航空发动机的振动谐波分量跟踪方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及状态监测，特别涉及一种航空发动机的振动谐波分量跟踪方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、据统计，航空发动机70％以上的故障源于振动，必须对发动机振动进行实时监控，确保发动机运行安全。而目前在航空发动机振动监控中，主要考虑振动总量和振动谐波分量。振动总量是指所有频率振动之和，体现了整机的振动水平，计算方法成熟。振动谐波分量是指与转速相关的倍频或分频的单一频率振动，发动机转子典型故障的特征频率与转子转速频率息息相关，比如发动机转子不平衡表现为基频振动，不对中表现为2倍频振动等，而振动谐波分量跟踪(实时从振动信号中提取出转速倍频、分频的振动分量)就能够反应和关心频率振动水平的变化情况，从而便于故障的分析和定位。

2、目前对于振动谐波分量常见的跟踪方法有跟踪滤波和角域采样，跟踪滤波是根据转速变化实时调整频率中心进行窄带滤波，这在发动机转速急剧变化中跟踪误差大；角域采样是通过增加键相信号在硬件层面实现等角度间隔采样，这大大增加了硬件采集要求，并且，由于航空发动机在一次飞行中会经历多种工作状态，如起飞、爬升、巡航、降落等，这极大地影响了振动谐波分量跟踪的精度，在航空发动机领域亟需解决的难点。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中对于航空发动机的振动谐波分量跟踪误差大且精度低的缺陷，提供一种航空发动机的振动谐波分量跟踪方法、系统、设备及介质。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、本发明提供一种航空发动机的振动谐波分量跟踪方法，所述振动谐波分量跟踪方法包括：

4、采集航空发动机一段时间内的转速数据和振动数据；

5、根据所述转速数据对所述振动数据进行角域重采样，得到角域重采样振动序列；

6、对所述角域重采样振动序列进行振动分量提取，得到所述航空发动机的振动谐波分量。

7、较佳地，所述对所述角域重采样振动序列进行振动分量提取，得到所述航空发动机的振动谐波分量包括：

8、对所述角域重采样振动序列进行时域同步平均处理，并对处理后的角域重采样振动序列进行振动分量提取，得到所述航空发动机的振动谐波分量。

9、较佳地，所述根据所述转速数据对所述振动数据进行角域重采样，得到角域重采样振动序列包括：

10、基于所述转速数据和第一时间序列计算所述航空发动机的转子角度，得到绝对角度值序列；其中，所述第一时间序列为所述转速数据的采样时间间隔；

11、基于所述振动数据、第二时间序列、所述绝对角度值序列和所述第一时间序列进行重采样计算，得到所述角域重采样振动序列；其中，所述第二时间序列为所述振动数据的采样时间间隔。

