振动检测

保证飞机飞行的安全

振动是工程应用中非常常见的一个研究问题,据有关资料表明,有60%以上都是采用的振动检测的方法来进行设备的状态检测及故障诊断的,振动检测设备的精度需要通过标定设备完成,振动标定仪器的研究显得尤其重要。

简介

背景

飞机发动机作为飞机的“心脏’’,是飞机飞行所需动力的产生部件,更是执行战斗任务的核心支撑部件,发动机的性能好坏,直接影响着飞机的使用工况,飞机状态与发动机工作状态有着密切的联系,根据相关统计数据,飞机发动机80%以上的故障,是由于振动引起的,所以各型飞机发动机上都配备有振动检测设备,而保证这些飞机发动机振动检测设备的的精度就对航空发动机的安全工作起到至关重要的作用。

飞机发动机是一种非常复杂的高速旋转的机械结构,其工作转速往往高于临界转速,由转子的不平衡以及气流不稳定等原因容易导致发动机的全方位周期振动和复杂的随机振动。因此,要保证飞机飞行的安全,实时监测飞机发动机的振动状态显得非常重要。

原理

传感器或仪器在制造、装配完毕之后必须要对其设计的指标进行一系列的全面检测,以确定传感器或仪器实际使用性能的优劣,这整个过程便是标定的过程。

由于振动的复杂性,加上测量现场复杂,在用电测法进行振动量测量时,其测量系统是多种多样的。一般的振动测量系统通常由激振、拾振、中间变换电路、振动分析仪器及显示记录装置等环节所组成。测振部分是振动测量仪器的最基本部分,它的性能往往决定了整个仪器或系统的性能。根据线性系统的叠加原理,振动的响应是振动系统测振部分对各个谐振动相应的叠加。

过程

通过将振动加速度信号传感器等安装在发动机能够激发振动的部件上，测试点的振动必须具有一定的代表性，能够准确的稳定的反映出激振力和发动机的振动幅度或频率等参数。振动传感器的安装位置适合选装在发动机的安装节转子的支撑面和承力的机匣的对接面。承力机匣的振动是发动机主质量的振动，也是发动机的力的传输结构，比如其他的激振源：叶片、风扇、轴承等产生的振动会通过承力机匣传到发动机的外壳，所以可以从某种程度上说，承力机匣的振动能够反映出发动机总质量的振动状况，转子的不平衡度和附件的受激振的程度。

发展史

我国从六十年代初期就开始了发动机的检测技术;七十年代,随着汽车不解体检测技术被列为国家科委的开发应用项目后,经过国内研究人员的研究,开发了汽车性能综合检测台、发动机综合检测仪等设备,然而那个时代的设备还不够完善,并且数量也很有限。到了八十年代,我国汽车工业有了一定的发展,带动了我国的发动机检测诊断技术的很大发展。2000年以后,我国开始了加大对航空发动机的研究,发动机振动的检测与可靠性的研究仍然处于初级阶段,在这十多年的不断研究中,振动测试技术的研究已经取得了巨大的进步,如高速转子的振动、微振动、以及极高频和极低频的振动等都已经有了很多研究。20世纪50年代以前,振动信号的分析技术主要使用的方法是模拟分析方法;50年代后,随着计算机技术和数字信号处理的发展,大型通用数字计算机开始应用于振动信号的分析;60年代后,随着人类探索领域的不断加深,从航天、航海、海下探测、军事等各个领域都提出了对信号分析速度计分辨能力更高的要求,1965年美国的J.W.Cooley和J.W.Tukey提出了 FFT计算方法,大大节省了计算量,随着数字信号处理技术的发展,并且获得了非常广泛的应用。

随着科学技术的发展,虽然现代的信号分析技术已发展到较完善的程度,但是由于人们对于科学研究的要求也越来越高,目前的信号分析技术仍然不能够完全满足振动信号分析的需求,目前振动信号的分析技术正在朝着发展的目标主要有以下几个方面,例如:精度和分辨能力能够得到进一步提高;在线监控的实时能力得到进一步提高;性能标准化,价格低廉化,结构小型化,性能专用化;以及扩大和发展新的专用功能等等。

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