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一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法，特別涉及振動(dòng)信號(hào)分析與恒虛警檢測(cè)算法在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中的應(yīng)用。這種故障診斷方法基于振動(dòng)信號(hào)分析技術(shù)，在頻率故障診斷方法的基礎(chǔ)上，對(duì)于特征提取過(guò)程運(yùn)用恒虛警檢測(cè)算法，對(duì)特定頻率點(diǎn)進(jìn)行狀態(tài)識(shí)別，能夠有效地檢測(cè)出淹沒(méi)在雜波能量譜中的突頻信號(hào)，得到精確的頻率信息，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)故障決策具有重要意義，為發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)人員、測(cè)試人員提供可靠的參考與支持。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法，特別涉及振動(dòng)信號(hào)分析與恒虛警 檢測(cè)算法在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車(chē)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，具有高風(fēng)險(xiǎn)、高費(fèi)用、試驗(yàn)時(shí)間 短及故障發(fā)生迅速等特點(diǎn)。振動(dòng)信號(hào)是發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)測(cè)量的重要參數(shù)之一，比穩(wěn)態(tài)參數(shù)能更 快地反映發(fā)動(dòng)機(jī)的性能變化；故障診斷主要對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障模式 分析，選定與之相適應(yīng)的算法，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行故障診斷，做出準(zhǔn)確的性能評(píng)估；恒虛警檢測(cè) 是一種有效的信號(hào)分析識(shí)別算法，對(duì)頻域信號(hào)突頻點(diǎn)的檢測(cè)擁有具有很大的優(yōu)勢(shì)。目前， 通過(guò)振動(dòng)參數(shù)測(cè)量來(lái)診斷發(fā)動(dòng)機(jī)故障的系統(tǒng)還處于理論研究和技術(shù)探索階段，診斷方法單 一，頻率故障診斷作為一種重要的診斷方法，無(wú)法對(duì)信號(hào)突頻點(diǎn)進(jìn)行有效地判別。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是發(fā)明一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法，這種故障診斷 方法基于振動(dòng)信號(hào)分析技術(shù)，在原有頻率故障診斷方法的基礎(chǔ)上加入恒虛警檢測(cè)算法，彌 補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0004] 這種故障診斷方法首先對(duì)采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)時(shí)域預(yù)處理，然后進(jìn) 行頻域FFT變換，再進(jìn)行特征提取，對(duì)特定頻率點(diǎn)進(jìn)行狀態(tài)識(shí)別，最后進(jìn)行故障決策。在特 征提取過(guò)程中，對(duì)頻域處理后的信號(hào)頻譜運(yùn)用恒虛警檢測(cè)算法對(duì)突頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別， 具體為：假設(shè)被檢測(cè)單元Xm位于快速傅里葉變換后的m行，除去頻譜能量泄露的保護(hù)單元， 在被檢測(cè)目標(biāo)所在的行提取L點(diǎn)進(jìn)入檢測(cè)參考單元，對(duì)L個(gè)檢測(cè)參考單元從大到小排序，之 后去掉!個(gè)最大值，對(duì)剩余單元的幅值進(jìn)行均值計(jì)算，再乘以比例因子k，其結(jié)果作為檢測(cè) 門(mén)限，將被檢測(cè)點(diǎn)Xm的幅值與檢測(cè)門(mén)限相比較.當(dāng)被檢測(cè)點(diǎn)的幅值大于檢測(cè)門(mén)限時(shí)，輸出 坐標(biāo)信息，即頻率信息與幅值信息。
[0005] 信號(hào)預(yù)處理過(guò)程包括數(shù)據(jù)截取，零線調(diào)整，趨勢(shì)提取與排除和畸點(diǎn)排除。
[0006] 在所述特征提取過(guò)程中，在對(duì)突頻信號(hào)進(jìn)行恒虛警檢測(cè)識(shí)別后，進(jìn)行基頻識(shí)別和 狀態(tài)識(shí)別過(guò)程。
[0007] 該故障決策方法的描述為：定型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，殼體材料以及藥柱結(jié)構(gòu)是固定 的，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)主突頻振動(dòng)位置也是固定的；性能穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)機(jī)，在特定工作段內(nèi)的突頻 特征點(diǎn)是不發(fā)生變化的，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，振動(dòng)幅值和振動(dòng)頻譜也將發(fā)生 明顯的變化，主要的故障特征在于頻譜圖中的信號(hào)突頻分量會(huì)明顯增多。
