[發明專利]一種用于渦軸發動機外置機匣傳感器布局方法

在審

• 申請號: 201910444930.9
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN110457730A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 林澤力;沈勇;王景霖;黃藍;單添敏;曹亮;其他發明人請求不公開姓名
• 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: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01L1/16
• 代理公司: 32203 南京理工大學專利中心
• 代理人: 朱顯國<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種用于渦軸發動機外置機匣傳感器布局方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1，將渦軸發動機外置機匣視為一段彎曲不規則的橫向梁，運用歐拉—貝努力方程建立彎曲橫向梁的運動方程；

步驟2，運用數值求解法求取該運動方程的前4階特征根；

步驟3，獲取對應各階的固有頻率，并得到與各階固有頻率對應的振型函數；

步驟4，在發動機外部結構處任意位置安裝壓電傳感器，通過外部的采集設備采集壓電信號，并將壓電傳感器測量到的信號作為應力信息，獲取應力與撓度的關系；

步驟5，運用熵信息理論，在頻域內結合響應信號的各階頻率信息量，計算各階頻率信息量沿彎曲梁的橫向的分布，從而確定傳感器的位置布局。

2.根據權利要求1所述的傳感器布局方法，其特征在于，步驟1運用歐拉—貝努力方程建立彎曲橫向梁的運動方程的具體方法如下：

設渦軸發動機的外置機匣為一段彎曲不規則的橫向梁，梁長為l，單位長度的質量為ρ，抗彎剛度EI，建立單位長度內橫向力坐標系，坐標x處微元dx在任一時刻的橫向力為p(x，t)，彎曲梁振動的運動方程為

式中，x和y代表的是單位長和對應的橫向力；

當p(x，t)≡0時：

y(x，t)＝Y(x)Y(t) (2)

所構建的振型函數為：

Y(x)＝c₁chβx+c₂shβx+c₃cosβx+c₄sinβx (3)

式中，c代表建立振型函數的系數，β是特征根。

3.根據權利要求1所述的傳感器布局方法，其特征在于：所述步驟3中獲取對應的各階固有頻率為：

式中，EI為抗彎剛度均值；β_i為四階特征根，此時的i取值為1～4；

得到與ω_i對應的振型函數為：

Y_i(x)＝chβ_ix-cosβ_ix+k_i(shβ_ix-sinβ_ix) (5)

式中：

4.根據權利要求1所述的傳感器布局方法，其特征在于：步驟4中，應力與撓度的關系為：

式中：t_b為梁的厚度，y″(x，t)為應力的二階求導。

5.根據權利要求1、2、3或4中任意一項所述的傳感器布局方法，其特征在于：所述步驟5中，引用信息熵的概念，在頻域內結合響應信號的各階頻率信息量，計算各階頻率信息量沿x軸的分布；

根據式(2)，式(6)簡化為：

σ(x)＝k*Y″(x) (7)

式中：k為常量；

根據應力信息的概率密度計算公式及式(7)，應力信息的概率密度為：

式中，Y_i″指的是橫向二階求導橫向力二階求導；

根據式(6)應力信息熵為：

式中，指的是n階橫向力。