本發(fā)明涉及液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測量領(lǐng)域以及信號(hào)處理，具體為一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域廣泛，工作環(huán)境惡劣，從開發(fā)到最終應(yīng)用都需要進(jìn)行大量的地面和高空模擬試驗(yàn)?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵是液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要、工作條件最惡劣的組件之一，渦輪泵工作異常是發(fā)動(dòng)機(jī)故障的主要來源，在試驗(yàn)現(xiàn)場測試中，由于測量的振動(dòng)信號(hào)主要由傳感器和采集設(shè)備獲得，振動(dòng)信號(hào)不僅包含渦輪泵工作的工頻信息，還混雜著高速旋轉(zhuǎn)所激起的振動(dòng)混疊和噪聲，所以不可避免的會(huì)受到現(xiàn)場環(huán)境噪聲、溫度、電磁干擾等的影響造成傳感器振動(dòng)信號(hào)的非線性輸出-零漂現(xiàn)象。
2、在火箭地面實(shí)驗(yàn)中，通常使用壓電傳感器來采集振動(dòng)信號(hào)，測試現(xiàn)場惡劣的環(huán)境條件會(huì)因串聯(lián)模式干擾、共模干擾、電氣噪聲、溫度、振動(dòng)等對(duì)測量信號(hào)產(chǎn)生干擾和噪聲，因此需要設(shè)置一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法，實(shí)現(xiàn)異常振動(dòng)的快速檢測。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法及系統(tǒng)，應(yīng)用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵故障檢測，提高了實(shí)驗(yàn)測量的加速度數(shù)據(jù)質(zhì)量并分析振動(dòng)特征，保證后續(xù)健康管理與零件級(jí)故障診斷。
2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
3、一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法，包括以下步驟：
4、步驟1、確定渦輪泵的振動(dòng)加速度信號(hào)的零漂數(shù)據(jù)；
5、步驟2、采用最大離散小波變換原理，確定振動(dòng)加速度信號(hào)的振動(dòng)趨勢，消除振動(dòng)趨勢將零漂數(shù)據(jù)回歸零基準(zhǔn)線以內(nèi)，得到重構(gòu)振動(dòng)加速數(shù)據(jù)；
6、步驟3、依據(jù)集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解原理，將步驟2得到的重構(gòu)振動(dòng)加速信號(hào)進(jìn)行eemd分解，得到重構(gòu)振動(dòng)加速數(shù)據(jù)的固有模態(tài)函數(shù)；
7、步驟4、依據(jù)希爾伯特原理，構(gòu)建eemd-hht模型對(duì)步驟3中的固有模態(tài)函數(shù)imf進(jìn)行變換，從而尋找突變位置完成渦輪泵的故障檢測。
8、優(yōu)選的，步驟1中對(duì)振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，以零線為基準(zhǔn)線，漂離基準(zhǔn)線的數(shù)據(jù)為零漂數(shù)據(jù)。
9、優(yōu)選的，所述頻域轉(zhuǎn)換的方法如下：
10、
11、其中，f為采樣頻率，ω為角頻率。
12、優(yōu)選的，步驟2中信號(hào)振動(dòng)趨勢的確定方法如下：
13、建立modwt模型，采用modwt模型對(duì)窗口內(nèi)的重構(gòu)振動(dòng)加速數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，得到相關(guān)能量最大占比的分解層，將該分解層作為信號(hào)振動(dòng)趨勢。
14、優(yōu)選的，所述modwt模型的表達(dá)式如下：
15、
16、
17、
18、
19、式中，為不同分辨率下modwt的近似系數(shù)和細(xì)節(jié)系數(shù)，gn,hn為低通濾波器和高通濾波器的系數(shù)，n為離散信號(hào)的長度。
20、優(yōu)選的，步驟3中確定固有模態(tài)函數(shù)的方法具體如下：
21、s3.1、確定重構(gòu)振動(dòng)加速信號(hào)的時(shí)序函數(shù)x(t)，識(shí)別時(shí)序函數(shù)x(t)的所有極值點(diǎn)；
22、s3.2、采用樣條插值法對(duì)時(shí)序函數(shù)的極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)分別進(jìn)行擬合，得到序函數(shù)對(duì)應(yīng)的上包絡(luò)線和下包絡(luò)線，確定上下包絡(luò)線的平均曲線，根據(jù)時(shí)序函數(shù)和平均曲線固有模態(tài)函數(shù)預(yù)分量；
