透平叶片固有频率和振型的测试方法分析
叶片自振频率与振型的测定
叶片自振频率与振型的测定一、实验目的1．测定叶片的几种主要自振频率，并与理论计算值进行比较，分析其准确程度；2．观察叶片的振动现象；3．熟悉叶片振动实验装置与实验方法。
二、实验原理仪器框图1.信号发生器2.功率放大器3.激振器4.加速度传感器5.电荷放大器6.毫伏表7.示波器8.平板叶片9.夹具实验叶片实验装置由以下三部分组成：（1）被测试件部分被测试件部分由实验叶片和叶片夹具所组成。
将被测叶片榫头牢固地夹紧，使叶身悬臂伸出，以便激振和测量。
（2）激振部分激振叶片的方法很多，如声波激振、振动台激振、压电晶体激振、电涡流激振等。
本实验采用电涡流激振方法激振。
激振部分由信号发生器、功率放大器和电涡流激振器所组成。
信号发生器能在0~3MHz范围内产生频率可调的交变信号，该信号经过放大器放大后输入到激振器；在激振器内产生电磁感应，使叶片内（包括磁性材料与非磁性材料）产生交变电涡流，载流（电涡流）叶片在磁场中受到交变的电磁力作用而产生振动。
（3）测振部分由加速度传感器、电荷放大器、毫伏表和示波器组成。
加速度传感器感受叶片的振动，输出与该振动频率相同，幅值与叶片振幅大小相对应的交变信号，经电荷放大器将交变信号增益，以电压形式输出。
该电压信号分别接到毫伏表和示波器Y轴。
同时示波器X轴接入信号发生器的激振信号，在荧光屏上观察里莎茹图形，叶片共振时Y轴信号幅值变化最大，里莎茹图呈椭圆形。
三、实验步骤1.测量实验件尺寸（叶片的长度l、宽度b、厚度h），供计算理论频率值使用。
2.按仪器图接好各仪器线路，检查无误后再接通电源。
3.打开各仪器电源开关，少许预热，便可开始工作。
调节功率放大器输出旋钮，（不能超过中间刻度10的位置），激振器开始工作，叶片产生振动，此时，可听到叶片振动式产生的“嗡嗡”声。
4.由低到高缓慢转动信号发生器频率调节旋钮，同时注意观察毫伏表指针变化和示波器图形变化，当叶片处于共振状态时，叶片振动发出的声音最强，毫伏表指针达到最大值，示波器上出现椭圆形（或圆型）。
发动机叶片的固有频率测试分析
发动机叶片的固有频率测试分析
发动机叶片是多数飞机发动机的基础部件，性能的可靠性对整个机组的飞行以及安全性非常重要。
在飞行的过程中，发动机叶片会遭受各种外部因素的影响，如气流的冲击、机身震动、高温等等。
这些因素造成的负面影响可能会导致叶片的损坏或者疲劳，进而影响整个发动机的性能。
为了保障飞机的运行安全性，需要对发动机叶片进行固有频率测试分析。
这项测试可以有效的检测叶片弯曲、扭曲、剪切等问题，提高飞机的安全性能，下面是详细的测试分析过程。
测试前准备：
在进行固有频率测试之前，需要对测试环境做好充分的准备。
首先需要选择一个封闭的、安静的测试环境，以避免来自外部环境的影响。
其次，需要对测试设备进行校准，以确保测试的准确性。
固有频率测试设备主要由如下几个部分组成：
1、激振器：用于给叶片施加频率约束的振动力。
3、放大器：将从传感器获得的振动信号放大到适当的水平以便于分析。
4、信号分析仪：用于分析振动信号，并计算叶片的固有频率和阻尼比。
测试步骤：
1、固有频率测试之前，需要进行‘空载测试’以确定测试环境的背景噪音程度。
2、将叶片放在测试台上，确保叶片与测试台之间的接触处不受限制。
4、通过传感器感知叶片的振动频率以及振动时间，并通过放大器将信号放大。
测试结果：
通过叶片的固有频率测试，可以获得以下结果：
1、叶片的固有频率和阻尼比。
2、叶片受到振动力时的响应特性。
3、叶片自身结构的质量分布和缺陷情况。
结论：
