Главная > Моделирование, обработка сигналов > Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях, Т.2
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Глава 22. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ДЛЯ АНАЛИЗА ВИБРАЦИЙ РОТАЦИОННЫХ МАШИНА

22.1. Общие положения

Различные конструкции могут испытывать механические воздействия, которые создаются либо ротационными машинами, являющимися их составной частью, либо жидкостями и газами, протекающими через них. Обычно ротационные машины возбуждают колебания, основная частота которых равна частоте их вращения. Жидкости и газы возбуждают случайные колебания или колебания, частота которых зависит от частоты вращения машин. Кроме того, при выполнении некоторой совокупности условий могут возникнуть явления нестабильности, например флаттер крыльев самолета и самоподдерживающиеся колебания лопастей турбин.

В настоящее время для описания вибрационного поведения конструкций широко используется метод частотного анализа, в котором амплитуды и фазы представляются как функции частоты.

В каких целях используется информация, полученная при обработке сигналов? Исследование поведения конструкции представляет большой интерес для теоретического описания, из которого можно получить модель этой конструкции. В теоретическом описании используются язык и логика математики в виде алгоритма расчетов на вычислительной машине.

Чтобы модель и конструкция были адекватны, необходимо согласовать их характеристики; параметрам, называемым входными, должны соответствовать выходные параметры. Сигналы

обрабатываются для того, чтобы получить некоторые величины, такие, как например, передаточные функции модели и конструкции. Именно на этом этапе используются методы обработки сигналов. Модель признается удовлетворительной, когда разность между величинами, полученными для модели и конструкции, равна или меньше некоторого порогового значения, которое рассматривается как мера качества описания.

Механические воздействия на конструкцию не всегда известны, поэтому неизвестными являются и амплитуды величин, определяющих эти воздействия. В качестве примера рассмотрим напряжения в лопастях турбин или несущих элементах моста. Они зависят от возмущающего аэродинамического поля, характеристики которого известны с большой неопределенностью и поэтому трудно предсказуемы при численном моделировании.

Мы получаем знания о поведении конструкции исходя из величин, часто выбираемых в зависимости от принятых предположений и ограничений, накладываемых на места размещения и рабочие характеристики датчиков. Эти результаты затем экстраполируются в область пороговых значений, за пределами которой надежность работы машины становится сомнительной. Определяя таким образом критические параметры работы машины, можно их использовать при обслуживании машин.

Современные методы анализа и измерительная аппаратура базируются в основном на использовании спектральных плотностей. Например, для ротационной машины, ротор которой имеет масляные или воздушные подшипники, амплитуды колебаний, соответствующие частотам в диапазоне от 0,3-0,5 N (N — частота вращения), должны быть малыми. Их возрастание приводит к нестабильности (хлестанию). Такая нестабильность является, как правило, разрушительной.

Обработка сигналов служит также для изучения конструкции. Наблюдение явлений, которые не находят сразу объяснения, помогает критически оценивать различные гипотезы, на основе которых строится теоретическое описание (модель). Эти наблюдения позволяют также вводить новые гипотезы.

Для инженеров и техников, которые на основе полученных результатов обработки сигналов должны оценить качество и надежность оборудования, погрешности измерения этих результатов должны быть малыми или по крайней мере известными. Отсюда вытекает важность тех методов обработки сигналов, которые связаны с определением ошибок.

Вибрации конструкций непосредственно связаны с акустическим излучением. Обработка сигналов позволяет установить связь между колебаниями и акустическими шумами. Этот аспект очень важен для контроля состояния окружающей среды.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление