CN102749425B - 一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断方法和装置 - Google Patents
一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例公开了一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断方法和装置，应变片和加速度传感器分别采集疲劳试验中发动机机体的应变信号和振动信号；数据采集卡将所述应变信号和振动信号分别转换成数字信号，并发送所述转换成数字信号的应变信号和振动信号到工控机；工控机分别从转换成数字信号的应变信号和振动信号中采集多个离散信号，对采集的多个离散应变信号进行小波分析，对分析结果进行信号奇异性监测，对采集的多个离散振动信号进行傅里叶变换，对转换结果进行特征值分析；工控机判断奇异性监测和特征值分析的结果是否都出现异常，如果是，判定发动机出现疲劳裂纹。根据本发明实施例，可以减少不必要的人力和财力。
Description
技术领域
本发明涉及试验诊断领域，特别是涉及一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断方法和装置。
背景技术
对发动机来说，疲劳是指材料在循环应力或循环应变的作用下，由于某点或某些点产生了局部的永久结构变化，从而在一定循环次数以后形成裂纹或发生断裂的过程。
在现有的发动机机体疲劳试验中，对机体疲劳裂纹的诊断，一般都是通过人工用肉眼进行观察。当发现疲劳裂纹时，有时裂纹已经扩展到很大，造成试验数据非常不精确；并且若发现裂纹不及时，有可能造成试验事故的发生。
在现有的机体疲劳试验中尚未有专门的机体疲劳裂纹诊断方法，对机体疲劳裂纹进行诊断，实现自动停关机。在实际试验中，需要有专人来值班看守，每隔一个小时都需要观测是否有裂纹产生，使其机体疲劳试验中人力成本增高；并且由于人工每隔一定时间来观察机体疲劳裂纹是否产生，造成实际记录的机体疲劳寿命结果并不精确，从而导致通过机体疲劳寿命得到的疲劳极限值与实际中的有误差，最终影响企业对机体可靠性的判断。
因此有必要对发动机机体疲劳试验裂纹的诊断方法进行研究，从而减少不必要的人力和财力。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种发动机机体疲劳试验裂纹的诊断方法和装置，以减少不必要的人力和财力。
本发明实施例公开了如下技术方案：
一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断方法，包括步骤：
A.应变片和加速度传感器分别采集疲劳试验中发动机机体的应变信号和振动信号；
B.数据采集卡将所述应变信号和振动信号分别转换成数字信号，并发送所述转换成数字信号的应变信号和振动信号到工控机；
C.工控机分别从转换成数字信号的应变信号和振动信号中采集多个离散信号，对采集的多个离散应变信号进行小波分析，对分析结果进行信号奇异性监测，对采集的多个离散振动信号进行傅里叶变换，对转换结果进行特征值分析；
D.工控机判断奇异性监测和特征值分析的结果是否都出现异常，如果是，判定发动机出现疲劳裂纹，否则，返回步骤A。
优选的，在步骤B之后步骤C之前，还包括：
工控机对步骤B中所述转换成数字信号的应变信号进行巴氏低通滤波处理，对步骤B中所述转换成数字信号的振动信号进行小波去噪处理，剔除不真实成分。
优选的，所述工控机判断奇异性监测和特征值分析的结果是否出现异常包括：
预先设定奇异性和特征值的正常数值范围，奇异性监测和特征值分析的结果超出所述预先设定的正常数值范围则判断其出现异常。
优选的，所述步骤C中所述工控机分别从转换成数字信号的应变信号和振动信号中采集多个离散信号为：
工控机分别从转换成数字信号的应变信号和振动信号中各采集1024个离散信号。
优选的，所述应变片和加速度传感器分别采集疲劳试验中发动机机体的应变信号和振动信号为：
6个应变片和2个加速度传感器分别采集疲劳试验中发动机的6路应变信号和2路振动信号；
则所述步骤D为：
工控机判断根据任意一路应变信号得到的奇异性监测和根据任意一路振动信号得到的特征值分析的结果是否都出现异常，如果是，判定发动机出现疲劳裂纹，否则，返回步骤A。
一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断装置，包括：应变片、加速度传感器、数据采集卡和工控机：
所述应变片，用于采集疲劳试验中发动机的应变信号；
所述加速度传感器，用于采集疲劳试验中发动机的振动信号；
所述数据采集卡与所述应变片和加速度传感器相连，用于将所述应变信号和振动信号分别转换成数字信号，并发送所述转换成数字信号的应变信号和振动信号到工控机；
所述工控机与数据采集卡相连，用于分别从转换成数字信号的应变信号和振动信号中采集多个离散信号，对采集的多个离散应变信号进行小波分析，对分析结果进行信号奇异性监测，对采集的多个离散振动信号进行傅里叶变换，对转换结果进行特征值分析，判断奇异性监测和特征值分析的结果是否都出现异常，如果是，判定发动机出现疲劳裂纹，否则，触发应变片和加速度传感器重新采集信号。
优选的，工控机还用于对所述转换成数字信号的应变信号进行巴氏低通滤波处理，对所述转换成数字信号的振动信号进行小波去噪处理，剔除不真实成分。
优选的，所述应变片的个数为6，所述加速度传感器的个数为2。
优选的，所述6片应变片中其中两片安装在凸轮轴孔油孔处，其余四片安装在主轴承盖处。
优选的，所述2个加速度传感器安装在主轴承盖处。
