[發(fā)明專利]一種測量細長軸轉子內(nèi)阻尼的方法

有效

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• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106895971B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 鄭世強;陳誠;劉剛;韓邦成;王燦
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

技術領域

本發(fā)明涉及一種測量轉子內(nèi)阻尼的的方法，尤其涉及一種精確測量細長軸轉子內(nèi)阻尼的方法。

背景技術

磁懸浮電機技術的日趨成熟，其應用也越來越廣泛，比如在航空航天領域的磁懸浮飛輪、磁懸浮控制力矩陀螺，在工業(yè)生產(chǎn)中的高能量密度電機，在清潔能源領域的磁懸浮空氣壓縮機、分子泵等。磁懸浮電機能夠廣泛應用主要是因為其具有高轉速、無接觸、無摩擦、使用壽命長等優(yōu)點，關鍵技術是采用了細長軸控制支承轉子高速穩(wěn)定運轉。因而細長軸轉子在整個系統(tǒng)中尤為重要，精確測量轉子的各項參數(shù)是很重要的，對于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性都產(chǎn)生重大影響。

目前，測量轉子內(nèi)阻尼，主要有半功率帶寬法、修正半功率帶寬法以及模態(tài)擬合法。由于半功率帶寬法和修正半功率帶寬法在頻域內(nèi)進行，必須進行FFT變換，能量泄漏無法避免，導致影響測量轉子內(nèi)阻尼的精度。同時模態(tài)擬合法需要良好的工作條件，比如激勵條件充分、很好的信噪比、足夠的頻率分辨力，并且，模態(tài)擬合法實施困難，對設備有很高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，利用振動加速度傳感器，再通過示波器的分析處理，提高了測量細長軸轉子內(nèi)阻尼的精度和效率，并且降低了方法實施的難度。

本發(fā)明的技術解決方案是：一種測量細長軸轉子內(nèi)阻尼的方法，包括以下步驟：

(a)錘擊靜態(tài)水平放置的細長軸轉子，貼裝在轉子表面的振動加速度傳感器檢測到振動信號，采集振動加速度傳感器輸出信號X_OUT和Y_OUT，采集的信號分別經(jīng)過低通濾波電路后以差動形式接入放大電路，輸出電壓U_OUT。X_OUT和Y_OUT為振動傳感器采集的原始信號，U_OUT為輸出的電壓信號，直接連入示波器中。

(b)示波器將電壓信號U_OUT進行處理，處理成以周期為T_d的余弦信號，可以測出余弦信號的峰值，并且模態(tài)頻率ω_n可直接由示波器讀出，因為示波器處理之后的信號單位為dBV，即將電壓信號轉化為分貝信號，因而，讀出示波器第i個周期最大模態(tài)振幅U_{dB_i}和對應時間T_i以及第i+1個周期最大模態(tài)振幅U_{dB_i+1}和對應時間T_i+1，確定第i個周期最大模態(tài)振幅U_{dB_i}與第i+1個周期最大模態(tài)振幅U_dB__i+1之差的絕對值為ΔU_dB，并且如下式所示：

ΔU_dB＝|U_{dB_i}-U_{dB_i+1}|

其中i＝1，2，3，……，N，N為示波器采樣點數(shù)，第i個周期最大原始模態(tài)振幅U_i，即未進過示波器處理的第i個周期的最大電壓峰值，可用下式表示：

20lgU_i＝U_{dB_i}

其中第i+1個周期最大原始模態(tài)振幅U_i+1，即未進過示波器處理的第i+1個周期的最大電壓峰值，可用下式表示：

20lgU_i+1＝U_{dB_i+1}

其中：T_d為兩個峰值之間的時間差，即余弦信號周期，可用下式表示：

T_d＝T_i+1-T_i

(c)測出的ΔU_dB＝|U_{dB_i}-U_{dB_i+1}|經(jīng)過以下算法公式，可直接求出內(nèi)阻尼公式如下：

轉子脈沖響應如下：

其中：A為脈沖響應幅值；ζ為轉子內(nèi)阻尼；ω_n為模態(tài)頻率；t_i為時間；θ是脈沖響應的相位角。

第i個周期最大原始模態(tài)振幅U_i，如下式所示：

第i+1個周期最大原始模態(tài)振幅U_i+1，如下式所示：

將U_i和U_i+1相比可得：

兩邊取對數(shù)可得：

化簡上式可得：