结构行波功率流检测机理研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第46卷第6期汽轮机技术Vo1．46No．62004年12月TURBINETECHNOLOGYDec．20()4结构行波功率流检测机理研究谭平，程懋华(东南大学振动中心，南京210096)摘要：研究了基于差分方法检测扰动功率流的可行性，研究结果表明用密布的速度、加速度传感器和相应的检测电路就可以检测出结构某点的扰动功率流的数值，为机械振动控制提供了一种新方法。关键词：波导；测量；功率；扰动分类号：TM365；TB123文献标识码：A文章编号：1001-5884(2004)06-O441-03StudyonTravelingWavePowerFlo

2、wMeasurementinOneDimensionalStructureTANPing．CHENGMao—hua(VibrationCenter，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Abstract：Aresearchiscarriedoutonperturbationpowerflowmeasurementinone-dimensionalstructurebyspacedifer-encemethod．Itisshowedfromresearchresul~thatperturbationpowerflowaveragedensityinstr

3、ucturec,anbemeasuredoutbyme．-ISofonevelocity，one-accelerationsensoi~andcorrespondingdetectioncircuit．Keywords：waveguide；measurement；power；disturbance肼韭Ox4+mz=0(1)0前言OxOt结构上任一点的功率流为汽轮发电机转子、机床主轴等一维弯曲结构，在实际的P=Et[Y"g~一o4z)(2)＼工程结构中是很有代表性的常见结构，扰动在其上传播过功率流为一维结构弯曲横向位移z(，t)的空间和时间程，实际上是能量的传播过程。功率流是对扰动能量进行定导数

4、，时间导数可从检测到的时间历程获得，空间导数可根量描述和主动控制设计中极为有用的物理量，它同时包含力据差分方法获得，比如如果检测距离足够小，检测区域不存和速度两个结构振动参量，能够对扰动传播的规律给予完整在不连续因数，根据差分原理就能有足够的检测精度，下面的描述”。对被控结构进行动态响应控制，首先应该考虑阻分析二阶差分误差的大小。止扰动能量的传播，最好完全隔离扰动源使其不能向外辐射：lim业二垒能量，但这往往难于做到，作为一种补充办法，可在功率流传‘(△)‘播的路径上采取一些控制措施吸收一部分能量，减少扰动对当缸很小时，可用二阶差分近似代替下游的影响，因此在较复杂的杆系结构中确定功率流的关键路

5、径是很重要的，它能使控制达到事半功倍的效果。而在确丝(缸)：冬+D⋯((一定功率流传播的关键路径的过程中，仅仅靠检测结构的振动水平是不够的，因为这往往反映不出扰动能量的大小，在实二阶差分截断误差为二阶无穷小量，三阶差分截断误差际的大型结构中的主动控制中就需要能够测量出表明能量为三阶无穷小量。为了检测出=。处功率流的大小，在结密度分布的功率流，本文将对这方面的可行性进行探讨。构=。附近两边对称布置2个速度传感器，各传感器位于同一轴线上，且呈等间距△，其几何中心点‰空间差分有下列结果：1检测方法z(0，t)一÷(z2+z3)下面的讨论是针对一维弯曲结构的，它所要求测量的物出1，、理量是密布在一起的

6、运动学参量，只要传感器检测点布置在t)一段连续均匀的结构上，就能以一定精度检测出传感器中心z1，、一Z3¨)处功率流的大小，分析如下。结构的弯曲横向位移为z(x，t)，其波动方程为由于实际工程中更看重的是功率流的时间平均值，下面收稿日期：2003一l】一18基金项目：国家重点基础研究发展规划项目(编号：G19998020300)。作者简介：谭平(1965一)，男，博士，研究方向：机械设计及理论。维普资讯http://www.cqvip.com442汽轮机技术第46卷讨论其检测问题。<音>r=÷(两个函数a(t)和b(t)在时间窗内有值，而在时间窗外截断，其相应的傅立叶变换为a∽和6∽，两个实际

7、函数根据上式可以导出平均功率流的表示形式a(t)和b(t)的时间平均可表示为

r=一2El<~＼Oz立OxOt2>，．r1+∞一一r=上a(t)b(t)dt寺J．a(6‘(f)df其中，=詈是弯曲波相速度，应用差分法，在=。点左右(3)对称布置两个传感器，其间距为△，则弯曲谐波时间平均的其中，星号表示复共轭。根据傅立叶变换的微分性质功率流的差分可近似表示为⋯Fig(t)]=