基于葉端定時的轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動監(jiān)測方法及系統(tǒng)研究*

翟功濤 王維民 陳子文 邵 星

（北京化工大學(xué)高端機械裝備健康監(jiān)控與治愈化北京市重點實驗室）

0 引言

扭轉(zhuǎn)振動是旋轉(zhuǎn)機械軸系的一種基本振動形式，其產(chǎn)生原因是軸系旋轉(zhuǎn)過程中來自外部或內(nèi)部的力矩發(fā)生變化，如驅(qū)動力矩，交變負載力矩變化等[1]。近年來,由于變頻電機的大量應(yīng)用，一方面變頻器會產(chǎn)生大量的諧波激勵，再一方面轉(zhuǎn)速的變化使得工作轉(zhuǎn)速容易接近扭轉(zhuǎn)臨界轉(zhuǎn)速，從而使得扭轉(zhuǎn)振動導(dǎo)致的故障及事故更加突出。圖1為軸系扭振造成的疲勞裂紋[2]。

圖1 扭振造成的疲勞斷裂Fig.1 Fracture caused by torsional vibration

扭振的測量就是要獲得旋轉(zhuǎn)軸因交變力矩引起的角速度變化或測量點的弧長變形（或扭角）及扭振角頻率的變化規(guī)律[3]?，F(xiàn)階段，隨著科技的進步和軸系扭振原理研究的不斷深入，軸系扭振監(jiān)測的方法和設(shè)備都有了很大的進步，扭轉(zhuǎn)振動測量[4]也發(fā)展到了一個成熟的階段。但扭振信號的拾取精度、數(shù)據(jù)分析方法的有效性、扭振監(jiān)測系統(tǒng)的實時性都亟待進一步的提高，尤其在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，如何便捷、準確的進行扭轉(zhuǎn)振動的測量是目前需要繼續(xù)研究的問題[5-6]。而隨著大型機組結(jié)構(gòu)的日趨緊湊化，開發(fā)新的扭振測量方法和多功能一體化的測試系統(tǒng)就顯得尤為重要?，F(xiàn)在旋轉(zhuǎn)機械測量扭振的方法按照信號的獲取方式一般可以分為直接測量法和間接測量法，直接測量法按照傳感器是否與被測軸接觸又能分為接觸法和非接觸法。接觸測量法獲得旋轉(zhuǎn)軸扭振信號的方式是通過在被測軸上安裝傳感器，扭振信號通過電滑環(huán)外接引線或者無線的方式來傳遞扭振信號。非接觸法測量可分為測齒法和新發(fā)展的激光測量法。測齒法主要包括相位差法、頻率計數(shù)法和脈沖時序計數(shù)法[7]。旋轉(zhuǎn)編碼器是這類測量中精確度最高的設(shè)備，通常使用適配器連接到旋轉(zhuǎn)軸自由端。間接測量法主要用于傳感器不易安裝的環(huán)境，定子電流法[8]就是其中的一種。在轉(zhuǎn)軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，電機定子的電流的幅值會被扭振信號調(diào)制，通過電信號進行頻譜分析和電流信號的解調(diào)分析，得到被測軸的扭振特性信息[9-10]。

本文研究的內(nèi)容是在葉端定時法監(jiān)測葉片振動的基礎(chǔ)上，開發(fā)軸系扭轉(zhuǎn)振動的測量算法。系統(tǒng)利用葉片振動監(jiān)測設(shè)備實現(xiàn)對軸系扭振的測量，豐富了設(shè)備的功能，提高了實驗的效率。通過模擬仿真和實驗驗證兩種方式確定該方法在實際測量中有效可行。

1 扭振測量基本原理

扭轉(zhuǎn)振動測量的方法中，脈沖時序計數(shù)法實施簡便、可行性和測量精度均較高。本系統(tǒng)采用的是非接觸測量法中的脈沖時序法。系統(tǒng)基于葉片振動測量的硬件設(shè)備開發(fā)設(shè)計，等分的葉輪葉片可以產(chǎn)生理想的脈沖信號，所以選用脈沖時序計數(shù)法最為合適。測量結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 脈沖時序計數(shù)模型Fig.2 Pulse timing counting model

