[发明专利]一种喷管喉径瞬变值的测试方法及系统

权利要求书

1.一种喷管喉径瞬变值的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取火箭发动机工作前、后喷管喉径的尺寸及工作过程的声压信号，所述声压信号为：

x(t)＝s(t)+n(t)

其中，t为时间变量，s(t)为火箭发动机射流噪声产生的声压信号，n(t)为测试电路噪声；

根据所述声压信号构建所述声压信号的瞬时频率随时间变化的第一函数模型；

根据所述声压信号的瞬时频率随时间的变化和所述火箭发动机工作前、后喷管喉径的尺寸，构建所述声压信号的瞬时频率随所述喷管喉径尺寸变化的第二函数模型；

通过联立所述第一函数模型和所述第二函数模型得到所述喷管喉径尺寸随时间的变化关系，进而得到所述喷管喉径瞬变值的动态规律；

通过联立所述第一函数模型和所述第二函数模型得到所述喷管喉径尺寸随时间的变化关系如下：

其中，r为喷管喉径尺寸，d₁为火箭发动机工作前喷管喉径的尺寸，d₂为火箭发动机工作后喷管喉径的尺寸，f₁为高点频率，f₂为低点频率，STFT_x(t,f)为时频分析的结果，t为时间变量，f为声压信号的瞬时频率。

2.根据权利要求1所述的喷管喉径瞬变值的测试方法，其特征在于，根据所述声压信号构建所述声压信号的瞬时频率随时间变化的第一函数模型具体包括：

采用短时傅里叶变换对所述声压信号进行时频分析，得到所述声压信号的时频能量谱分布，所述时频分析的公式如下：

其中，STFT_x(t,f)为时频分析的结果，x(τ)表示τ时刻的声压信号，g(t)为移动窗函数，g*(τ-t)是窗函数g(t)偏移τ后的共轭函数，τ为窗函数的时间偏移量，^*表示函数的共轭，t为时间变量，f为声压信号的瞬时频率，j为复数单位；

对所述时频能量谱进行最大能量脊线提取，得到所述声压信号的瞬时频率随时间的变化曲线；

根据所述变化曲线得到所述第一函数模型，所述第一函数模型如下：

其中，F₁(t)为声压信号的瞬时频率随时间变化的第一函数模型，STFT_x(t,f)为时频分析的结果，t为时间变量，f为声压信号的瞬时频率。

3.根据权利要求1所述的喷管喉径瞬变值的测试方法，其特征在于，根据所述声压信号的瞬时频率随时间的变化和所述火箭发动机工作前、后喷管喉径的尺寸，构建所述声压信号的瞬时频率随所述喷管喉径尺寸变化的第二函数模型具体包括：

根据所述声压信号的瞬时频率随时间的变化曲线，获得所述声压信号的瞬时频率在线性下降区的高点频率和低点频率，在所述高点频率时刻，喷管喉径对应为所述火箭发动机工作前的尺寸，在所述低点频率时刻，喷管喉径对应为所述火箭发动机工作后的尺寸；

根据所述火箭发动机工作前、后喷管喉径的尺寸以及所述声压信号的瞬时频率在线性下降区的高点频率和低点频率，构建所述声压信号的瞬时频率随所述喷管喉径尺寸变化的第二函数模型，所述第二函数模型如下：

其中，F₂(r)为声压信号的瞬时频率随喷管喉径尺寸变化的第二函数模型，r为喷管喉径尺寸，d₁为火箭发动机工作前喷管喉径的尺寸，d₂为火箭发动机工作后喷管喉径的尺寸，f₁为高点频率，f₂为低点频率。