基于虚拟仪器的叶尖定时采集系统的研究

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1、中图分类号：TH133.3论文编号：102870516-S149学科分类号：080203硕士学位论文基于虚拟仪器的叶尖定时采集系统的研究研究生姓名时辰学科、专业机械设计及理论研究方向动态测试与信号处理指导教师岳林教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringStudyonVirtualInstrumentforBladeTip-timingAcquiringSystemAThesis

2、inMechanicalDesignandTheorybyShiChenAdvisedbyProf.YueLinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016摘要旋转机械是我国国民经济和国防事业当中有着广泛应用的机械设备，而作为其核心部件的旋转叶片的性能直接影响这个系统的安全性和稳定性。分析和监测叶片振动信号是一种维护叶片安全性能的有效方法。本文采用虚拟仪器技术搭建了基于叶尖定时原理（BladeTip-timing）的叶尖定时采集系统对旋转叶片的振动性能参数进行采

3、集以及分析并且进行了深入的研究。论文最后完成了相关的叶片振动性能测试实验，实验结果显示采集系统搭建正确。论文主要内容如下：（1）首先，介绍了旋转叶片的结构与受力分析，分析了叶片的分类和类型，叶片振动的固有频率以及叶片振动的坎贝尔图。从理论上了解了旋转叶片的振动特征，其次介绍了叶尖定时测振原理。然后介绍了本文所搭建的叶尖定时测振系统的构成，包括使用的叶尖定时传感器以及所用的高速数据采集卡等设备。（2）根据虚拟仪器的设计步骤来设计开发叶尖定时采集系统。首先对虚拟仪器需求分析进行了划分，其次依据需求分析进行系统框架设计、主界面设计及各功能模块设计；然后分开介绍各功能模块，最终形成具有良好的有着人机交

4、互能力特点的虚拟仪器测试系统；其后根据测试用例对各设计模块进行测试，验证了各功能模块的编程正确性，达到了预期效果。（3）虚拟仪器叶尖定时采集系统应用于实验室现有的叶片转子实验台进行叶片性能测试实验，结果表明系统实现了预期目标，证明了该虚拟仪器的实用性和正确性。关键词：叶尖定时，虚拟仪器，振动，旋转叶片，LabVIEWIABSTRACTRotatingmachinery，asthekeyequipmentwhichhasbeenwidelyusedinnationaleconomyandnationaldefenseprojects.Theperformanceofrotatingbladesa

5、ffectsthesecurityandcredibilityofrotatingmachinery.Therermoreanalyzingandmonitoringvibrationsignalsoftherotatingbladesisaneffectivemethodfordetectingthefaultsofblades.Thepaperfocusonusingvirtualinstrumenttodesignprofessionalinstrumentcalledbladetip-timingsystemwhichbasedonBladeTip-timingmethodanditi

6、susedtoanalysisthevibrationperformanceparameters.Afterdesigningandaccomplishingthetestingexperiment,goodresultshasbeenobtainedwhichvalidatethecorrectnessofthesystem.Themainworkofthethesisisasfollows:（1）Firstly,thispaperintroducesthemechanismandforceanalysisofbladesandtypesofblades.Naturalfrequencyof

7、bladehasbeenintroducedandvibrationalmodelhasbeensetupbyvibrationtheory.Thuswegetthecambelgraphofrotatingblade.NexttheBladetip-timingtheoryhasbeenintroduced.Thebladetip-timingsystemincludesensors,dataa