在被測軸上有等分機構(gòu)的情況下將傳感器正對等分機構(gòu)安裝，再確定一個凸起或凹陷作為鍵相，傳感器對準等分機構(gòu)和鍵相安裝，用以獲得脈沖信號。實驗測試基于葉端定時法[11-12]，利用葉片振動監(jiān)測實驗臺現(xiàn)有硬件設(shè)備監(jiān)測軸系的扭振。其基本原理為通過測取葉片脈沖序列得出葉片實際的到達時間與理論到達時間的差值來反映軸系的扭振大小。系統(tǒng)的扭振測量原理如圖3所示：

圖3 扭振測量原理圖Fig.3 Schematic diagram of torsional vibration measurement

當(dāng)軸系不發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，相鄰葉片到達的時間差相同。軸系發(fā)生扭振時，每個葉片的到達時間發(fā)生變化，超前為正滯后為負，導(dǎo)致相鄰葉片的實際到達時間差發(fā)生改變，這個差值就反映了扭振的變化，再將時間差值經(jīng)過相應(yīng)的換算就能獲得軸系扭振的角位移。因此，只要測出每相鄰葉片之間的脈沖時間差的變化，就可以得到軸系的扭振。

1.1 葉片厚度加工誤差影響分析

實際葉片厚度存在加工誤差，即使軸系無扭振，也會導(dǎo)致葉片到達時間的差異，從而影響扭振大小。所以不妨先進行一番假設(shè)，假定葉片的厚度存在誤差，通過計算分析其對葉片扭轉(zhuǎn)角速度的影響。驗證如下：

本實驗臺葉輪直徑D=138mm，葉頂周長C=138πmm，葉片個數(shù)Z=32。設(shè)軸系平均角速度ωr=157.1rad/s，假設(shè)某葉片此時葉尖扭振位移弧長為L=0.1mm（此葉片無加工誤差）。計算當(dāng)葉片厚度加工誤差為20μm對此時扭振大小的影響。葉片厚或薄反映到扭振位移的數(shù)值上只是正負的區(qū)別，對誤差影響的百分比無影響。為了方便計算，假設(shè)此誤差使得葉尖扭振位移弧長增加了20μm。即具有加工誤差的扭振位移弧長：

L1=0.1+0.02=0.12mm

經(jīng)過每兩個葉片時間tT為：

扭轉(zhuǎn)角速度ωt為：

當(dāng)葉片無誤差時扭轉(zhuǎn)角速度ωt0為：

葉片厚度誤差為20μm時扭轉(zhuǎn)角速度ωt1為：

因為扭振信息可以分解為一系列頻率和幅值不同的簡諧分量，所以被測軸截面的角位移可以表示為：

式中Ak，ωk和θk分別代表在第k個簡諧分量中，振動的幅值、角頻率和振動的初始相位。所以此時轉(zhuǎn)軸的瞬時角速度ω為平均角速度和扭振角速度的迭加：

無加工誤差和加工誤差為20μm的葉片的瞬時角速度ω0，ω1分別為：

表1 葉片厚度誤差對扭振大小的影響Tab.1 The influence of blade thickness error on torsional vibration

由表1中 ωt0，ωt1結(jié)果對比可知，當(dāng)角速度為157.1rad/s時，編號2存在20μm加工誤差的葉片相較于無加工誤差的編號1造成扭轉(zhuǎn)角速度差0.05rad/s，誤差為0.05/157.48=0.03%，遠小于0.1%。所以微小的加工誤差對扭轉(zhuǎn)角速度的影響忽略不計。視葉輪葉片厚度相同，相鄰葉片之間弧長相等。恒速下無扭振時，每相鄰葉片的脈沖時間間隔相同。

1.2 葉片振動對扭振測量的影響分析

本扭振測量系統(tǒng)是基于葉端定時法，需要分析葉尖周向振動對扭振大小的影響。下面通過MATLAB建立轉(zhuǎn)速波動方程來模擬仿真葉片振動對扭振測量的影響。

1.2.1 軸系扭轉(zhuǎn)振動模型建立

由于扭振的存在，即使在平穩(wěn)工況，軸系的轉(zhuǎn)速也不是一個恒定的值，它還包含由扭振引起的轉(zhuǎn)速波動成分，在平穩(wěn)工況下軸的瞬時角速度表示為：

建立由扭振引起的轉(zhuǎn)速波動方程ωt為：

其中，平均角速度為ωr=219.9rad/s，轉(zhuǎn)速波動幅值rad，轉(zhuǎn)速波動頻率5.4Hz，即：

對扭振引起的轉(zhuǎn)速波動方程ωt作圖，得圖4。

圖4 扭振引起的轉(zhuǎn)速波動方程Fig.4 Rotational speed wave equation caused by torsional vibration