通过测试分析来识别和解决已发现的问题,采取措施预防和控制潜在和未来的问题，保障发动机叶片及飞机的安全性。
发动机叶片的固有频率测试分析
发动机叶片的固有频率测试分析1. 引言1.1 引言发动机叶片的固有频率测试分析是在航空航天领域中具有重要意义的一项研究工作。
发动机叶片作为发动机的重要组成部分，其固有频率特性直接影响着发动机的性能和安全性。
对发动机叶片的固有频率进行测试分析是非常必要的。
在进行固有频率测试分析之前，首先需要了解发动机叶片的工作原理和结构特点。
发动机叶片是扇叶型结构，一般由材料均匀、强度高的合金材料制成。
发动机叶片在旋转运动中会受到气流的作用力，从而产生振动。
了解发动机叶片的固有频率特性对于预防叶片的疲劳破坏和提高发动机性能具有重要意义。
通过发动机叶片的固有频率测试方法，可以准确地测量叶片在特定工作条件下的固有频率。
实验结果分析可以帮助我们更好地了解叶片的振动特性，为发动机的设计优化和安全运行提供参考依据。
影响因素分析和振动模态分析也是必不可缺的内容，可以帮助我们深入探讨叶片振动的机理和规律。
发动机叶片的固有频率测试分析是一项具有重要意义的研究工作，对于提高发动机性能、延长叶片使用寿命具有重要意义。
通过深入研究和分析，我们可以更好地了解叶片的振动特性，为提高发动机的安全性和可靠性提供有效支持。
【2000字】。
2. 正文2.1 背景介绍发动机叶片是发动机中的重要部件，直接影响着发动机的性能和稳定性。
发动机叶片在高速旋转时会受到较大的离心力和惯性力的作用，容易产生振动。
为了确保发动机叶片的安全运行，必须对其固有频率进行测试分析。
背景介绍中，首先需要了解发动机叶片固有频率测试的重要性和意义。
发动机叶片的固有频率是指叶片本身在不同振动模态下的固有振动频率，是叶片自身固有振动的频率特性。
通过对发动机叶片的固有频率进行测试分析，可以帮助工程师有效评估叶片的振动特性，找出潜在的安全隐患，从而指导设计和改进工作。
背景介绍中还需要介绍发动机叶片固有频率测试的相关理论知识，包括振动理论、固有频率测试方法等内容。
只有深入了解这些理论知识，才能更好地进行发动机叶片的固有频率测试分析工作。
《透平强度与振动》实验指导书
《透平强度与振动》实验指导书哈尔滨工业大学制2012年12月前言工程测试技术课程近年来已为国内工科大专院校各专业所普遍重视。
这门课对于培养和提高学生的实验研究能力，为今后在工作岗位上从事生产和科学研究都是极为重要的。
振动测试是工程测试技术的一部分，是解决工程振动问题的极为重要的、必不可少的手段之一。
这是由于实际的机械系统往往比我们借以进行理论探讨的物理模型要复杂得多，因此理论计算结果是有误差的。
验算经过简化和假设而得来的理论计算的可靠性仅仅是实验研究的任务之一。
本实验课的主要目的在于培养同学们的独立分析问题和解决问题的能力。
实验指导书着重于传感器和仪器的基本原理，对基本的结构应用叙述不多。
同学们应通过参加具体的实验去掌握。
实验一：叶片自由振动一、实验目的学习用自由振动方法测定叶片的一阶固有频率。
二、简述1.自由振动当叶片受到一个冲击后，它将产生各种振型的合成振动，由于阻尼的存在，振动是衰减的，频率越高衰减越快，因此，实际上经过一个极短的时间间隔，只能测到第一阶振动，而其他阶振动减弱到测量不出来的程度。
2.磁阻式振动传感器的工作原理叶片的振动是机械振动。
为了测量上的方便，我们先把叶片的机械振动转换成电量，这个工作可以用传感器来完成。
传感器的种类很多，本次实验所用的是磁阻式传感器。
磁阻式传感器的结构原理如图1所示，它是由永久磁铁1，感应线圈2和软铁3组成，感应线圈套在软铁上，使传感器的轴线与叶片振动方向一致，并使间隙δ=2毫米左右。
图1 磁阻式传感器原理当叶片发生振动时，使空气间隙厚度δ产生变化，从而改变了磁路的磁阻（图中以封闭⁄。
在振的虚线表示磁路），因而改变了贯穿线圈的磁通外在线圈中产生一感应电势s=-dϕdt动幅度不大的情况下，感应电势是正弦交流电势，其频率等于叶片的振动频率。
如果能够把感应电势的频率测量出来，也就得到了叶片的自振频率。
3.用李沙育图形测量频率的方法在很多测量技术中，人们经常采用“比较法”。
发动机叶片的固有频率测试分析
发动机叶片的固有频率测试分析发动机叶片的固有频率是指在固定条件下，叶片在自由振动状态下的特征频率。
发动机叶片固有频率的测试分析对于发动机的设计、优化以及故障诊断非常重要。
本文将介绍发动机叶片固有频率的测试分析方法，并对其应用进行探讨。
发动机叶片的固有频率测试主要有两种方法：实验测试和数值模拟。
实验测试是通过在实际发动机上进行振动测量来获取叶片固有频率的方法。
该方法需要使用高精度的振动测量设备，并进行合适的数据处理和分析。
实验测试的优点是结果准确可靠，能够直接反映叶片的振动性能。
但是实验测试需要消耗大量的时间和资源，且受到实验条件的限制。
数值模拟是通过使用计算机仿真软件对叶片进行振动分析，从而得到叶片的固有频率。
数值模拟的方法主要分为有限元方法和边界元方法。
有限元方法将叶片模拟为有限个节点，并利用节点间的连线形成的网格进行振动分析。
边界元方法则通过边界振动函数和边界积分方程来表示叶片的振动特性。
数值模拟的优点是计算速度快，成本低，并且能够对叶片的不同参数进行灵活的变化分析。
但是数值模拟的结果需要与实验测试进行验证，以确保其准确性。
发动机叶片固有频率测试分析的内容主要包括以下几个方面：首先是确定叶片振动模态。
叶片的振动模态是指叶片在不同频率下的振动形态。
通常通过模态测试来确定叶片的振动模态，并利用模态测试的结果来优化叶片结构设计。
其次是测量叶片的固有频率。
在实验测试中，可以通过在发动机上安装振动传感器来测量叶片的振动响应，并通过频谱分析等方法得到叶片的固有频率。
在数值模拟中，可以通过对叶片进行有限元或边界元分析来计算叶片的固有频率。
最后是分析叶片固有频率与发动机性能的关系。
叶片的固有频率与其结构参数、材料特性等有着密切的关系，因此通过分析叶片固有频率与发动机性能的关系，可以为叶片结构优化提供参考。
发动机叶片固有频率测试分析在发动机设计、优化以及故障诊断中具有重要的应用价值。
通过测试和分析叶片的固有频率，可以评估叶片结构的合理性，并为叶片的优化设计提供依据。
发动机叶片的固有频率测试分析
发动机叶片的固有频率测试分析引言发动机叶片是发动机中关键的零部件，其工作状态直接影响着发动机的性能和寿命。
发动机叶片的固有频率是指在叶片自身振动情况下的固有振动频率。
准确测定发动机叶片的固有频率对于发动机的设计和优化具有重要的意义。
本文将介绍发动机叶片固有频率测试的方法和分析过程。
1. 测试方法发动机叶片的固有频率可以通过实验测试得到，常用的测试方法有自由振动法和激励振动法。
自由振动法是在实验室或工厂环境下进行的。
首先将发动机叶片固定在一个支撑结构上，然后用振动激励器或敲击器在叶片上施加一个突然的外力，使叶片自由振动。
通过在叶片上安装加速度传感器，并将其信号输入到振动分析仪中进行信号处理和频谱分析，就可以得到叶片的固有频率。
2. 分析过程测试得到的叶片的振动信号经过信号处理和频谱分析后，可以得到叶片的频率响应曲线。
通过分析频率响应曲线，可以得到叶片的固有频率。
在频率响应曲线中，叶片的固有频率对应着曲线上的峰值。
通过测量峰值对应的频率，就可以得到叶片的固有频率。
