[发明专利]船用螺旋桨叶片水弹性振动的压电抑振系统及抑振方法

权利要求书

1.船用螺旋桨叶片水弹性振动的压电抑振系统，其特征在于，所述压电抑振系统包括螺旋桨叶片、装设在螺旋桨叶片叶梢的压电传感作动集成片、激光测振仪、频谱分析仪、计算机、信号处理及A/D转换模块、单片机、幅值比较及D/A转换模块、反向激励信号模块、电荷放大器以及压电分流电路，其中，所述压电传感作动集成片包括设置在中心位置处的压电传感片和均匀环绕所述压电传感片设置的压电作动片，所述压电作动片用于产生反向振动信号来抵消螺旋桨叶片的部分振动，所述压电传感片用于监测螺旋桨叶片及所述压电作动片的振动情况并以电信号的方式传递给所述信号处理及A/D转换模块；所述信号处理及A/D转换模块用于处理所述电信号，并将所述电信号作A/D转换操作；

所述激光测振仪与所述压电作动片和所述频谱分析仪连接，所述激光测振仪用于采集所述螺旋桨叶片的振动信号并将所述振动信号发送至所述频谱分析仪，所述频谱分析仪还与所述压电传感片和所述计算机相连，用以处理所述电信号与所述振动信号，并通过所述计算机进行显示和处理；

所述幅值比较及D/A转换模块与所述压电分流电路、反向激励信号模块和所述单片机连接，所述压电分流电路连接所述压电作动片，所述压电分流电路用于实现对所述螺旋桨叶片的被动抑制操作；所述电荷放大器与所述反向激励信号模块和所述压电作动片连接，所述反向激励信号模块用于发出反向激励信号至所述电荷放大器，并由所述电荷放大器放大后作用于所述压电作动片实现对所述螺旋将叶片主动抑制操作；所述单片机连接所述信号处理及A/D转换模块和计算机，所述单片机将所述信号处理及A/D转换模块处理后的所述电信号传递至所述幅值比较及D/A转换模块，由所述幅值比较D/A转换模块对所述电信号的幅值AT与所述幅值比较D/A转换模块内设定的幅值大小区域[Am,AC]作比较和D/A转换操作，同时由所述计算机对经过所述单片机的所述电信号的数据进行采集和存储。

2.根据权利要求1所述的船用螺旋桨叶片水弹性振动的压电抑振系统，其特征在于，所述压电分流电路上包括串联连接的可变电阻R_P和可变负电容-C_r以及电子开关，所述可变电阻R_P和可变负电容-C_r用于消耗所述螺旋桨叶片振动产生的能量。

3.根据权利要求1所述的船用螺旋桨叶片水弹性振动的压电抑振系统，其特征在于，所述压电传感作动集成片与所述螺旋桨叶片具有相同的外轮廓，所述压电传感作动集成片为仿螺旋桨叶片结构。

4.根据权利要求1所述的船用螺旋桨叶片水弹性振动的压电抑振系统，其特征在于，所述压电传感片为圆形结构，所述压电作动片为不规则形状，所述不规则形状均匀分布设置在所述圆形结构上。

5.船用螺旋桨叶片水弹性振动的压电抑振系统的抑振方法，应用于权利要求1～4任一项所述船用螺旋桨叶片水弹性振动的压电抑振系统，其特征在于，所述抑振方法包括步骤：

S1、在所述幅值比较及D/A转换模块中设定大小为[A_m,A_C]的幅值区域；

S2、控制所述螺旋桨叶片转动，通过所述激光测振仪测量所述螺旋桨叶片振动信号，并传递至所述频谱分析仪，并由所述计算机进行分析处理；同时，由所述信号处理及A/D转换模块接收所述压电传感片监测得到的电信号并做分析和A/D转换操作后传递至所述单片机；

S3、所述单片机将所述电信号传递至所述幅值比较及D/A转换模块，并比较所述电信号的幅值A_T与设定幅值大小区域[A_m,A_C]的大小，根据比较结果选择对所述螺旋桨叶片的抑振方式。

6.根据权利要求5所述的船用螺旋桨叶片水弹性振动的压电抑振系统的抑振方法，其特征在于，在步骤S3中，若A_mA_TA_C，则所述单片机控制所述压电分流电路抑制所述螺旋桨叶片的振动，实现对所述螺旋桨叶片的被动抑制；若A_TA_C，则所述单片机控制所述反向激励信号模块发送激励信号，并通过所述电荷放大器放大后抑制所述螺旋桨叶片的振动，实现对所述螺旋桨叶片的主动抑制。