對公式（5）積分得到扭轉(zhuǎn)振動角位移θt：

即：

1.2.2 葉尖周向振動模型建立

對于單自由度葉片的振動模型，可以通過MATLAB中的Simulink模塊進行建模仿真。在單自由度振動系統(tǒng)中葉片之間無耦合，通過對單個葉片進行仿真分析來研究整體葉片的振動情況。葉片的仿真模型參數(shù)設(shè)置如表2所示。

表2 葉片參數(shù)設(shè)置Tab.2 Blade parameters setting

根據(jù)表2建立以角速度表示的葉尖周向振動方程為：

將振動方程ωT對t進行積分得到振動角位移表示的振動方程θT：

1.2.3 葉尖振動關(guān)聯(lián)軸的扭轉(zhuǎn)振動模型的建立

在前兩小節(jié)已經(jīng)分別建立了軸系扭轉(zhuǎn)振動模型和葉尖周向振動模型，現(xiàn)將兩個振動模型的振動角位移方程疊加，得到一個葉尖周向振動關(guān)聯(lián)軸扭轉(zhuǎn)振動的角位移方程θk。

將上式得到的θk標定為第一個葉片的振動角位移方程θk1，即θk1=θk。葉輪的32個葉片間隔相等，每相鄰葉片相隔等間距θj：

第i個葉片的振動角位移方程θki表示為：

即：

當(dāng)θki=2kπ時求得的值即為第i個葉片在第k圈經(jīng)過傳感器的脈沖時間tki。其中i表示葉片編號，k代表葉片轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，即令：

分別畫出θki，θ=2kπ的方程曲線（注：圖5中曲線包含波動轉(zhuǎn)速成分），并截取k=1、k=2時兩曲線相交的部分，如圖5所示。

圖5 模擬仿真葉片脈沖時間序列Fig.5 Simulated blade pulse time series

兩曲線的交點表示脈沖時間tki，通過兩方程聯(lián)立我們得到了葉端脈沖時間序列的矩陣tki：

為了分析疊加葉尖周向振動對轉(zhuǎn)速波動曲線的影響，需要將此時間脈沖序列帶入本小節(jié)開始建立的轉(zhuǎn)速波動方程（5）中。利用MATLAB行列變換將式（8）的矩陣tki按照列元素排列，首尾相接拉直生成一行新的時間脈沖矩陣tik：

新的脈沖時間矩陣tik為疊加葉尖周向振動后軸系扭轉(zhuǎn)振動方程的葉端時間脈沖序列。與本系統(tǒng)實驗采集葉端脈沖信號的時間序列相對應(yīng)?？梢灾苯訉⑵鋷Щ剞D(zhuǎn)速波動方程（5）中，得到一個新的轉(zhuǎn)速波動曲線圖，將其與最初建立的轉(zhuǎn)速波動曲線對比，即能反映葉片振動對扭振測量的影響。

如圖6所示，紅色轉(zhuǎn)速波動曲線1表示疊加了葉片振動的轉(zhuǎn)速曲線，藍色轉(zhuǎn)速波動曲線2表示因扭振引起的轉(zhuǎn)速曲線，圖6中兩條曲線重合，并沒有明顯的差別。需要將其進一步放大分析。截取圖中黑色方框中的曲線放大如圖7所示。

圖6 疊加葉片振動的轉(zhuǎn)速波動曲線Fig.6 Superimposed blade vibration speed fluctuation curve

圖7 轉(zhuǎn)速波動曲線放大圖Fig.7 Enlargement of rotation speed fluctuation curve

由圖6和圖7可知，兩條曲線相差很小，其差值遠遠小于轉(zhuǎn)速波動曲線本身的幅值。即葉尖周向振動的疊加對轉(zhuǎn)速波動影響很小，遠小于因扭振引起的轉(zhuǎn)速波動的幅值，可以忽略。

結(jié)論：葉尖周向振動對扭振測量的影響可以忽略，也驗證了本文基于葉端定時的轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動監(jiān)測方法和系統(tǒng)的可行性。

