 A 2片的理论振动偏移量 再除以该时间对应测点 的线速度得到无振动理想到达时间与实际到达时间的差值 其中R为叶端 定时传感器测点半径， 得到时间差序列 将理想到达时间加上时间差 便可以实际到 达时间 4.根据权利要求3所述的一种基于脉冲序列生成的非接触式测量的校核方法， 其特征 在于， 第三步骤S3中， 拟合实际叶端 定时传感器所产生的脉冲波形获得其函 数曲线y′pulse＝ f(t)， 通过所使用传感器测得实际波形中最小脉冲幅值Apulse_min的百分比λ， 取50％ ‑95％的 阈值Athreshold＝ λApulse_min， 并通过所述阈值Athreshold与实际到达时间点的一一对应关系确定 曲线上升沿和下降沿阈值点位置处时间t1， 2， 通过计算单个叶片经过传感器所需时间 其中δb为叶片厚度， fr为转子转频， R为测点转动半径， 根据Δt ′以及阈值 选取确定拟合波形缩放比例 按照波形缩放比例k缩放拟合函数曲线确定模 拟脉冲波形y″pulse＝y′pulse(kt)＝f(kt)， 在所述转子叶片实际到达时间点重构模拟脉冲信 号得到无轴向振动条件下的模拟脉冲信号ypulse。 5.根据权利要求1所述的一种基于脉冲序列生成的非接触式测量的校核方法， 其特征 在于， 第四步骤S4中， 转子叶片 的轴向振动 其中A0 为轴向振动恒定偏移量， Aa为轴向振动振幅， fa为轴向振动频率， 为轴向振动初始相位， 基于轴向振动的模拟脉冲信号y ′analog＝ya·ypulse， 再添加噪声得到最终的模拟脉冲信号 yanalog＝y′analog+ynoise。 6.根据权利要求1所述的一种基于脉冲序列生成的非接触式测量的校核方法， 其特征 在于， 第五步骤S5中， 通过信号发生器将模拟数字脉冲信号转 换成电压脉冲信号yelect， 再导 入到硬件系统处理模块进行处理， 通过滤波器将信号轴向振动以及噪声滤除， 然后通过比 较器进行处理从而获取晶体管 ‑晶体管逻辑电平信号， 再导入计数器得到到达时间序列 tc a l c，与 所 述 实 际 到 达 时 间 序 列 tr e a l进 行 对 比 计 算 出 时 间 误 差 判定标准为5％的误差， 完成对叶端定时硬件系统处理模块的 校核。 7.根据权利要求6所述的一种基于脉冲序列生成的非接触式测量的校核方法， 其特征 在于， 第六步骤S6中， 将 所述到达时间序列tcalc导入叶端定时软件系统计算模块进行分析，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115114740 A 3