[发明专利]基于叶端定时和改进多重信号分类的叶片裂纹辨识方法

权利要求书

1.一种基于叶端定时和改进多重信号分类的叶片裂纹辨识方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤(S1)中，对叶片振动形式进行分析，得到基于复指数信号的叶片振动模型：其中，x(t)为叶片振动位移，a_k，f_k，分别是第k个频率分量的幅值、频率和相位，w(t)为高斯白噪声，e为目然带数；

第二步骤(S2)中，将单个叶片一转的信号作为单元，进行单元内非均匀采样以及单元间均匀采样的非均匀传感器布局叶端定时采样，基于所述采样建立改进多重信号分类的快拍矩阵结构：X＝[x(1) x(2)…x(Q)]，其中，X为快拍矩阵，x(q)代表第q个快拍，Q代表快拍的总个数，

x(q)＝[x(t_(q-1)J+1) x(t_(q-1)J+2)…x(t_(q-1)J+M)]^T，其中，M为该快拍的元素个数，满足下式：mod(M，J)＝0，mod为取余操作，t_(q-1)J+1、t_(q-1)J+2、t_(q-1)J+M分别表示第q个快拍的第1、2、M个位移对应的时间，下标(q-1)J+1、(q-1)J+2、(q-1)J+M表示采样时间的编号，J为叶端定时传感器个数，T为矩阵转置，快拍矩阵中相邻两个快拍具有M-J个重合的叶片位移信号，

第三步骤(S3)中，构建快拍矩阵的协方差矩阵：叶片振动信号有K个频率分量，对协方差矩阵进行特征值分解得到信号子空间和噪声子空间，噪声子空间为：u＝[u_K+1 u_K+2…u_M]，

第四步骤(S4)中，根据传感器布局形式构建导向矢量：

其中w为导向矢量对应的频率，基于信号子空间和所述噪声子空间的正交性得到任一频率的伪谱幅值：设定频率搜索区间和搜索步长计算得到叶片振动信号的伪谱，

第五步骤(S5)中：对带裂纹叶片和正常叶片进行三维建模，对其进行有限元分析得到固有频率；将同一叶片多重信号分类的伪谱与有限元分析的固有频率进行纵向比较，将不同叶片的伪谱进行横向比较，基于所述纵向比较和横向比较对叶片进行裂纹识别。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，第一步骤(S1)中，基于传感器安装误差，叶片到达触发阈值误差和转速误差立复指数频率分量加高斯白噪声的叶片振动信号模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，当叶片转动通过传感器时，反射光强增加导致电路产生一个矩形脉冲信号，捕获该脉冲的到达时间为叶片的到达时间。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，叶端定时传感器沿周向安装于机匣之上。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，叶片转动在测量周期内转速恒定。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤(S3)中，特征值占比98％之前的特征向量为信号子空间，剩余向量构成噪声子空间。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，第四步骤(S4)中，根据传感器夹角以及转速构建导向矢量。