2 基于葉端定時的扭振測量方法

分析了各誤差的影響，接下來就通過葉輪32個葉片的脈沖信號分析軸系扭振。

以第一個葉片信號到來的時刻作為第一個計數(shù)點，如圖8所示，葉尖信號的理論達到時間為無扭振狀態(tài)下的脈沖計數(shù)，測得相鄰兩個葉片之間的時間間隔tbn（n=1,2,3…32）。由于相鄰兩葉片間隙相同，所以在恒速下tb1=tb2=…=tbn，由于此時軸系未發(fā)生扭振，所以tbn為相鄰葉片脈沖時間的基準數(shù)據(jù)。設(shè)軸旋轉(zhuǎn)k周的時間為T，平均角速度為ωr=2kπ/T。若軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動，則每相鄰兩個葉片的脈沖時間差相對于基準數(shù)據(jù)tbn會發(fā)生很小的變化Δtn：

圖8 本系統(tǒng)扭振信號脈沖原理圖Fig.8 The system torsional vibration signal pulse schematic diagram

角度計算公式為：

其對應(yīng)的角度變化為：

又因為：

所以：

式（14）計算得到的角度變化Δθn為葉片n相對于前一個葉片n-1發(fā)生的角度變化，第n個葉片的角位移θn為前n個葉片發(fā)生的角度變化之和，即：

根據(jù)式（15），就可以計算得到每個葉片相對于第一個脈沖起點的角位移,即扭振幅值的大小。

3 實驗研究

3.1 系統(tǒng)硬件的設(shè)計

為了減少葉片振動對軸系扭振的影響，實驗中使用高速剛性直葉片振動實驗臺，具體結(jié)構(gòu)和細節(jié)如圖9所示。實驗臺主要由底座、支撐體（電機包含在內(nèi)）、操作平臺、測試葉輪、護罩及其他輔助元部件組成。

圖9 高速剛性直葉片實驗臺Fig.9 High-speed rigid straight blade test bench

扭轉(zhuǎn)振動測試實驗臺中使用的光纖傳感器為六合一光纖。測試系統(tǒng)采用5通道激光源（1通道用于鍵相、4通道用于葉尖計時），光功率可在0～1.2W連續(xù)調(diào)節(jié)。使用獨立供電的光電轉(zhuǎn)換器，支持最大帶寬為150MHz，滿足一般扭轉(zhuǎn)振動測量要求。采用基于FPGA的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)Compact-RIO，可實現(xiàn)20MS/s的數(shù)字采樣。采集器的計數(shù)時鐘頻率5MHz，工頻轉(zhuǎn)速為50Hz的情況下，儀器的角分辨率Dn為：

式中，fc表示采集器計數(shù)時鐘頻率，Ti表示旋轉(zhuǎn)周期。具體方法是，激光源發(fā)射激光打到葉片上，安裝在葉頂?shù)墓饫w傳感器接收到每個葉片反射回來的光脈沖信號，通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號進入濾波板，進行噪聲濾波。經(jīng)過噪聲濾波之后的信號進入到NI高速采集板卡，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后進行分析處理。

本測試系統(tǒng)開發(fā)的目的是集軸系扭轉(zhuǎn)振動、葉片振動、葉頂間隙等測量功能于一體。為滿足與設(shè)備良好的交互感，更好的隔絕各設(shè)備之間信號干擾，提高各實驗切換的效率，專門設(shè)計并制作了多功能一體化控制柜，一體化設(shè)計體現(xiàn)在所有測試設(shè)備都集中布置在一個控制柜中。實驗中下位機監(jiān)測與上位機控制可以同時在一臺控制柜上進行，實現(xiàn)了監(jiān)控一體化，滿足了良好的人機交互，大大減少了實驗空間，使測試系統(tǒng)更加的高效。具體結(jié)構(gòu)及制作細節(jié)見圖10。

圖10 測控一體化控制柜Fig.10 Integrated measurement and control cabinet

3.2 系統(tǒng)軟件的設(shè)計

圖11 為軸系扭轉(zhuǎn)振動監(jiān)測系統(tǒng)簡圖。

圖11 扭轉(zhuǎn)振動監(jiān)測系統(tǒng)簡圖Fig.11 Torsional vibration monitoring system diagram