12、较佳地，所述基于所述转速数据和第一时间序列计算所述航空发动机的转子角度，得到绝对角度值序列包括：

13、基于所述转速数据获取与所述转速数据对应的转速频率数据序列；

14、根据所述转速频率数据序列和所述第一时间序列计算所述航空发动机的转子角度，得到所述绝对角度值序列。

15、较佳地，所述根据所述转速频率数据序列和所述第一时间序列计算所述航空发动机的转子角度，得到所述绝对角度值序列包括：

16、对所述转速频率数据序列进行升采样处理；

17、根据升采样处理后的所述转速频率数据序列和所述第一时间序列计算所述航空发动机的转子角度，得到所述绝对角度值序列。

18、较佳地，所述基于所述振动数据、第二时间序列、所述绝对角度值序列和所述第一时间序列进行重采样计算，得到所述角域重采样振动序列包括：

19、基于每周期的预设采样点数确定角度间隔；

20、根据所述角度间隔和重采样总点数计算重采样等角度序列；

21、将所述绝对角度值序列和所述第一时间序列进行分段线性化后，计算与所述重采样等角度序列对应的第三时间序列；

22、将振动数据和第二时间序列进行分段线性化后，计算与所述第三时间序列对应的角域重采样振动序列。

23、较佳地，所述对所述角域重采样振动序列进行时域同步平均处理包括：

24、基于绝对角度值计算所述角域重采样振动序列的最大周期数和采集点数；

25、利用所述最大周期数和所述采集点数对所述角域重采样振动序列进行整周期截取，以获取整周期振动序列；

26、对所述整周期振动序列进行分段截取，并将分段后的所述整周期振动序列叠加求和得到时域同步平均处理后的角域重采样振动序列。

27、较佳地，所述对所述角域重采样振动序列进行振动分量提取，得到所述航空发动机的振动谐波分量包括：

28、对所述角域重采样振动序列进行傅里叶变换，得到幅频关系；

29、基于所述幅频关系和周期数计算得到所述航空发动机的振动谐波分量。

30、本发明还提供一种航空发动机的振动谐波分量跟踪系统，所述振动谐波分量跟踪系统包括：

31、数据采集模块，用于采集航空发动机一段时间内的转速数据和振动数据；

32、角域重采样模块，用于根据所述转速数据对所述振动数据进行角域重采样，得到角域重采样振动序列；

33、振动分量提取模块，用于对所述角域重采样振动序列进行振动分量提取，得到所述航空发动机的振动谐波分量。

34、较佳地，所述对所述角域重采样振动序列进行振动分量提取，得到所述航空发动机的振动谐波分量包括：

35、时域同步模块，用于对所述角域重采样振动序列进行时域同步平均处理；

36、振动分量提取模块，还用于对处理后的角域重采样振动序列进行振动分量提取，得到所述航空发动机的振动谐波分量。

37、较佳地，所述角域重采样模块，还用于基于所述转速数据和第一时间序列计算所述航空发动机的转子角度，得到绝对角度值序列；其中，所述第一时间序列为所述转速数据的采样时间间隔；

38、基于所述振动数据、第二时间序列、所述绝对角度值序列和所述第一时间序列进行重采样计算，得到所述角域重采样振动序列；其中，所述第二时间序列为所述振动数据的采样时间间隔。

39、较佳地，所述角域重采样模块，还用于基于所述转速数据获取与所述转速数据对应的转速频率数据序列；

40、根据所述转速频率数据序列和所述第一时间序列计算所述航空发动机的转子角度，得到所述绝对角度值序列。

41、较佳地，所述角域重采样模块，还用于对所述转速频率数据序列进行升采样处理；

42、根据升采样处理后的所述转速频率数据序列和所述第一时间序列计算所述航空发动机的转子角度，得到所述绝对角度值序列。

43、较佳地，所述角域重采样模块，还用于基于每周期的预设采样点数确定角度间隔；

44、根据所述角度间隔和重采样总点数计算重采样等角度序列；

45、将所述绝对角度值序列和所述第一时间序列进行分段线性化后，计算与所述重采样等角度序列对应的第三时间序列；

46、将振动数据和第二时间序列进行分段线性化后，计算与所述第三时间序列对应的角域重采样振动序列。

47、较佳地，所述时域同步模块，还用于基于绝对角度值计算所述角域重采样振动序列的最大周期数和采集点数；

48、利用所述最大周期数和所述采集点数对所述角域重采样振动序列进行整周期截取，以获取整周期振动序列；

49、对所述整周期振动序列进行分段截取，并将分段后的所述整周期振动序列叠加求和得到时域同步平均处理后的角域重采样振动序列。

50、较佳地，所述振动分量提取模块，还用于对所述角域重采样振动序列进行傅里叶变换，得到幅频关系；

51、基于所述幅频关系和周期数计算得到所述航空发动机的振动谐波分量。

52、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现如上所述的航空发动机的振动谐波分量跟踪方法。

53、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的航空发动机的振动谐波分量跟踪方法。

54、本发明的积极进步效果在于：基于航空发动机转速数据和振动数据，再依次通过角域重采样处理和时域同步平均处理后，得到航空发动机的振动谐波分量，实现了实时的振动分量跟踪监测，解决了传统分析方法在发动机加减速过程中振动谐波分量跟踪误差大的问题，为出现的发动机振动故障提供决策依据和支撑，满足了航空发动机振动类故障的分析与诊断的应用需求。