CN111319787A - 一种直升机动部件振动监测数据有效性评估方法 - Google Patents

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Abstract

一种直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，通过对现有直升机的监测系统采集到的振动加速度信号进行特征值提取，并对所述特征值进行一系列的数据监测，最后得出其有效性数据，通过所述有效性数据对所述振动加速度信号进行筛选，最后选择出有效的振动监测数据，在根据此判断故障；本发明所述的评估方法嵌入到直升机使用监测系统的机载数据采集中，可以提高所采集数据的有效性，能够适用于不同测点振动加速度数据有效性评估，通用性强；为直升机动部件故障诊断、故障预测算法提供可靠地数据，提高故障诊断、故障预测准确率的可信度。

Description

一种直升机动部件振动监测数据有效性评估方法
技术领域
本发明涉及数据处理领域，尤其涉及一种直升机动部件振动监测数据有效性评估方法。
背景技术
直升机三大动部件包括发动机、旋翼系统和传动系统，是影响直升机飞行安全的重要部件；在直升机起降和飞行过程中，发动机功率变化变大，传动系统结构复杂，旋翼和尾桨引起的振动较大，会对动力系统和传动系统造成一定程度上的损伤。目前国内研究机构提出了视情维修的概念，即在直升机上安装在线检测设备，尽早发现并定位故障，利用振动加速度信号作为直升机动部件故障诊断的数据源；但由于振动传感器本身的故障或安装支架的松动会影响数据的有效性，存在虚警率高、故障监测率低等缺点，会影响着故障诊断、故障预测准确率的置信度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，包括以下步骤：
S1、对采集到的所有测点的振动加速度数据进行特征值提取；
S2、对某一测点所述特征值中的时域特征值的平稳性进行阈值检测，确定所述时域特征值的阈值T1，并记录所述振动加速度数据的有效性I1；
S3、对所述测点所述特征值中的频域特征值与所述测点的固有特性进行一致性检测，确定所述一致性的阈值T2，并记录所述振动加速度数据的有效性I2；
S4、对所述测点所述特征值中的所述频域特征值与所述测点的常见故障性进行关联性检测，确定所述关联性的阈值T3，并记录所述振动加速度数据的有效性I3；
S5、对所述测点所述特征值与其历史特征值进行显著性检测，确定所述显著性的阈值T4，并记录所述振动加速度数据的有效性I4；
S6、确定所述测点的最终有效性指数I,所述最终有效性指数的计算方式为：I＝I1+I2+I3+I4，根据所述最终有效性指数I分析所述测点的所述振动加速度数据的最终有效性；
S7、对所有测点依次进行步骤S1～S6，从而得出所有测点的所述振动加速度数据的最终有效性。
优选的，所述测点包括发动机的稳态燃气发生器和动力涡轮的速度有效值Eng_CI_Vrms、分频特征值Eng_CI_1st_AMP和Eng_CI_2st_AMP。
优选的，所述测点的所述时域特征值的平稳性的计算方式为：取时域特征值以及所述测点前一段时间的n个时域特征值的平均值，计算所述时域特征值与所述平均值的差异度：
Figure BDA0002390126430000021
其中，d为差异度，vrms为时域特征值，
Figure BDA0002390126430000022
为时域特征值平均值,v0为时域特征参考值，3≤n≤10。
优选的，所述频域特征值的一致性的分析指标为：
Figure BDA0002390126430000023
其中，f1为该测点的频域特征值，f0为该测点同频频域特征值的参考值。
优选的，所述测点的所述关联性分析指标为：
Figure BDA0002390126430000024
其中，r1为所述测点的所述频域特征值，r0为所述测点常见故障频域特征值的参考值。
优选的，所述频域特征值与所述测点的固有频率的显著性分析指标为：
Figure BDA0002390126430000025
其中，p1为所述测点的所述频域特征值，p0为所述测点n个历史频域特征值的均值，3≤n≤10。
优选的，将所述步骤S1～S7的评估方法嵌入到现有直升机的监测系统中，将所述监测系统中的采集到的所述振动加速度信号的数据通过所述步骤S1～S7进行处理分析，通过各测点的所述最终有效性对所述振动加速度信号的数据进行筛选，最后发现并定位故障原因。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，通过对现有直升机的监测系统采集到的振动加速度信号进行特征值提取，并对所述特征值进行一系列的数据检测，最后得出其有效性数据，通过所述有效性数据对所述振动加速度信号进行筛选，最后选择出有效的振动监测数据，在根据此判断故障；本发明所述的评估方法嵌入到直升机使用监测系统的机载数据采集中，可以提高所采集数据的有效性，能够适用于不同测点振动加速度数据有效性评估，通用性强；为直升机动部件故障诊断、故障预测算法提供可靠地数据，提高故障诊断、故障预测准确率的可信度。
