CN104501941B - 航空发动机传感器低频固有频率的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种航空发动机传感器低频固有频率的测试方法，包括步骤：Ⅰ、设计振动工作台，配置至少两个外联识谱仪的加速度传感器；Ⅱ、根据结构力学分析初步判定传感器的薄弱位置，用夹具将传感器装接固定于振动工作台，将加速度传感器一一对应粘贴在传感器的固定部位和薄弱位置；Ⅲ、控制振动工作台在待测传感器的法相平面任一方向扫频，并通过识谱仪记录实验结果，判定薄弱位置的共振响应相对扫频激励量级超六倍的频点为传感器的固有频率点。应用本发明的测试方法，提供了航空发动机传感器固有频率检测的可行方案，能快速、有效地侦测到此类产品的固有频率，为其强度设计提供可靠的依据，有利于此类传感器强度水平的大幅提升。

Description

航空发动机传感器低频固有频率的测试方法

技术领域

本发明涉及一种产品低频固有频率的测试方法，尤其涉及一种用于测定航空发动机传感器低频固有频率的测试方法。

背景技术

航空发动机传感器工作环境较为恶劣，产品的强度设计尤为重要。产品的固有频率是动力学的研究基础，因此确定固有频率（尤其是低频固有频率）是产品强度设计的依据。确定固有频率（尤其是低频固有频率）为产品强度设计提供有效依据，提高产品的强度水平。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种航空发动机传感器低频固有频率的测试方法，解决产品强度设计缺乏依据的问题。

本发明的上述目的，将通过以下技术方案得以实现：航空发动机传感器低频固有频率的测试方法，其特征在于包括步骤：Ⅰ、设计振动工作台，配置至少两个外联识谱仪的加速度传感器；Ⅱ、根据结构力学分析初步判定传感器的薄弱位置，用夹具将传感器装接固定于振动工作台，将加速度传感器一一对应粘贴在传感器的固定部位和薄弱位置；Ⅲ、控制振动工作台将扫频激励量级设为2g、1倍频程从10Hz到2000Hz在传感器的法相平面任一方向扫频，并通过识谱仪记录实验结果，判定薄弱位置所设加速度传感器的共振响应相对固定部位所设加速度传感器的扫频激励量级超六倍的频点为传感器的固有频率点。

进一步地，上述航空发动机传感器低频固有频率的测试方法还包括在步骤Ⅲ完成后以相同方法在传感器的法相平面内与步骤Ⅲ相垂直的方向上扫频，测试固有频率点。

进一步地，初步判定传感器的薄弱位置为自由端圆柱形的末端，包括套管及其内部的感温元件，制作方形块体并在方形块体上开设对应套管和感温元件外轮廓尺寸的孔，步骤Ⅱ在套管或去除套管外露的感温元件上套接方形块体后粘贴所述加速度传感器。

本发明技术方案应用实施后的显著效果为：通过简单配置合理的振动工作台及加速度传感器，提供了航空发动机传感器固有频率检测的可行方案，能快速、有效地侦测到此类产品的固有频率，为其强度设计提供可靠的依据，有利于此类传感器强度水平的大幅提升。

附图说明

图1是本发明待测传感器的结构示意图。

图2是本发明面向待测传感器的测试状态示意图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

本发明创作者针对航空发动机传感器在工作环境、产品设计强度等多方面的研究，认识到测定此类产品低频固有频率测定的重要性，创新提出了一种开拓性的测试方法。

如图1所示，是此类传感器的主要结构，其主要包括转接座1、套管2、套管组合3和其中的感温元件4，通过一些力学基础知识或者设计经验，确定产品的薄弱部位。航空发动机传感器外形多为管棒状，因此其低频固有频率振型主要表征为弯曲变形。当接受某些激励后（借用振动台等），产品薄弱部位的响应必定会较大。通过在产品的薄弱部位上粘贴或固定某种侦测元件（比如测试传感器（如加速度传感器）或者应变片等），就很容易捕捉到产品薄弱部位的响应。这样，当产品承受工作频率范围内的扫频激励时，只要在产品薄弱部位侦测到较大响应（≥6倍的扫频激励），则对应的频率即为产品的固有频率点。

当产品承受其高频固有频率激励时，振动响应不大，相应地，也就不能捕捉到其高频固有频率点。然而，低频固有频率对事物（至少本产品）的影响因子远超过高频固有频率，因此上述方法适用。

