[发明专利]一种压缩机管道脉动测试方法

权利要求书

1.一种压缩机管道脉动测试方法，包括以下步骤：

S1、在压缩机(10)进、出口两侧的管道(101)上分别选择两个端口，共四个端口，在所述四个端口处对应安装连接四个压力传感器(100)，所述压力传感器(100)的输出端通过导线与放大器(20)连接，所述放大器(20)的输出端通过信号线与数据采集仪电连接，所述数据采集仪和数据分析仪通过信号线电连接，所述数据分析仪与计算机(40)相连接；

S2、启动所述数据采集仪、数据分析仪和计算机(40)，在计算机(40)中输入设定压力传感器灵敏度；

S3、保持压缩机(10)不运转，在压缩机的管道系统上另加设一个外噪声源(19)，运用双声源法或双负载法创造两个不同的测试状态，接着使用数据采集仪(30)采集分别在两个不相关的测试状态下的四个端口处的脉动压力信号；

S4、数据分析仪则对采集到的脉动压力信号进行处理，所述处理过程为：采用傅立叶变换将采集的时域信号转换为频域信号，即可得到压力信号；

S5、分别将压缩机进、出口四个端口处的声压即压力信号代入(1)式中，其中上标‘′’表示其中一个测试状态，上标‘″’表示另一个测试状态，角标‘i’和‘o’分别表示压缩机进口和压缩机出口，角标‘+’和‘-’分别表示入射压力波和反射压力波，p为声压，得到散射元素为S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂的散射矩阵S，

$\left\{\begin{array}{cc}{p}_{o^{+}}^{\′}& p_{o^{+}}^{\′\′}\\ p_{i^{-}}^{\′}& p_{i^{-}}^{\′\′}\end{array}\right\}=\left[\begin{array}{cc}{S}_{11}& S_{12}\\ S_{21}& S_{22}\end{array}\right]\left\{\begin{array}{cc}{p}_{o^{-}}^{\′}& p_{o^{-}}^{\′\′}\\ p_{i^{+}}^{\′}& p_{i^{+}}^{\′\′}\end{array}\right\}---\left(1\right);$

S6、建立参考信号与(1)式中每一个状态向量分量的传递函数，所述传递函数是在零初始条件下，线性系统响应量的拉普拉斯变换与激励量的拉普拉斯变换之比；

对(1)式左右同时除以参考信号，并取它们的自谱和互谱，得到(2)式：

H_y＝SH_x(2)

上式中：

$H_x=\left[\begin{array}{cc}{H}_{r\·o^{-}}^{\′}& H_{r\·o^{-}}^{\′\′}\\ H_{r\·i^{+}}^{\′}& H_{r\·i^{+}}^{\′\′}\end{array}\right]---(2-1),$

$H_y=\left[\begin{array}{cc}{H}_{r\·o^{+}}^{\′}& H_{r\·o^{+}}^{\′\′}\\ H_{r\·i^{-}}^{\′}& H_{r\·i^{-}}^{\′\′}\end{array}\right]---(2-2),$

其中，H_r·x是从参考信号(r)到状态向量分量(x)之间的传递函数；若矩阵H_x的逆阵存在，则可以得到(3)式中的散射矩阵S：

$S=H_y{H}_x^{-1}---\left(3\right)$

则散射矩阵S的各个分量如下所示：

$S_{11}=(H_{r\·o^{+}}^{\′}{H}_{r\·i^{+}}^{\′\′}-H_{r\·o^{+}}^{\′\′}{H}_{r\·i^{+}}^{\′})/\det \left(H_x\right)---(4-1)$

$S_{12}=(H_{r\·o^{-}}^{\′}{H}_{r\·o^{+}}^{\′\′}-H_{r\·o^{-}}^{\′\′}{H}_{r\·o^{+}}^{\′})/\det \left(H_x\right)---(4-2)$

$S_{21}=(H_{r\·i^{-}}^{\′}{H}_{r\·i^{+}}^{\′\′}-H_{r\·i^{-}}^{\′\′}{H}_{r\·i^{+}}^{\′})/\det \left(H_x\right)---(4-3)$

$S_{22}=(H_{r\·o^{-}}^{\′}{H}_{r\·i^{-}}^{\′\′}-H_{r\·o^{-}}^{\′\′}{H}_{r\·i^{-}}^{\′})/\det \left(H_x\right)---(4-4)$

其中：

$\det \left(H_x\right)=(H_{r\·o^{-}}^{\′}{H}_{r\·o^{+}}^{\′\′}-H_{r\·o^{-}}^{\′\′}{H}_{r\·o^{+}}^{\′})---(4-5)$

S7、去掉外噪声源，仅在压缩机运转的情况下，测量压缩机进、出口四个端口处的脉动压力信号，测量所得值为p_i1、p_o1、p_i2、p_o2，并提出如下矩阵：

$R=\left[\begin{array}{cc}{R}_o& 0\\ 0& R_i\end{array}\right]---\left(6\right)$

(6)式中：分别是出口和入口处的反射系数；所述反射系数可以通过下式得到：

$R_o=H_{i^{+}o-}^{\′\′}/H_{i^{+}{o}^{+}}^{\′\′}---(6-1)$

$R_i=H_{i^{+}{i}^{+}}^{\′}/{H^{\′}}_{i^{+}i-}---(6-2)$

结合(6)式及关系式可以得到下式(7)：

p^s＝Cp(7)

或者：

$\left[\begin{array}{c}{p}_{o^{+}}^s\\ p_{i^{-}}^s\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{C}_{11}& C_{12}\\ C_{21}& C_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{p}_{o1}\\ p_{i1}\end{array}\right]---\left(8\right)$

(8)式中：C＝(E-SR)(E+R)^-1，E为单位矩阵，C矩阵中的各个参数如下：

C₁₁＝(1-R_oS₁₁)(1+R_o)^-1(8-1)

C₁₂＝-S₁₂R_i(1+R_i)^-1(8-2)

C₂₁＝-S₂₁R_o(1+R_o)^-1(8-3)

C₂₂＝(1-R_iS₂₂)(1+R_i)^-1(8-4)

将散射矩阵的元素S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂和测量所得值为p_i1、p_o1、p_i2、p_o2代入到(8)式中，即可得到压缩机的源特性向量p^s即和