由上述实施例可以看出，通过采集并处理发动机机体关键部位的应变信号和振动信号，来判断发动机疲劳裂纹是否产生，极大的提高了判断的精度和准确性，增加了试验的安全性并减少了不必要的人力和财力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断方法的一个流程图；
图2为本发明一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断方法的另一个流程图；
图3为本发明一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断装置的一个***结构图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断方法和装置。，
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
实施例一
请参阅图1，其为本发明一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断方法的一个流程图，该方法包括以下步骤：
S101：开始发动机机体疲劳试验。
S102：应变片和加速度传感器分别采集疲劳试验中发动机机体的应变信号和振动信号。
S103：数据采集卡将所述应变信号和振动信号分别转换成数字信号，并发送所述转换成数字信号的应变信号和振动信号到工控机。
S104：工控机分别从转换成数字信号的应变信号和振动信号中采集多个离散信号，对采集的多个离散应变信号进行小波分析，对分析结果进行信号奇异性监测，对采集的多个离散振动信号进行傅里叶变换，对转换结果进行特征值分析。
对步骤S104需要进一步说明的是，工控机可以接收到多路的所述转换成数字信号的应变信号，多路的个数与采集应变信号的应变片的个数一致；工控机还可以接收到多路的所述转换成数字信号的振动信号，多路的个数与采集振动信号的加速度传感器的个数一致。当然，工控机也可以仅接收一路的所述转换成数字信号的应变信号，以及一路的所述转换成数字信号的振动信号。此时，应变片的个数为一片，加速度传感器的个数也为一个。
可以人工设定工控机对转换成数字信号的应变信号和振动信号的采集频率，每次以一定数量的多个离散信号为一组进行进一步的小波分析或傅里叶变换，所述多个离散信号的个数优选为1024个，可以最优的达成试验的要求。
S105：工控机判断奇异性监测和特征值分析的结果是否都出现异常，如果是，判定发动机出现疲劳裂纹，否则，返回步骤S101。
对步骤S105需要进一步说明的是，预先设定奇异性和特征值的正常数值范围，奇异性监测和特征值分析的结果超出所述预先设定的正常数值范围则判断其出现异常。
对于多路的应变信号的奇异性监测和多路的振动信号的特征值分析，工控机判断根据任意一路应变信号得到的奇异性监测和根据任意一路振动信号得到的特征值分析的结果是否都出现异常，如果是，判定发动机出现疲劳裂纹，否则，返回步骤S101。
S106：触发警报，实现自动停机。
需要说明的是，本步骤S106为可选步骤，即，执行完S105就已实现发动机机体疲劳试验裂纹诊断过程。由上述实施例可以看出，通过采集并处理发动机机体关键部位的应变信号和振动信号，来判断发动机疲劳裂纹是否产生，极大的提高了判断的精度和准确性，增加了试验的安全性并减少了不必要的人力和财力。
实施例二
请参阅图2，其为本发明一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断方法的另一个流程图，该方法还包括以下步骤：
S201：开始发动机机体疲劳试验。
S202：应变片和加速度传感器分别采集疲劳试验中发动机机体的应变信号和振动信号。
S203：数据采集卡将所述应变信号和振动信号分别转换成数字信号，并发送所述转换成数字信号的应变信号和振动信号到工控机。
S204：工控机对所述转换成数字信号的应变信号进行巴氏低通滤波处理，对所述转换成数字信号的振动信号进行小波去噪处理，剔除不真实成分。
对步骤S204需要进一步说明的是，对所述转换成数字信号的振动信号进行小波去噪处理优选的方式是采用sym6小波对信号进行分析，db1小波对信号进行4层分解；剔除的不真实成分主要是噪音和杂波。
S205：工控机分别从转换成数字信号的应变信号和振动信号中采集多个离散信号，对采集的多个离散应变信号进行小波分析，对分析结果进行信号奇异性监测，对采集的多个离散振动信号进行傅里叶变换，对转换结果进行特征值分析。
S206：工控机判断奇异性监测和特征值分析的结果是否都出现异常，如果是，判定发动机出现疲劳裂纹，否则，返回步骤S201。
S207：触发警报，实现自动停机。
需要说明的是，本步骤S207为可选步骤，即，执行完S105就已实现发动机机体疲劳试验裂纹诊断过程。
其中，步骤S201-203请参照实施例一的步骤S101-103，步骤S205-207请参照实施例一的步骤S104-106。
由上述实施例可以看出，通过采集并处理发动机机体关键部位的应变信号和振动信号，来判断发动机疲劳裂纹是否产生，极大的提高了判断的精度和准确性，增加了试验的安全性并减少了不必要的人力和财力。
实施例三
请参阅图3，其为本发明一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断装置的一个***结构图，包括数据采集卡301、工控机302、应变片303(1)至应变片303(N)和加速度传感器304(1)至加速度传感器304(M)，其中N和M均为大于等于1的整数，
所述应变片303(1)-303(N)，用于采集疲劳试验中发动机的应变信号；
所述加速度传感器304(1)-304(M)，用于采集疲劳试验中发动机的振动信号；
