现代信号处理方法及其在发动机振动信号分析中的应用

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1、西北工业大学硕士学位论文现代信号处理方法及其在发动机振动信号分析中的应用姓名：白江飞申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：吴亚锋20040301西北工业大学硕士论文摘要本文基于虚拟仪器的概念．应用数字信号处理的方法，开发完成了一套“发动机振动信号处理分析软件”。结合工程实际，本文在经典信号处理的基础上，详细讨论了信号的现代谱估计和时频分析算法理论及其实现方法，包括：参数谱估计、高阶谱、短时傅立叶变换和小波分析。该软件以LabWindows／CVI为开发平台，共包括九个模块：数据提取模块、预处理模块、稳态分析模块、跟踪滤波模块、时域分析模块、频域分析模块，现代处理方法模块、小波分析模块

2、、以及趋势分析模块；软件具有良好的人机交互界面，操作简便。功能齐备。该软件为发动机的振动信号处理分析提供了有效的工具，极大提高了工作效率。关键词；虚拟仪器现代谱估计时频分析航空发动机振动信号-l·西北工业大学硕士论文AbstractThethesiShasdevelopedasoftwareORvibrationSignalprocessinganalysiSofaero—engineapplyingtheconceptofVirtualInstrumentandthemethodofdigitalSignalprocessing．Intermsofpracticalrequirement，t

3、hethesisdiscussesthealgorithmandrealizationofmodernspectrumestimationandtime—frequencyanalysisindetai1。whichincludesparameterizedspectrumestimation，highorderspectra，shorttimeFouriertransformandwaveletanalysiS，basedontheclassicalSignalprocessing．ThesoftwareisdevelopedOntheplatformofLabWindows／CVlthat

4、includesninemainmodules：dataacquisition，pre—processing，stablestateanalysiS，trackingfilter，timedomainanalysis，frequencydomainanalysis，modernprocessingmethod，wavelettransformandtrendanalysis．Itisprovidedwithfriendlyman—machinecommunicationinterface，handyoperationandall～aroundfunctions．Inaword，thissoft

5、wareoffersapowerfultoolfortheanalysisofaero—enginevibrationsignalandenhancestheefficiencyofenginesignalanalvsiSalot．Keyword：VirtualInstrumentModernSpectrumEstimat．ionTime—FrequencyanalysisAero—engineVibrationSignal-II-西北工业大学硕士学位论文第一章绪论§1．1发动机振动问题航空发动机是飞机的核心，发动机故障在飞机故障中占有很大的比例，因此对发动机状态进行处理分析，对其使用寿命和安

6、全可靠性具有极其重要的意义。由于航空发动机是一种高速旋转的流体机械，其运行中的振动问题十分突出。无论是在新机的研制过程，还是定型机的使用中，均存在着不同程度的振动问题。在新机的研制试验过程中，由于设计中的考虑不足或制造中的工艺和装配问题，都会使得发动机在运行中产生振动；对于定型使用的发动机，尽管出厂前均实施了严格的转子平衡，并对主要部件进行了振动测试，但由于运输途中的磕碰，使用中的磨损、损伤及腐蚀，使得其振动品质不断恶化。振动轻则影响飞行员的操作，造成情绪紧张，重则损伤部件，减少发动机的使用寿命，危机飞行安全。据统计，发动机结构强度故障90％以上由振动导致或与振动有关。引起发动机振动的激振力有

7、很多种原因，既有转子不平衡，轴承、齿轮碰磨引起的机械激振力，亦存在着气体流动经发动机通道时产生的气体激振力及噪声导致的随机激振力。实际中导致发动机振动程度加剧的激振力主要表现为旋转件的不平衡力、气体的激振力，产生故障的部位则以转子、轴承和叶片为主。根据振动现象，振动故障大体分为：(1)仅在某一转速范围内的振动；(2)在几个转速范围内的振动(3)仅在小转速和大转速范围内的振动(4)加速时的振动(5)