对于多叶片结构的发动机叶片，需要分别测试每个叶片的固有频率。
一般情况下，不同叶片的固有频率会有所差异。
通过对多个叶片的固有频率进行统计分析，可以得到平均固有频率和固有频率的差异范围。
根据叶片的固有频率，可以进一步分析叶片的振动特性和受力情况。
固有频率越低，表示叶片越容易受到共振或失稳的影响。
在发动机工作过程中，叶片受到的力和振动会引起叶片的应力和变形，从而影响到叶片的寿命和性能。
3. 结论发动机叶片的固有频率是发动机设计和优化的重要参数。
通过实验测试和频谱分析，可以准确得到叶片的固有频率。
根据固有频率，可以进一步分析叶片的振动特性和受力情况，从而对发动机的性能和寿命进行评估和优化。
发动机叶片的固有频率测试分析
发动机叶片的固有频率测试分析发动机叶片的固有频率是指叶片在特定条件下的自然振动频率，通常用于评估叶片的结构强度和稳定性。
这一测试分析可以通过实验方法和数值模拟方法来完成。
在实验方法中，可以使用激光干涉仪、频谱分析仪和力传感器等设备来测量和分析发动机叶片的振动情况。
将叶片固定在测试平台上，然后在叶片上施加一定的激振力。
通过激振力的变化和叶片的振动响应，可以计算出叶片的固有频率。
还可以使用数值模拟方法来分析叶片的固有频率。
数值模拟方法可以利用计算机软件对叶片的结构进行建模，并进行振动仿真分析。
在建模过程中，需要考虑叶片的几何参数、材料性质和边界条件等因素。
通过求解叶片的有限元方程，可以得到叶片的固有频率和振动模态。
发动机叶片的固有频率测试分析对于评估叶片的结构强度和稳定性具有重要意义。
高固有频率意味着叶片具有较高的刚度和抗振能力，能够抵抗外界激振力的影响。
而低固有频率可能导致叶片在工作过程中产生自激振动或共振现象，增加了叶片的疲劳破坏风险。
在实际生产中，可以根据发动机叶片的固有频率测试分析结果，对叶片的设计和制造进行优化。
通过调整叶片的几何形状、改善材料的强度和刚度等措施，可以提高叶片的固有频率，从而提高叶片的结构强度和稳定性。
在叶片的安装和使用过程中，还需要注意避免叶片与其他部件产生共振，以防止叶片的破坏和故障。
发动机叶片的固有频率测试分析是一项重要的工作，能够评估叶片的结构强度和稳定性。
通过实验方法和数值模拟方法，可以得到叶片的固有频率，为叶片的设计和制造提供参考，并确保叶片在工作过程中具有良好的性能和可靠性。
发动机叶片的固有频率测试分析
发动机叶片的固有频率测试分析引言在发动机的设计和制造过程中，叶片的固有频率是一个非常重要的参数。
发动机叶片的固有频率测试分析是指对发动机叶片进行振动测试，并通过测试数据分析得出叶片的固有频率。
固有频率的测试分析对于确定叶片的安全工作范围、避免共振现象、优化叶片设计具有重要意义。
本文将对发动机叶片的固有频率测试分析进行详细介绍，包括测试方法、数据分析、应用和意义等方面的内容。
一、测试方法1.试验设备发动机叶片的固有频率测试通常使用振动台和传感器进行。
振动台用于对叶片进行激励，传感器用于对叶片的振动进行采集。
振动台通常采用电磁式或压电式振动器，能够提供一定的激励频率和振幅范围。
传感器通常选择加速度传感器或激光位移传感器，能够对叶片的振动信号进行准确地测量。
2.试验步骤（1）准备工作在进行叶片固有频率测试之前，需要对试验设备进行检查和准备工作。
包括振动台的激励源是否正常、传感器的安装位置是否合适、数据采集系统是否正常等方面，确保试验设备的正常运行。
（2）叶片安装将待测试的发动机叶片安装在振动台上，并保证其固定牢靠。
根据叶片的设计特点和测试要求，选择合适的激励方式和激励频率范围，进行激励参数的设置。
（3）振动测试通过振动台对叶片进行激励，同时通过传感器对叶片的振动信号进行采集。
在激励过程中，需要记录叶片的振动信号和激励参数，以便后续的数据分析。
（4）数据分析对采集到的振动信号进行分析处理，得出叶片的固有频率和振动特性。
通常可以采用频谱分析、模态分析等方法，对叶片的振动信号进行频域和时域分析，得出叶片的固有频率和振动模态。
三、应用和意义1.确定叶片的安全工作范围通过固有频率测试分析可以得出叶片的主要固有频率，从而确定叶片的安全工作范围。
在发动机的工作过程中，各种外部激励作用下，叶片振动会产生共振现象，当外部激励频率与叶片固有频率接近时，叶片容易发生共振现象，从而引发叶片的破坏。
通过固有频率测试分析可以确定叶片的主要固有频率范围，从而制定合理的工作参数，避免共振现象的发生，确保叶片的安全工作。
发动机叶片的固有频率测试分析
发动机叶片的固有频率测试分析发动机叶片作为整个发动机中的重要部件，其工作时需要承受较大的动力负荷，同时其自身的振动也是影响发动机运行稳定性和寿命的重要因素之一。
因此，对发动机叶片的固有频率进行测试分析，是发动机性能测试和优化的重要步骤之一。
首先，需要明确发动机叶片的固有频率是什么。
发动机叶片的固有频率，是指发动机叶片在受到外部激励后，自身振动的共振频率。
在叶片自然频率处，叶片的振幅达到最大值，因此叶片在固有频率处产生的振动会影响到整个发动机的性能和寿命。
测试发动机叶片的固有频率，需要使用专业的测试设备，如频谱分析仪或振动测试仪。
测试前，需要将发动机完全停止运转，并进行外观检查，排除可能影响测试结果的因素。
在测试时，首先要记录下发动机叶片的尺寸和质量等基本信息，并将叶片固定在测试平台上。
之后，将测试设备连接到发动机叶片上，进行激励，并记录下叶片的响应信号。
在激励时，可以通过改变激励信号的幅度和频率，来观察叶片响应的变化情况。
当激励信号的频率接近叶片的固有频率时，叶片会发生共振现象，此时叶片的振幅会急剧增大，并且会产生较大的位移和应力。
因此，在实际测试中，需要避免使用过于强烈的激励信号，以免对叶片造成损伤。
通过测试分析发动机叶片的固有频率，可以为发动机的性能优化提供重要的数据支持。
例如，可以通过优化叶片的尺寸和材料等设计参数，来提高叶片的固有频率，从而降低叶片在工作中产生的振动和应力，提高发动机的工作效率和寿命。
此外，还可以通过调整激励信号的频率和幅度等测试参数，来更加准确地测定叶片的固有频率，提高测试的准确性和可靠性。
综上所述，测试分析发动机叶片的固有频率是发动机性能测试和优化的重要步骤之一。
只有掌握了叶片固有频率的数据，在发动机设计和优化过程中才能更好地解决叶片振动和应力等问题，为发动机的可靠运行提供有力的保障。
发动机叶片的固有频率测试分析
发动机叶片的固有频率测试分析
发动机叶片是发动机中非常重要的部件之一，其工作状态直接影响到发动机的性能和稳定性。
为了确保发动机叶片的正常工作，对其固有频率进行测试分析是非常重要的。
固有频率是指发动机叶片在特定条件下自然振动的频率。
在发动机运行的过程中，由于叶片的结构和材料特性不同，受到外部激励力的作用，叶片会发生振动。
当叶片的振动频率与其固有频率相等时，会出现共振现象，导致叶片易于破裂或失效。
为了测试发动机叶片的固有频率，一般采用模态分析方法。
需要准备一个叶片测试样品，保证其具有典型的几何结构和材料特性。
然后，在实验室中采用相应的测试设备，如加速度计、振动计等，对叶片进行激励，并记录下叶片的振动响应。
在测试过程中，需要控制叶片受到的激励力的大小和频率，以及测试环境的温度和湿度等因素。
通过改变激励力的大小和频率，可以逐渐接近叶片的固有频率，并观察叶片的振动响应。