所述数据采集卡301与所述应变片303(1)-303(N)和加速度传感器304(1)-304(M)相连，用于将所述应变信号和振动信号分别转换成数字信号，并发送所述转换成数字信号的应变信号和振动信号到工控机。
所述工控机302与数据采集卡301相连，用于分别从转换成数字信号的应变信号和振动信号中采集多个离散信号，对采集的多个离散应变信号进行小波分析，对分析结果进行信号奇异性监测，对采集的多个离散振动信号进行傅里叶变换，对转换结果进行特征值分析；判断奇异性监测和特征值分析的结果是否都出现异常，如果是，判定发动机出现疲劳裂纹，否则，触发应变片和加速度传感器重新采集信号。
优选的，所述工控机还用于对所述转换成数字信号的应变信号进行巴氏低通滤波处理，对所述转换成数字信号的振动信号进行小波去噪处理，剔除不真实成分。
优选的，本实施例中设置6片应变片，N＝6，其中两片安装在凸轮轴孔油孔处，其余四片安装在主轴承盖处。
优选的，本实施例中设置了两个加速度传感器，M＝2，全部安装在主轴承盖处。
由上述实施例可以看出，通过采集并处理发动机机体关键部位的应变信号和振动信号，来判断发动机疲劳裂纹是否产生，极大的提高了判断的精度和准确性，增加了试验的安全性并减少了不必要的人力和财力。
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上对本发明所提供的一种发动机机体疲劳试验裂纹诊方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断方法，其特征为，包括步骤：
A.应变片和加速度传感器分别采集疲劳试验中发动机机体的应变信号和振动信号；
B.数据采集卡将所述应变信号和振动信号分别转换成数字信号，并发送所述转换成数字信号的应变信号和振动信号到工控机；
C.工控机分别从转换成数字信号的应变信号和振动信号中采集多个离散信号，对采集的多个离散应变信号进行小波分析，具体为：以多个离散应变信号为一组进行小波分析，对分析结果进行信号奇异性监测，对采集的多个离散振动信号进行傅里叶变换，具体为：以多个离散振动信号为一组进行傅里叶变换；对转换结果进行特征值分析；
D.工控机判断奇异性监测和特征值分析的结果是否都出现异常，如果是，判定发动机出现疲劳裂纹，否则，返回步骤A。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征为，在步骤B之后步骤C之前，还包括：
工控机对步骤B中所述转换成数字信号的应变信号进行巴氏低通滤波处理，对步骤B中所述转换成数字信号的振动信号进行小波去噪处理，剔除不真实成分。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征为，所述工控机判断奇异性监测和特征值分析的结果是否出现异常包括：
预先设定奇异性和特征值的正常数值范围，奇异性监测和特征值分析的结果超出所述预先设定的正常数值范围则判断其出现异常。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征为，所述步骤C中所述工控机分别从转换成数字信号的应变信号和振动信号中采集多个离散信号为：
工控机分别从转换成数字信号的应变信号和振动信号中各采集1024个离散信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征为，所述应变片和加速度传感器分别采集疲劳试验中发动机机体的应变信号和振动信号为：
6个应变片和2个加速度传感器分别采集疲劳试验中发动机的6路应变信号和2路振动信号；
则所述步骤D为：
工控机判断根据任意一路应变信号得到的奇异性监测和根据任意一路振动信号得到的特征值分析的结果是否都出现异常，如果是，判定发动机出现疲劳裂纹，否则，返回步骤A。
6.一种发动机机体疲劳试验裂纹诊断装置，其特征为，包括：应变片、加速度传感器、数据采集卡和工控机：
所述应变片，用于采集疲劳试验中发动机的应变信号；
所述加速度传感器，用于采集疲劳试验中发动机的振动信号；
所述数据采集卡与所述应变片和加速度传感器相连，用于将所述应变信号和振动信号分别转换成数字信号，并发送所述转换成数字信号的应变信号和振动信号到工控机；
所述工控机与数据采集卡相连，用于分别从转换成数字信号的应变信号和振动信号中采集多个离散信号，对采集的多个离散应变信号进行小波分析，具体为：以多个离散应变信号为一组进行小波分析，对分析结果进行信号奇异性监测，对采集的多个离散振动信号进行傅里叶变换，具体为：以多个离散振动信号为一组进行傅里叶变换；对转换结果进行特征值分析，判断奇异性监测和特征值分析的结果是否都出现异常，如果是，判定发动机出现疲劳裂纹，否则，触发应变片和加速度传感器重新采集信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征为，工控机还用于对所述转换成数字信号的应变信号进行巴氏低通滤波处理，对所述转换成数字信号的振动信号进行小波去噪处理，剔除不真实成分。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征为，所述应变片的个数为6，所述加速度传感器的个数为2。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征为，所述6片应变片中其中两片安装在凸轮轴孔油孔处，其余四片安装在主轴承盖处。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征为，所述2个加速度传感器安装在主轴承盖处。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |