应用改变窗长相位差校正法的发动机激励力测量方法
专利汇可以提供应用改变窗长相位差校正法的发动机激励力测量方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了应用改变窗长 相位 差校正法的 发动机 激励 力 测量方法，该方法是对发动机缸体表面或悬置点上的振动 加速 度 信号 离散 采样 之后，利用在 信号处理 中加不同时间长度的汉宁窗(Hanning)而产生的 相位差 ，求出发动机激励 频率 区间的信号频率误差用求出振动位移 频谱 中发动机真实激励频率f，以及幅值和相位信息，从而精确获得激励力测量公式中振动位移矢量值，结合其它已知的发动机参数，计算出激励力F(f)。本发明的提出可以解决发动机激励力测量中因缺乏准确相位信息，而需要求解复杂非线性方程的问题。，下面是应用改变窗长相位差校正法的发动机激励力测量方法专利的具体信息内容。
1.应用改变窗长相位差校正法的发动机激励力测量方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)坐标系建立与相关参数收集：利用发动机转动惯量实验台，测试出发动机质量m，发动机质心O，以O为原点建立坐标系O-XYZ，Y轴正向指向曲轴自由端，Z轴正向竖直向上，按右手定则确定X轴正向；再利用发动机转动惯量实验台测试出发动机绕坐标系X轴的转动惯量Jx、Y轴的转动惯量Jy、Z轴的转动惯量Jz、发动机对X轴和Y轴的惯性积Jxy、对Y轴和Z轴的惯性Jyz、对Z轴和X轴的惯性Jzx，组成发动机质量矩阵M；
(2)获取悬置复刚度矩阵：将发动机通过悬置支撑在发动机试验台架；确定发动机悬置个数h，h＝3或h＝3；在发动机的坐标系O-XYZ中，按照X方向由大到小的顺序给悬置标号，定义为第一悬置、第二悬置、…第h悬置，用弹性体测试系统对各悬置的复刚度特性进行测试，获得第一悬置的复刚度 第二悬置的复刚度 …第h悬置的复刚度 组成* * * *
悬置复刚度矩阵K ＝[K1 K2 …Kh ]；
(3)安装传感器：在发动机缸体表面或者悬置点的不同测试点上，安装L个三向加速度传感器，L≥3，每个测试点安装一个三向加速度传感器；传感器连接数据采集器，数据采集器连接便携式计算机；在发动机的坐标系O-XYZ中，按照X方向由大到小的顺序确定三向加速度传感器的坐标分别为[x1 y1 z1]、[x2 y2 z2]、…、[xL yL zL]；
(4)在发动机试验台架上，设定发动机以正常工作转速w运行，待工况稳定后，在10s～
30s内的采集时间，通过数据采集器采集和同步记录各测试点的X轴正向、Y轴正向和Z轴正向的振动加速度信号X1n、X2n…XLn；Y1n、Y2n…YLn；Z1n、Z2n…ZLn；其中X1n为第一测试点X轴正向采集的具有n个点的振动加速度信号序列，XLn为第L测试点X轴正向采集的n个点的振动加速度信号序列，Y1n为第一测试点Y轴正向采集的n个点的振动加速度信号序列，XLn第L测试点Y轴正向采集的n个点的振动加速度信号序列；Z1n为第一测试点Z轴正向采集的n个点的振动加速度信号序列，ZLn第L测试点Z轴正向采集的n个点的振动加速度信号序列；采样频率fs，采样点数N表示离散序列包含的数据点个数，其中n＝0、1、…、N-1，要p
求fs＝N＝2，P＝9或10，频率分辨率Δf＝fs/N＝1；
(5)根据公式 测量发动机激励力，其中：
激励力F(f)是指发动机在转
速w第η谐次激励频率f下，发动机X轴正向的激励力Fx(f)、绕X轴的激励转矩Mx(f)、Y轴方向的激励力Fy(f)、绕Y轴的激励转矩My(f)、Z轴方向的激励力Fz(f)、绕Z轴的激励转矩Mz(f)；
* * * *
K ＝[K1 K2 …Kh]
表示矩阵 的转置；