当振动响应达到最大值时，说明叶片的振动频率与固有频率相等，即达到了共振状态。
此时，需要记录下叶片的共振频率和振动幅值。
通过对多个叶片样品的测试和分析，可以统计得到叶片的固有频率的分布范围。
根据固有频率的分布范围，可以对叶片的设计和生产工艺进行优化和改进。
如果固有频率集中在某个频率范围内，说明叶片的结构和材料特性存在问题，可能需要进行优化或改进。
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透平叶片固有频率和振型的测试方法分析白静【摘要】Static frequency and vibration mode of turbine blade were tested by LMS system. To the single turbine blade, compared the relative experimental test results with numerical conclusion, both are consistent. Analyzing model and turbine blade model of turbine blade were of good accuracy, and the finite element calculation was used to validate the method. The results showed that the blade natural frequency disperse was increased by after assembling,, so the turbine blade of fixing force for the assembly process was controlled, if the controlling of fixing force was difficult to realize, the turbine blade natural frequency was tested by after assembling and make its performance reach the design requirements. It can provide theoretical basis for redesign of the blade.%以透平叶片为研究对象,采用LMS系统对叶片的静频和振型进行了测试.单只叶片的试验测试结果与数值计算结果吻合良好,说明所提供的叶片分析模型和静动态分析方法具有良好的工程精度,验证了有限元计算的准确性.结果显示,装配后叶片固有频率的分散度加大,因此在以后的装配过程中,需要对装配后各叶片固定力进行控制；如果控制难以实现,则必须对装配后的叶片的固有频率进行测试,使固有频率及其分散达到设计要求,为此类叶片的结构优化或性能优化以及叶片的再设计提供理论依据.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】4页(P90-93)【关键词】透平叶片;固有频率;测试【作者】白静【作者单位】宝鸡文理学院机电工程系,陕西宝鸡 721016【正文语种】中文【中图分类】TH453试验研究工作作为科学研究的一种最基本、最重要的方法和手段,越来越受到科技界的重视。
试验研究不仅可以对所研究问题的理论分析进行完善和验证,而且在试验过程中还常常会发现一些理论研究中不容易发现的重要现象。
理论结果必须经过试验的验证才是可靠的。
由于叶片应力状况的高度复杂性,国内外的大多数学者仍然借助于试验的方法来揭示其内部的规律特征。
