[發明專利]一種直升機機體振動信號的自適應處理方法

有效

• 申請號: 201610012377.8
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105628189B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 孫燦飛;彭德潤;龍海軍;段超
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司上海航空測控技術研究所
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 楊慧

本發明公開了一種直升機機體振動信號的自適應處理方法，包含以下步驟：1、對采集到的直升機機體振動信號進行信號濾波處理，得到濾波后的數字信號；2、對濾波后的數字信號進行重疊分段，對每個分段數據進行譜估計，獲得每個分段數據的振動頻率點的幅值和相位；步驟3、分別計算六個分段、七個分段、八個分段數據的振動頻率點的幅值和相位的累加平均；4、將三個平均值轉換為極坐標系，計算三點之間任意兩點的距離并取最大值，計算該最大值與八段平均值到極坐標零點距離的比值，如果比值小于等于5％，那么給出八段平均值作為測量結果。本發明可根據直升機振動環境的惡劣程度自適應的調節測量次數與測量時間，提高機體振動的測量精度。

技術領域

本發明涉及一種直升機機體振動信號的自適應處理方法，可應用于直升機等大型低轉速旋轉機械機體的狀態監控、動平衡調整、故障診斷與健康管理，屬于航空試驗與測試領域。

背景技術

直升機具有靈活方便的使用特點，在軍事及民用中發揮著越來越重要的作用，但是直升機機體振動不僅會造成機械結構的疲勞度，縮短飛機的使用壽命，而且使得空勤人員的執行效率降低和儀表設備失效等，嚴重時危及到機組人員的生命安全。因此，在直升機日常使用以及維護保養中必須對直升機機體振動進行準確測量和監控，為直升機飛行安全狀態監控、故障診斷以及健康管理提供信息來源。但直升機機體振動有其自身特殊性：1)由于直升機上不同的振源，不同的頻率及不規則的作用使得振動分析非常復雜；2)直升機由于其動力源和結構上特點使機體始終處于主旋翼和尾槳為主的強干擾源下作強迫振動。其振動的特點是：隨機信號上疊加其幾個強正弦信號，正弦信號的幅值又帶有隨機性；干擾頻率成分較復雜且主干擾源的頻率較低；機體剛體姿態頻率很低。這些特點決定現有的頻域傅里葉變換或時域濾波等處理方法難達到理想的測量效果，另外傳統方法對不同振動環境下信號處理方法一般相同，導致復雜振動環境下測量精度降低，而簡單振動環境下測量效率較低。因此需要一種根據直升機機體振動復雜程度的自適應信號處理方法，既保證測量精度又提高測量效率。

發明內容

針對已有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種直升機機體振動信號的自適應處理方法。

本發明的發明目的通過以下技術方案實現：

一種直升機機體振動信號的自適應處理方法，包含以下步驟：

步驟1、對采集到的直升機機體振動信號進行信號濾波處理，得到濾波后的數字信號；

步驟2、對濾波后的數字信號進行重疊分段，對每個分段數據進行譜估計，獲得每個分段數據的振動頻率點的幅值和相位；

步驟3、分別計算六個分段數據的振動頻率點的幅值和相位的累加平均、七個分段數據的振動頻率點的幅值和相位的累加平均、八個分段數據的振動頻率點的幅值和相位的累加平均，得到六段平均值、七段平均值、八段平均值；

步驟4、將六段平均值、七段平均值、八段平均值轉換為極坐標系，計算三點之間任意兩點的距離并取最大值，計算該最大值與八段平均值到極坐標零點距離的比值，如果比值小于等于5％，那么給出八段平均值作為測量結果；

步驟5、如果比值大于5％，繼續測量，增加下一分段數據，所有原有計算數據整體向左移動一分段，將新增的分段數據放置最右，重復執行步驟3、步驟4，直至比值小于5％給出測量結果。

優選地，所述信號濾波處理包含以下步驟：

步驟1.1、濾除采集到的直升機機體振動信號中的高頻噪聲和低頻氣動干擾，得到濾波模擬信號；

步驟1.2、以直升機機體振動信號的頻率的2的正整數次冪為采樣率對濾波模擬信號進行采樣，得到高頻數字信號；

步驟1.3、采用二級抽取的方式對高頻數字信號進行重采樣；

步驟1.4、對重采樣后的高頻數字信號先進行加窗處理，再與濾波器單位脈沖響應進行卷積，最終得到濾波后的數字信號。