23、s3.3、采用固有模態(tài)函數(shù)預(yù)分量代替時(shí)序函數(shù)，將上包絡(luò)曲線和下包絡(luò)曲線作為下次迭代的初始值，并重復(fù)步驟s3.2，直至固有模態(tài)函數(shù)預(yù)分量滿足設(shè)定條件時(shí)，得到第一個(gè)固有模態(tài)函數(shù)分量，以及剩余重構(gòu)振動(dòng)加速信號(hào)；
24、s3.4、重復(fù)步驟s3.1對(duì)剩余重構(gòu)振動(dòng)加速信號(hào)r1(t)繼續(xù)進(jìn)行eemd分解，直到rn(t)的值小于預(yù)先設(shè)定的值或者為某個(gè)單調(diào)信號(hào)時(shí)結(jié)束，得到多個(gè)固有模態(tài)函數(shù)分量形成固有模態(tài)函數(shù)imf。
25、優(yōu)選的，步驟4中對(duì)固有模態(tài)函數(shù)imf進(jìn)行變換，獲取時(shí)頻平面hilbert時(shí)頻譜圖，根據(jù)時(shí)頻譜圖確定突變位置。
26、一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法的系統(tǒng)，包括，
27、零漂數(shù)據(jù)模塊，用于確定渦輪泵的振動(dòng)加速度信號(hào)的零漂數(shù)據(jù)；
28、重構(gòu)模塊，用于采用最大離散小波變換原理，確定振動(dòng)加速度信號(hào)的振動(dòng)趨勢，消除振動(dòng)趨勢將零漂數(shù)據(jù)回歸零基準(zhǔn)線以內(nèi)，得到重構(gòu)振動(dòng)加速數(shù)據(jù)；
29、分解模塊，用于依據(jù)集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解原理，將重構(gòu)振動(dòng)加速信號(hào)進(jìn)行eemd分解，得到重構(gòu)振動(dòng)加速數(shù)據(jù)的固有模態(tài)函數(shù)；
30、檢測模塊，用于依據(jù)希爾伯特原理，構(gòu)建eemd-hht模型對(duì)固有模態(tài)函數(shù)imf進(jìn)行變換，從而尋找突變位置完成渦輪泵的故障檢測。
31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
32、本發(fā)明提供的供一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法，應(yīng)用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵故障檢測，采用最大離散小波(modwt)解決零漂問題，從尋趨勢、消除趨勢，綜合解決零漂問題，再以趨勢消除完成后的振動(dòng)加速信號(hào)，利用eemd對(duì)渦輪泵三個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行模態(tài)分解，進(jìn)而將分解得到的固有模態(tài)函數(shù)(imf)進(jìn)行hilbert-huang變換，構(gòu)造eemd-hht分析模型，分析渦輪泵信號(hào)能量突變特征，應(yīng)用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵故障檢測，提高了實(shí)驗(yàn)測量的加速度數(shù)據(jù)質(zhì)量并分析振動(dòng)特征，保證后續(xù)健康管理與零件級(jí)故障診斷。
1.一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法，其特征在于，步驟1中對(duì)振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，以零線為基準(zhǔn)線，漂離基準(zhǔn)線的數(shù)據(jù)為零漂數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法，其特征在于，所述頻域轉(zhuǎn)換的方法如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法，其特征在于，步驟2中信號(hào)振動(dòng)趨勢的確定方法如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法，其特征在于，所述modwt模型的表達(dá)式如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法，其特征在于，步驟3中確定固有模態(tài)函數(shù)的方法具體如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法，其特征在于，步驟4中對(duì)固有模態(tài)函數(shù)imf進(jìn)行變換，獲取時(shí)頻平面hilbert時(shí)頻譜圖，根據(jù)時(shí)頻譜圖確定突變位置。
8.一種執(zhí)行權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的故障檢測方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括，