1958年西屋公司将无线电遥测技术应用于叶片振动动态测量,开发了应变片-无线电遥测系统[1]。
20世纪90年代,美国EPRI的 Liberty技术中心采用声发射探头研制出一个STARS叶片振动非接触监测系统,它可以监测叶片动频的变化,判断叶片级连接件的断裂、叶片失速颤振的发生等[2]。
2003年,徐自力等在Doosan重工的高速动平衡实验室测量了某机组高中压转子第9级成组叶片的固有振动频率[3]。
2003年,黄俊清在试验台上对广东粤华发电有限责任公司5号、6号汽轮机低压缸第3级叶片进行了全面的模态测试[4]。
对于大型转子系统需要进行实际系统试验,由于受现场条件的限制,实施起来比较麻烦,并且在许多情况下,实际系统是不允许试验的,对它的要求是必须安全且可靠。
所以,在多数情况下,对于大型旋转机械按照相似性理论和原理进行模型试验。
那么,对于安装在转子上的叶片进行实际工况下的试验测试也是相当困难的,所以,对于叶片的有关测试,本文也是在实验室环境下进行,而不是实际工况下的测试。
叶片是转子上的重要部件,本文对所分析的叶片实物结构进行试验测试,由于试验条件的限制,主要测量了叶片的静态频率和振型,并将数值计算结果与试验测试结果进行比较。
1 叶片静态频率和振型的测试方法叶片振动静频率的测量通常有3种方法：自振测量法、共振测量法、频谱分析法[5]。
1)自振测量法自振法即用自由振动衰减法测定叶片的自振频率,其测量系统如图1所示,试验时用橡皮锤(或铜锤、铅锤)敲击叶片,使叶片以一种最容易激发的振型作自由衰减振动,通常为A0型振动。
图1 自振法测量系统1.示波器;2.低频信号发生器;3.数字频率计;4.拾振器;5.激振锤;6.叶片2)共振测量法共振法指叶片处于强迫振动状态下时测定其固有频率的方法。
共振法测量叶片自振频率的测量系统如图2所示。
图2 共振法测量系统1.示波器;2.低频信号发生器;3.数字频率计;4.功率放大器;5.激振器;6.拾振器;7.叶片3)频谱分析法频谱分析法指使用快速傅立叶(FFT)分析仪测定处于自由振动状态下各阶振型固有频率的方法。
频谱分析法测量系统如图3所示。
图3 频谱分析法测量系统框图2 叶片振动测试仪器及试验步骤2.1 测试设备及系统叶片振动特性试验根据所采用的试验方法及该方法所依据的测试原理不同而采用不同的测试仪器和系统。
试验数据的采集系统采用比利时LMS公司生产的SCADASIII型36通道动态信号分析仪。
信号处理系统采用与SCADASIII相配套的分析、处理软件——CADA-X。
本次试验采用频谱分析法,测试仪器包括：1)频谱分析仪 1台,型号：LMS305,频率范围：100～10000 Hz;2)振动传感器;3)激振锤;4)电接点压力表;5)试验台;6)笔记本电脑1台。
分析系统软件采用b测试系统,利用该测试系统的强大功能来实现压缩机叶片固有频率的测试与分析。
该系统是 LMS公司开发的,针对振动噪声试验与工程的集成解决方案,具有旋转机械的扭振分析、结构与声学试验、环境试验等功能,集数据采集、试验数据处理以及试验报告生成和数据共享于一体,而且易于使用,测量精度高。
该系统能够接收任意类型的动态传感器信号,可直接使用ICP型传感器,其先进的数采单元可提供96 dB的动态范围、200 kHz的最高采样频率。
试验时,由传感器测量到的动信号经适配器后,一路输入示波器,用来实时观察振动轨迹;另一路输入动态信号分析仪,动态信号分析仪的输出接入到计算机,这样可以对信号进行存储和处理。
测试系统主要由振动传感器、LMSSCADASⅢ-可扩展采集前端、b分析软件组成。
2.2 试验步骤1)振动传感器及其标定振动传感器采用 b测试系统配置的ICP加速度传感器。