附图说明
图1是振动数据有效性评估流程图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、对采集到的所有测点的振动加速度数据进行特征值提取；
S2、对某一测点所述特征值中的时域特征值的平稳性进行阈值检测，确定所述时域特征值的阈值T1，并记录所述振动加速度数据的有效性I1；
S3、对所述测点所述特征值中的频域特征值与所述测点的固有特性进行一致性检测，确定所述一致性的阈值T2，并记录所述振动加速度数据的有效性I2；
S4、对所述测点所述特征值中的所述频域特征值与所述测点的常见故障性进行关联性检测，确定所述关联性的阈值T3，并记录所述振动加速度数据的有效性I3；
S5、对所述测点所述特征值与其历史特征值进行显著性检测，确定所述显著性的阈值T4，并记录所述振动加速度数据的有效性I4；
S6、确定所述测点的最终有效性指数I,所述最终有效性指数的计算方式为：I＝I1+I2+I3+I4，根据所述最终有效性指数I分析所述测点的所述振动加速度数据的最终有效性；
S7、对所有测点依次进行步骤S1～S6，从而得出所有测点的所述振动加速度数据的最终有效性。
实施例
本实施例中所述直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，具体步骤如下：
S1、读取所述监测设备采集到的某测点的振动加速度信号的数据，通过信号处理提取所述测点的所述振动加速度数据中的时域和频域特征值；检测发动机的稳态燃气发生器和动力涡轮的速度有效值Eng_CI_Vrms以及分频特征值Eng_CI_1st_AMP和Eng_CI_2st_AMP；
所述速度有效值Eng_CI_Vrms是振动速度信号的均方根值，所述Eng_CI_1st_AMP是与发动机转轴同频的一阶频率幅值，所述Eng_CI_2st_AMP是与发动机转轴同频的二阶频率幅值。
S2、对测点所述特征值中的时域特征值的平稳性进行阈值检测，确定所述时域特征值的阈值T1，并记录所述振动加速度数据的有效性I1；取所述测点的时域特征值以及所述测点前一段时间的n个时域特征值的平均值，计算所述时域特征值与所述平均值的差异度：
Figure BDA0002390126430000041
其中，d为差异度，vrms为时域特征值，
Figure BDA0002390126430000042
为时域特征值平均值,v0为时域特征参考值，3≤n≤10；
当所述差异度大于阈值T1，所述振动加速度数据的有效性I1取值为设定标准值，否则取值为0；所述阈值T1可根据所述测点位置需求进行调整确定。
S3、对测点所述特征值中的频域特征值与测点固有特性进行一致性检测，确定所述一致性的阈值T2，并记录所述振动加速度数据的有效性I2；所述频域特征值的一致性的分析指标为：
Figure BDA0002390126430000051
其中，f1为该测点的频域特征值，f0为该测点同频频域特征值的参考值；
当所述一致性的所述分析指标大于所述阈值T2，所述振动加速度数据的有效值I2取值为设定标准值，否则取值为0；所述阈值T2可根据所述测点位置需求进行调整确定。
S4、对测点所述特征值中的所述频域特征值与测点常见故障性进行关联性检测，确定所述关联性的阈值T3，并记录所述振动加速度数据的有效性I3；所述测点的所述关联性分析指标为：
Figure BDA0002390126430000052
其中r1为所述测点的所述频域特征值，r0为所述测点常见故障频域特征值的参考值；
当所述关联性指标大于所述阈值T3，所述振动加速度数据的有效值I3取值为设定标准值，否则取值为0；所述阈值T3可根据所述测点位置需求进行调整确定。
S5、对测点所述特征值与其历史特征值进行显著性检测，确定所述显著性的阈值范围，并记录所述振动加速度数据的有效性I4；所述频域特征值与所述测点的固有频率的显著性分析指标为：
Figure BDA0002390126430000053
其中p1为所述测点的所述频域特征值，p0为所述测点n个历史频域特征值的均值，3≤n≤10；
当所述显著性分析指标大于所述阈值T4，所述振动加速度数据的有效值I3取值为设定标准值，否则取值为0；所述阈值T3可根据所述测点位置需求进行调整确定。
S6、确定所述测点所述振动加速度数据的最终有效性指数I,所述最终有效性指数的计算方式为：I＝I1+I2+I3+I4，根据所述最终有效性指数I分析所述测点的所述振动加速度数据的最终有效性；所述最终有效性指数I越大，所述振动加速度数据的最终有效性越低。
S7、对所有测点依次进行步骤S1～S6，从而得出所有测点的所述振动加速度数据的最终有效性。