第η谐次激励频率f和其对应位移矩阵 通过如下方法确定：
选择发动机激励力分析的谐次η，η＝0.5、1、1.5、2、2.5或3；指定分析发动机转速w的第η谐次后，进行以下运算：
对第一测试点X轴正向采集的具有n个点的振动加速度信号序列X1n，加时间长度T＝
1的汉宁窗w(t)0≤t≤T，按照公式(1-1)进行N点快速傅里叶变换，得到幅值谱X1(f)；
对X1n加时间长度 汉宁窗w(t)0≤t≤T，按照公式(1-2)进行N/2点快速傅里叶变换(FFT)，得到幅值谱X2(f)；
根据发动机转速w，确定校正频率区间[f1，f2]，其中 取整数； 取
整数；
在校正频率区间[f1，f2]内，X1(f)的最高峰值对应频率fi，fi实部为R1(fi)，虚部为I1(fi)，相位为Φ1(fi)，幅值为y1(fi)；X2(f)的最高峰值频率fj，相位为Φ2(fj)；设校正频率区间[f1，f2]内最高峰值真实频率为f0，f0对应真实相位 真实幅值A0(f0)；设fi的频率误差为 fi与真实频率f0的差值 代人公式(1-3)，求出频率误差
计算真实频率f0
计算真实相位
汉宁窗的谱函数 根据公式(1-6)计算出校正后的幅值
A0(f0)，组成真实频率f0和对应的加速度矢量
对序列X2n…XLn；Y1n、Y2n…YLn；Z1n、Z2n…ZLn与振动加速度信号序列X1n进行同样的处理，分别得到发动机转速w第η谐次的激励频率f2x…fLx；f1y、f2y…fLy；f1z、f2z…fLz；
对于L个传感器测试点中的任意传感器H(1≤H≤L)，测得它的X方向的发动机激
励频率为fHx，对应加速度矢量为 测得Y方向的发动机激励频率为fHy，对
应加速度矢量为 测得Z方向的发动机激励频率为fHz，对应加速度矢量为
传感器H的X方向位移为dXH，Y方向位移为dYH，Z方向位移为dZH，由此获
得传感器H的位移矩阵：
L个传感器的激励频率 以及
对应的位移矩阵
2.根据权利要求1所述的应用改变窗长相位差校正法的发动机激励力测量方法，其特征在于：所述的曲轴自由端为曲轴连接皮带轮的一端。
3.根据权利要求1所述的应用改变窗长相位差校正法的发动机激励力测量方法，其特征在于：所述的发动机与支撑它的悬置接触点定义为悬置点。
4.根据权利要求1所述的应用改变窗长相位差校正法的发动机激励力测量方法，其特征在于：所述的正常工作转速w为750r/min至5500r/min；所述工况稳定是指发动机转速波动在20r/min以内。
5.根据权利要求1所述的应用改变窗长相位差校正法的发动机激励力测量方法，其特征在于：所述的发动机转动惯量实验台采用三线摆测试法实验台。
应用改变窗长相位差校正法的发动机激励力测量方法
技术领域
背景技术
发明内容
w第η谐次激励频率f下，发动机X轴正向的激励力Fx(f)、绕X轴的激励转矩Mx(f)、Y轴方向的激励力Fy(f)、绕Y轴的激励转矩My(f)、Z轴方向的激励力Fz(f)、绕Z轴的激励转矩Mz(f)；
传感器H的X方向位移为dXH，Y方向位移为dYH，Z方向位移为dZH，
提出应用改变窗长相位差校正法精确提取位移矩阵 中的频率、幅值和相位信息，改进了利用相位差方法来计算 的方法，避免了因利用相位差方法，将问题的求解变成了求解一个复杂的非线性超定方程，提高了求解的 的精度和效率，并提高了F(f)求解的简便性。
具体实施方式：
*
(2)中的悬置复刚度矩阵K，(3)中的测点坐标矩阵 当求发动机转速w的1谐次激励力时，代人f＝30.25HZ和 求
出发动机发动机转速w的1谐次激励力如表3所示；当求发动机转速w的2谐次激励力时，代人f＝60.5HZ和 求出发动
机发动机转速w的2谐次激励力如表4所示；
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