本系統(tǒng)能根據(jù)需求進行功能性擴展，可對軸系扭振、葉片振動、葉頂間隙、橫振以及軸向位移進行監(jiān)測。系統(tǒng)需同時接入光纖傳感器和電渦流傳感器。前者用于軸系扭振和葉片振動監(jiān)測，后者用于葉頂間隙測量和軸向位移監(jiān)測[13-15]。本文只討論軸系扭轉(zhuǎn)振動，測試系統(tǒng)只保留光纖傳感器監(jiān)測部分。使用光纖傳感器監(jiān)測軸系扭振的主要原因是光纖傳感器較其他傳感器響應(yīng)速率最高，隨著轉(zhuǎn)速的升高也能準確捕獲葉片到達的時間。

測試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和分析程序均為本實驗獨立開發(fā)，圖12為監(jiān)測系統(tǒng)程序框架圖。包含電機轉(zhuǎn)速控制程序、數(shù)據(jù)采集程序、葉片理論到達時間標定程序、扭轉(zhuǎn)振動位移分析程序、數(shù)據(jù)處理-擬合和數(shù)據(jù)后處理六個模塊。

圖12 測試系統(tǒng)程序框架圖Fig.12 Program framework of test system

系統(tǒng)軟件基于Labview平臺進行設(shè)計，來自傳感器的脈沖信號先進入信號處理板過濾噪聲干擾，再經(jīng)下位機Compact-RIO采集器傳入PC端Labview的數(shù)據(jù)采集程序。測試分析程序通過轉(zhuǎn)速計算模塊分析葉片連續(xù)的脈沖信號得到轉(zhuǎn)速曲線，同時葉端定時模塊可得到每相鄰葉片實際到達時間差。實際到達時間差需要減去基準數(shù)據(jù)。因為隨著轉(zhuǎn)速的不斷升高，每相鄰葉片的實際到達時間縮短，所以不能選取相鄰葉片時間差較平穩(wěn)的一段作基準數(shù)據(jù)。于是本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理-擬合模塊將相鄰葉片實際到達時間差的數(shù)據(jù)進行多項式曲線擬合處理，得到與計算的數(shù)據(jù)長度相同的一條擬合曲線。這條擬合曲線隨著轉(zhuǎn)速上升而下降，且數(shù)值穩(wěn)定可作為基準數(shù)據(jù)。

因為數(shù)據(jù)長度為22 398，本系統(tǒng)取整設(shè)置多項式階數(shù)為20 000（曲線擬合子vi的屬性規(guī)定：多項式階數(shù)越大擬合值越接近，但階數(shù)不可大于n-1，n為數(shù)據(jù)長度）。在數(shù)據(jù)后處理模塊將葉片實際到達時間差與基準數(shù)據(jù)相減得到一個時間差，即為扭振引起的葉端到達時間偏差。軟件前面板即可呈現(xiàn)連續(xù)的扭振角隨時間變化圖表，并通過傅里葉變換將時域圖轉(zhuǎn)化為頻譜圖。從而實現(xiàn)了基于葉端定時的轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動監(jiān)測及相關(guān)分析。

4 實驗驗證

為驗證本系統(tǒng)的準確性，本文對第2小節(jié)實驗研究中的數(shù)據(jù)進行MATLAB數(shù)據(jù)處理計算扭振，將實驗測試分析得到的扭振與MATLAB計算的結(jié)果對比，驗證軟件設(shè)計的準確性和可靠性。

MATLAB數(shù)據(jù)處理計算扭振是通過分析軸系轉(zhuǎn)速波動變化反應(yīng)扭振大小。葉輪在軸的周向等分為32個葉片，每個葉尖的脈沖信號都攜帶著轉(zhuǎn)速波動的成分。通過32個葉片的脈沖序列得到轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速曲線，將其疊加。再減去通過鍵相數(shù)據(jù)得到的一條作為基準的轉(zhuǎn)速曲線，獲得轉(zhuǎn)速波動的大小。即反映了軸系發(fā)生扭振的幅值。將MATLAB扭振數(shù)據(jù)處理得到的全葉片轉(zhuǎn)速曲線與實驗得到的轉(zhuǎn)速曲線作對比如圖13(a)、13(b)所示。