将所述步骤S1～S7的评估方法嵌入到现有直升机的监测系统中，将所述监测系统中的采集到的所述振动加速度信号的数据通过所述步骤S1～S7进行处理分析，通过各测点的所述最终有效性对所述振动加速度信号的数据进行筛选，最后发现并定位故障原因。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明公开了一种直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，通过对现有直升机的监测系统采集到的振动加速度信号进行特征值提取，并对所述特征值进行一系列的数据监测，最后得出其有效性数据，通过所述有效性数据对所述振动加速度信号进行筛选，最后选择出有效的振动监测数据，在根据此判断故障；本发明所述的评估方法嵌入到直升机使用监测系统的机载数据采集中，可以提高所采集数据的有效性，能够适用于不同测点振动加速度数据有效性评估，通用性强；为直升机动部件故障诊断、故障预测算法提供可靠地数据，提高故障诊断、故障预测准确率的可信度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对采集到的所有测点的振动加速度数据进行特征值提取；
S2、对某一测点所述特征值中的时域特征值的平稳性进行阈值检测，确定所述时域特征值的阈值T1，并记录所述振动加速度数据的有效性I1；
S3、对所述测点所述特征值中的频域特征值与所述测点的固有特性进行一致性检测，确定所述一致性的阈值T2，并记录所述振动加速度数据的有效性I2；
S4、对所述测点所述特征值中的所述频域特征值与所述测点的常见故障性进行关联性检测，确定所述关联性的阈值T3，并记录所述振动加速度数据的有效性I3；
S5、对所述测点所述特征值与其历史特征值进行显著性检测，确定所述显著性的阈值T4，并记录所述振动加速度数据的有效性I4；
S6、确定所述测点的最终有效性指数I,所述最终有效性指数的计算方式为：I＝I1+I2+I3+I4，根据所述最终有效性指数I分析所述测点的所述振动加速度数据的最终有效性；
S7、对所有测点依次进行步骤S1～S6，从而得出所有测点的所述振动加速度数据的最终有效性。
2.根据权利要求1所述的直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，其特征在于，所述测点包括发动机的稳态燃气发生器和动力涡轮的速度有效值Eng_CI_Vrms、分频特征值Eng_CI_1st_AMP和Eng_CI_2st_AMP。
3.根据权利要求1所述的直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，其特征在于，所述测点的所述时域特征值的平稳性的计算方式为：取时域特征值以及所述测点前一段时间的n个时域特征值的平均值，计算所述时域特征值与所述平均值的差异度：
Figure FDA0002390126420000011
其中，d为差异度，vrms为时域特征值，
Figure FDA0002390126420000012
为时域特征值平均值,v0为时域特征参考值，3≤n≤10。
4.根据权利要求1所述的直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，其特征在于，所述频域特征值的一致性的分析指标为：
Figure FDA0002390126420000021
其中，f1为该测点的频域特征值，f0为该测点同频频域特征值的参考值。
5.根据权利要求1所述的直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，其特征在于，所述测点的所述关联性分析指标为：
Figure FDA0002390126420000022
其中，r1为所述测点的所述频域特征值，r0为所述测点常见故障频域特征值的参考值。
6.根据权利要求1所述的直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，其特征在于，所述频域特征值与所述测点的固有频率的显著性分析指标为：
Figure FDA0002390126420000023
其中，p1为所述测点的所述频域特征值，p0为所述测点n个历史频域特征值的均值，3≤n≤10。
7.根据权利要求1所述的直升机动部件振动监测数据有效性评估方法，其特征在于，将所述步骤S1～S7的评估方法嵌入到现有直升机的监测系统中，将所述监测系统中的采集到的所述振动加速度信号的数据通过所述步骤S1～S7进行处理分析，通过各测点的所述最终有效性对所述振动加速度信号的数据进行筛选，最后发现并定位故障原因。
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