一种发动机曲轴扭振信号检测方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明是一种发动机曲轴扭振信号检测方法及装置，包括采集发动机曲轴前端旋转脉冲信号，将采集所得旋转脉冲信号转换为转速信号和角速度信号，然后提取角速度信号的高频分量，将其进行逐点积分，将积分所得高频时域信号利用快速傅立叶逐点变换成频域信号，最后发动机三维扭振数据生成模块将各均分信号Qk的转速信号nk和角位移频域信号Yk顺序输入到三维坐标系中，可以得到横坐标、左纵坐标和右纵坐标分别为发动机扭振频率、幅值和转速相关的三维发动机扭振数据。本发明采用组合式设计，安装方便，不受发动机及外界振动影响，可靠性好，测量精度高，分析计算方便，适应性较强，重量轻，便携性强。
【专利说明】一种发动机曲轴扭振信号检测方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明属于发动机测试领域，具体涉及一种发动机曲轴扭振信号检测方法及装置。
【背景技术】
[0002]目前，发动机扭振测量多采用激光多普勒扭振仪和磁电传感器，激光多普勒扭振仪对发动机台架的振动较敏感，且设备体积巨大，只能在发动机台架使用，不适合便携工作，且成本较高，如果台架振动大则无法得到稳定的信号。磁电传感器测试需要针对不同的机型加工信号采集盘，适应性较差，且对测试距离和安装位置要求很高，测试距离偏大或偏小，安装位置有振动，都无法得到稳定有效的扭振信号。
[0003]上述测试方法因其存在以上缺陷，不适用于发动机曲轴扭振信号的采集。因此如何创造一种结构简单，安装方便，成本较低，且可得到发动机曲轴实时扭振数据的方法及装置是业界迫切需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种发动机曲轴扭振信号检测方法及装置，用于实时采集并计算发动机曲轴扭振数据。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]本发明的一种发动机曲轴扭振信号检测方法包括以下步骤:
[0007]I)通过信号采集机构的编码器采集发动机曲轴前端时间为T的旋转脉冲信号Q，
τ是R的整数倍，并将该信号均分成每段时间为R的脉冲信号
【权利要求】
1.一种发动机曲轴扭振信号检测方法，其特征包括以下步骤: 1)通过信号采集机构的编码器采集发动机曲轴前端时间为T的旋转脉冲信号Q，T是R的整数倍，并将该信号均分成每段时间为R的脉冲信号= 1,2.,-,P 2)将均分脉冲信号Qk转化成转速信号nk和角速度信号cok，根据以下公式得到: MHJBfe = 6.0,K 2τ?Χ 57,3,其中Nk为分段脉冲信号Qk中的脉冲数,A为 AX HAKSi编码器每转脉冲数，R为分辨率； 3)将角速度信号进行高通5Hz滤波处理提取其高频分量信号； 4)将角速度信号ω,的高频分量进行逐点积分得到角位移信号φ&，根据以下公式可得:■ (O = /* Mft1di，其中R为分辨率； 5)将积分所得高频时域角位移信号利用快速傅立叶逐点变换成频域信号，根据以下公式可得:Ttot = SteVfcift,濯 f/L.j = n/u ■…L - -1, 靈=Af, 2&f, ?.■, M = 其中L为信号队的数量，R为分辨率； 6)将各均分信号Qk的转速信号nk和角位移频域信号Yk顺序输入到三维坐标系中，可以得到横坐标、左纵坐标和右纵坐标分别为发动机扭振频率、幅值和转速相关的三维发动机扭振数据。
2.根据权利要求1所述的一种发动机曲轴扭振信号检测方法，其特征在于:所述分辨率R的要求将信号Q均分成每段时间为R的信号Qk，其中R为分辨率，取I或2，单位为秒。
3.根据权利要求1或2所述的一种发动机曲轴扭振信号检测方法，其特征在于:所述的编码器采用轴式增量式旋转编码器，每转脉冲输出个数A = 60?1000。
4.根据权利要求1或2所述的一种发动机曲轴扭振信号检测方法，其特征在于:步骤4)中 t = 0.001 ?0.0001 秒。
5.一种发动机曲轴扭振信号检测装置，包括安装在发动机曲轴减振器前端的发动机曲轴扭振信号采集机构和与之连接的信号分析处理系统，其特征在于:信号分析处理系统包括信号均分模块、转速信号生成模块、角速度信号生成模块、高通滤波模块、角位移信号积分模块、傅立叶变换模块和发动机三维扭振数据生成模块；信号均分模块、角速度信号生成模块、高通滤波模块、角位移信号积分模块、傅立叶变换模块依次连接，转速信号生成模块和傅立叶变换模块连接到发动机三维扭振数据生成模块。
6.根据权利要求5所述的发动机曲轴扭振信号检测装置，其特征在于:信号均分模块:是将信号采集机构采集的发动机曲轴前端时间为T的旋转脉冲信号Q均分成每段时间为R的脉冲信号Qfc,k = 1,2,…,圣;，τ是R的整数倍； 转速信号生成模块:根据以公式=60得到转速信号其中分段脉冲信号Qk中的脉冲数，A为编码器每转脉冲数，R为分辨率； 角速度信号生成模块:根据以公式
，得到角速度信号，其中Nk为分段脉冲信号Qk中的脉冲数，A为编码器每转脉冲数，R为分辨率； 角位移信号积分模块:根据以下公式可得
，将角速度信号Ok的高频分量进行逐点积分得到角位移信号Ψ?，其中R为分辨率； 傅立叶变换模块:将积分所得高频时域角位移信号利用快速傅立叶逐点变换成频域信号，根据以下公式可得:
其中L为信号攀%|的数量，R为分辨率； 发动机三维扭振数据生成模块:将各均分信号Qk的转速信号nk和角位移频域信号Yk顺序输入到三维坐标系中，可以得到横坐标、左纵坐标和右纵坐标分别为发动机扭振频率、幅值和转速相关的三维发动机扭振数据。
7.根据权利要求5或6所述的发动机曲轴扭振信号检测装置，其特征在于:发动机曲轴扭振信号采集机构包括信号采集单元(I)和支撑单元(4)，信号采集单元(I)的编码器(Ia)安装在支撑壳体(Ic)顶部(Icl)，编码器轴(Ial)通过联轴器(Ib)与旋转轴(Ie)连接，旋转轴(Ie)上的轴法兰(If)与连接在适配器(5)上的过渡法兰(6)连接，编码器轴(Ial)和联轴器(Ib)置于支撑壳体(Ic)中，编码器轴(Ial)穿过支撑壳体(Ic)顶部(Icl)的孔，支撑壳体(Ic)顶部(Icl)与支撑单元(4)连接，支撑壳体(Ic)的下部通过轴承(Id)与旋转轴(Ie)连接；支撑单元(4)包括与支撑壳体(Ic)顶部(Icl)连接的横向支撑杆(4a)和与横向支撑杆(4a)另一端连接的立架(4b)，立架(4b)的下部连接在缸体上。
8.根据权利要求7所述的发动机曲轴扭振信号检测装置，其特征在于:所述的横向支撑杆(4a)包括前部半圆弧叉(4al)和根部的调节螺杆(4a2)，半圆弧叉(4al)与支撑壳体(Ic)的顶部(Icl)连接，调节螺杆(4a2)穿在立架(4b)上的连接孔(4bl)中，通过螺母与立架(4b)连接；所述的立架(4b)上的连接孔(4bl)是竖直方向的长孔。
9.根据权利要求7或8所述的发动机曲轴扭振信号检测装置，其特征在于:所述的编码器(Ia)采用轴式增量式旋转编码器，每转脉冲输出个数A = 60~1000。
10.根据权利要求7或8所述的发动机曲轴扭振信号检测装置，其特征在于:所述支撑壳体(Ic)周围成圆筒式结构，侧面开有3个大U型安装窗口(lc2)。
【文档编号】G01H17/00GK104198031SQ201410368167
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】宋单平, 王勇 申请人:东风康明斯发动机有限公司