圖13 轉(zhuǎn)速曲線Fig.13 Speed curve

由上圖中轉(zhuǎn)速曲線（a）,（b）中上下紅色圓標記對比可以發(fā)現(xiàn)，兩種工具的不同算法得到的轉(zhuǎn)速曲線同時在0.7s,2.7s,4.1s附近發(fā)生較大的轉(zhuǎn)速波動，且整體波動趨勢相同。轉(zhuǎn)速波動是扭振的一種表現(xiàn)，在其附近相應(yīng)的扭振值也會突變。圖14（a）,14(b)是扭振角位移隨時間變化的對比曲線c,d。我們亦發(fā)現(xiàn)在曲線c,d中標記的幾處扭振值突變的時間正是在圖13和圖14中0.7s,2.7s,4.1s附近，且(a)、(b)兩曲線的橫縱坐標都能對應(yīng)。綜上，本系統(tǒng)和MATLAB數(shù)據(jù)處理計算扭振兩種不同的算法得到的轉(zhuǎn)速曲線和扭振角位移曲線高度吻合，即驗證了本測試系統(tǒng)軟件設(shè)計的準確性。

圖14 扭振角位移Fig.14 The angular displacement of the torsional vibration

如圖15所示，MATLAB數(shù)據(jù)處理選取了轉(zhuǎn)速從94Hz到95Hz中很短一段（視為在恒轉(zhuǎn)速94.5Hz附近波動）扭振信號時域圖做傅里葉變換對比分析，得到的頻譜圖的基頻為94.72Hz，幅值為0.003°,而幅值最高的為14倍頻頻率為1 326Hz，幅值為0.025°。頻譜圖如圖16。

圖15 選取94-95Hz數(shù)據(jù)做FFTFig.15 Select 94-95Hz data as FFT

圖16 MATLAB數(shù)據(jù)處理計算頻譜圖Fig.16 MATLAB data processing calculation spectrum

對比監(jiān)測系統(tǒng)計算相同時間段的頻譜圖17，基頻94.66Hz，幅值0.003°，幅值最高依然是14倍頻，頻率為1325.1Hz，幅值0.025°。與MATLAB扭振數(shù)據(jù)處理的數(shù)值完全對應(yīng)，所以通過頻譜圖信息對比再一次驗證了本系統(tǒng)的準確性和可靠性。

圖17 監(jiān)測系統(tǒng)計算頻譜圖Fig.17 Monitoring system calculates spectrum

綜上，本文開發(fā)設(shè)計的基于葉端定時的轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動監(jiān)測方法及系統(tǒng)可行，且準確度較高。系統(tǒng)為生產(chǎn)中的大型旋轉(zhuǎn)機組難以安裝過多的監(jiān)測設(shè)備提供了思路和解決辦法，更豐富了不同工況下扭轉(zhuǎn)振動測量的方法種類。

5 結(jié)論

目前大型旋轉(zhuǎn)機械機組結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越復(fù)雜緊湊，安裝各類監(jiān)測設(shè)備愈加困難，適用于大型機組的監(jiān)測設(shè)備功能集成化也成了科學(xué)生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢，設(shè)計一種能實現(xiàn)多功能采集的監(jiān)測設(shè)備更受歡迎。

針對現(xiàn)有的扭振監(jiān)測設(shè)備不便在旋轉(zhuǎn)機組中安裝的實際問題，本文結(jié)合葉輪葉片振動測量的硬件及儀器設(shè)備，開發(fā)了基于葉端定時時法的轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動監(jiān)測方法及系統(tǒng)，經(jīng)驗證：

1）本系統(tǒng)可以實現(xiàn)監(jiān)測軸系扭轉(zhuǎn)振動、葉片振動、葉頂間隙、軸向振動等多種參數(shù)的測量。

2）本系統(tǒng)測量得到的轉(zhuǎn)速曲線、扭轉(zhuǎn)角位移、頻譜等圖表與MATLAB扭振數(shù)據(jù)處理計算相應(yīng)圖表對應(yīng)，證明系統(tǒng)算法的準確性。

3）本系統(tǒng)采用的Compact-RIO采集器可提供5MB的采樣頻率（受限于Compact-RIO的時鐘頻率，采集數(shù)字量的采樣率只能達到40MB）,扭轉(zhuǎn)角分辨率達到60000/5000000=0.012°。而當(dāng)選取最高采樣率40MB時，扭轉(zhuǎn)角分辨率更是達到了0.0015°。滿足了系統(tǒng)的高精度。

本系統(tǒng)為將來進一步在工業(yè)環(huán)境中開展軸系扭轉(zhuǎn)振動的實時監(jiān)測、分析報警、故障分析及壽命評估等功能提供了理論基礎(chǔ)和實踐平臺。