结合图2所示概括来看该测试方法主要包括步骤：Ⅰ、设计振动工作台5，配置至少两个外联识谱仪8的加速度传感器71、72；Ⅱ、根据结构力学分析初步判定传感器的薄弱位置，用夹具将传感器装接固定于振动工作台，将加速度传感器一一对应粘贴在传感器的固定部位和薄弱位置；Ⅲ、控制振动工作台将扫频激励量级设为2g、1倍频程从10Hz到2000Hz在传感器的法相平面任一方向扫频，并通过识谱仪记录实验结果，判定薄弱位置所设加速度传感器的共振响应相对固定部位所设加速度传感器的扫频激励量级超六倍的频点为传感器的固有频率点。

初步判定传感器的薄弱位置为自由端圆柱形的末端，鉴于该发动机传感器的敏感部位包括套管及其内部的感温元件，而本身结构形状不利于粘连加速度传感器，故制作方形块体并在方形块体上开设对应套管和感温元件外轮廓尺寸的孔，步骤Ⅱ在套管或去除套管外露的感温元件上套接方形块体后粘贴加速度传感器。

从具体而细致的测试步骤来进一步理解该测试方法，

a)寻找合适的振动工作台（配备至少两个加速传感器），并完成校准工作。

b)初步判定产品的薄弱部位为自由端的末端，外形为圆形，不易放置加速传感器。加工一至两个方形块体（尺寸为14mm×14mm×14mm），在方块上打孔，使孔与产品自由端的套管及感温元件过盈配合。实验时方形块体可套在自由端的末端，作为加速传感器的放置部位。方形块体的重量分别为4.5g和7.3g，而产品的重量为186.5g，因此在自由端的末端固定方形块体，可能使测出来的固有频率点与真实固有频率点稍有偏移，但对确定产品的固有频率点区域（或范围）影响不大。

c)标定产品实验过程中的振动方向。产品响应主要为法向平面的弯曲，因此只要完成法相平面内任意轴向及其垂直轴向的扫频振动实验即可。

d)将一个方块套在产品的自由端，再用小锤子敲击方形块体，使其固紧。并将产品用螺钉固紧在夹具上。

e)粘贴两个加速传感器“一个作为控制点，靠近于产品的固定部位粘贴；另外一个作为反馈点，粘贴在方形块体上”，加速传感器的粘贴方向垂直于振动方向。

f)将扫频激励量级设为2g，1倍频程从10Hz到2000Hz（该产品的工作频率范围）扫描（因扫频激励量级较低，此实验略过试振环节）。

g)振动结束，记录实验结果（本实验扫频激励量级为2g，则共振响应临界点为12g，因此只要侦测到响应≥12g，其相对应的频率点即为产品的固有频率。

h)由于两个自由端同轴，不能同时将两个方形块体都套在自由端上，因此需要准备两根套管零件，将其中一根的末端截去，安装后能够露出产品内部的感温元件，另外一根则作为正常状态的产品进行实验。更换振动方向或者更换另一个方形块体，按d)～g)步骤继续实验，直到产品轮流安装两个方形块体，两个方向都测试完，得到一个范围相对清晰的低频固有频率范围。

值得一提的是：上述在两个方形块体分别开设对应的孔的实施方式可适当作出改变，即在一个方形块体上开设两个分别对应不同自由端的孔，而实现一方快多利用的实施方式。

综上所述，应用本发明的测试方法，通过简单配置合理的振动工作台及加速度传感器，提供了航空发动机传感器固有频率检测的可行方案，能快速、有效地侦测到此类产品的固有频率，为其强度设计提供可靠的依据，有利于此类传感器强度水平的大幅提升。

除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (2)

1.航空发动机传感器低频固有频率的测试方法，其特征在于包括步骤：

Ⅰ、设计振动工作台，配置至少两个外联识谱仪的加速度传感器；

Ⅱ、根据结构力学分析初步判定传感器的薄弱位置为自由端圆柱形的末端，加速度传感器的敏感部位包括套管及其内部的感温元件，制作方形块体并在方形块体上开设对应套管和感温元件外轮廓尺寸的孔，在套管或去除套管外露的感温元件上套接方形块体后，将加速度传感器一一对应粘贴在传感器的固定部位和方形块体上；

Ⅲ、控制振动工作台将扫频激励量级设为2g，1倍频程从10Hz到2000Hz在传感器的法相平面任一方向扫频，并通过识谱仪记录实验结果，判定薄弱位置所设加速度传感器的共振响应相对固定部位所设加速度传感器的扫频激励量级超六倍的频点为传感器的固有频率点。

2.根据权利要求1所述航空发动机传感器低频固有频率的测试方法，其特征在于：还包括在步骤Ⅲ完成后以相同方法在传感器的法相平面内与步骤Ⅲ相垂直的方向上扫频，测试固有频率点。