该传感器底部装有安装座,在试验过程中,用蜡直接将传感器黏在测点上。
传感器在使用前,需要对其性能进行标定,以保证测量数据的可靠性。
标定的主要特性指标有：灵敏度、频率响应和动态线性范围,以及横向灵敏度和各种因素对传感器输出的影响。
对传感器的标定采用比较标定法,即将被标定的传感器与标准传感器进行比较,从而得到被标定传感器的灵敏度及频率特性曲线。
b分析软件的每个模块均带有传感器标定程序,标定前,将被标定传感器“背靠背”地直接用螺栓固定在标准传感器端面的螺孔内,并将两传感器同时安装在标准振动器上,这是为了让它们能同时得到相同的振动输入。
标定仪器的连接情况如图4所示。
图4 仪器标定连接图标定时,标准振动器会产生频率为159.2 Hz、加速度为9.8 m/s的振动,标准传感器测量此振动,并将振动加速度始终保持在9.8 m/s2,b标定程序会自动采集被标定传感器的振动信号,完成传感器的校正过程。
2)连接实验仪器如图5所示,将叶片装夹到实验台上,正常的夹紧力为13 t。
图5 实验仪器连接图3)测试叶片的模态测试采用锤击响应分析法,试验所用力锤的末端连接到测试系统的可扩展采集前端接口。
试验过程中,使用带有力传感器的锤子前端,对叶片进行敲击,同时在拾振点拾取经敲击产生的振动衰减信号。
为了消除噪声的影响,提高信噪比,测量每个测点的响应信号时,各敲击激振点3次,求解其平均值。
4)数据采集与分析测试系统的数据采集和分析部分选用b系统中的Modal Impact模块,在将计算机、采集前端和传感器连接好后,通过通道设定,测量带宽和触发设置以及输入信号量程的自动设置,软件会自动完成数据采集和存储。
在数据浏览工作簿下,可以得到叶片振动响应的频谱图,从频谱图中可以辨认出叶片的各阶固有频率。
3 叶片静频特性的测量结果与分析3.1 单只叶片实测频率1)1级动叶的前4阶固有频率根据工厂提供的经验,一般测试某级叶片的每一片叶片的频率,然后计算其均值,所得到的均值与设计时确定的理论值非常接近。
在具体实用时,就以所测得的均值作为该阶固有频率的标准设计值来判别的每一片叶片的安全情况。
本文也是依据该方法进行判别的。
表1给出了第1级叶片的前4阶静频平均值。
从表1中可以发现,在1级叶片中,实测的各个叶片在同一振型下的自振频率并不完全相同,这是由制造、安装等因素所造成的。
同级叶片的自振频率相差越大,运行中要使得各个叶片避开共振时所需的转速范围就越大。
因此,装在叶轮上的叶片的分散度是必须加以控制的一个指标。
叶片的频率分散度是以同级叶片中的最大静频率值与最小静频率值之差和两者平均值之比的百分数来表示的[5],规定Δf小于8%为合格。
式中,fmax为同级叶片中的最大静频率;fmin为同级叶片中的最小静频率;Δf为叶片的频率分散度。
表1 第1级叶片的前4阶静频平均值 Hz从表1中数据分析可知：1阶弯曲振型的固有频率的均值178 Hz,频率分散在均值的-3～3,均值的±4%为±7 Hz,1级叶片的1阶弯曲振型固有频率的分散度满足使用要求,是合格的。
2阶弯曲振型的固有频率的均值为594 Hz,频率分散在均值的-7～8,均值的±4%为±24 Hz,1级叶片的2阶弯曲振型固有频率的分散度满足使用要求,是合格的。
1阶扭转振型的固有频率的均值为750 Hz,频率分散在均值的-9～10,均值的±4%为±30 Hz,1级叶片的1阶扭转振型固有频率的分散度基本满足使用要求,是合格的。
弯扭振型的固有频率的均值为1232 Hz,频率分散在均值的-9～108,均值的±4%为±49 Hz,1级叶片的弯扭振型的固有频率的分散度有些大,但频率值超过要求的有5片。