[0008] 本發(fā)明的有益效果：
[0009] 能夠有效地檢測(cè)出淹沒(méi)在雜波能量譜中的突頻信號(hào)，得到精確的頻率信息，用于 后續(xù)的故障診斷分析，為發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)人員、測(cè)試人員提供可靠的支持。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0011] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的故障診斷流程示意圖，包括信號(hào)預(yù)處理，頻域處 理，特征提取，故障決策；
[0012] 圖2是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的恒虛警檢測(cè)算法示意圖，包括提取檢測(cè)參考單 元，排序求平均，確定檢測(cè)門(mén)限，比較并輸出特征信息四個(gè)步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例：一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法。
[0014] 如圖1所示，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法主要包括信號(hào)預(yù)處理，頻域處理，特征 提取，故障決策四部分。
[0015] 信號(hào)預(yù)處理主要對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車(chē)采集到的原始振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域數(shù) 據(jù)處理，主要包括數(shù)據(jù)截取，零線調(diào)整，趨勢(shì)提取與排除，畸點(diǎn)排除。以下對(duì)信號(hào)預(yù)處理過(guò)程 進(jìn)行描述：
[0016] 步驟一：數(shù)據(jù)截取
[0017] 根據(jù)信號(hào)有效長(zhǎng)度，從發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)有效數(shù)據(jù)開(kāi)始截取。截取的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為N， 起始點(diǎn)為kl輸入?yún)?shù)為時(shí)間范圍（tl，t2);
[0018] 步驟二：零線調(diào)整
[0019] 對(duì)截取后的信號(hào)求平均，然后從原始信號(hào)中減去均值。計(jì)算公式：
[0020] X (k) =x (k) -Xmean
[0021] k = kl，kl+N，N為去除均值的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，

【權(quán)利要求】
1. 一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法，包括信號(hào)預(yù)處理，頻域處理，特征提取，故障決 策四部分，其中所述的信號(hào)預(yù)處理過(guò)程是對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車(chē)采集到的原始振動(dòng)數(shù) 據(jù)進(jìn)行時(shí)域數(shù)據(jù)處理；所述的頻域處理是對(duì)預(yù)處理后的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換；所 述故障決策過(guò)程涉及頻率故障決策方法，其特征在于：在所述特征提取過(guò)程中，對(duì)于頻域傅 里葉變換后的信號(hào)頻譜運(yùn)用恒虛警檢測(cè)算法對(duì)突頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別，具體為： 假設(shè)被檢測(cè)單元位于快速傅里葉變換后的m行，除去頻譜能量泄露的保護(hù)單元，在 被檢測(cè)目標(biāo)所在的行提取L點(diǎn)進(jìn)入檢測(cè)參考單元，對(duì)L個(gè)檢測(cè)參考單元從大到小排序，之后 去掉r個(gè)最大值，對(duì)剩余單元的幅值進(jìn)行均值計(jì)算，再乘以比例因子k，其結(jié)果作為檢測(cè)門(mén) 限，將被檢測(cè)點(diǎn)的幅值與檢測(cè)門(mén)限相比較，當(dāng)被檢測(cè)點(diǎn)的幅值大于檢測(cè)門(mén)限時(shí)，輸出坐標(biāo) 信息，即頻率信息與幅值信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法，其特征在于：所述信號(hào)預(yù)處 理過(guò)程包括數(shù)據(jù)截取，零線調(diào)整，趨勢(shì)提取與排除和畸點(diǎn)排除。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法，其特征在于：在所述特征提 取過(guò)程中，在對(duì)突頻信號(hào)進(jìn)行恒虛警檢測(cè)識(shí)別后，進(jìn)行基頻識(shí)別和狀態(tài)識(shí)別過(guò)程。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法，其特征在于：所述故障決策 方法的描述為：定型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，殼體材料以及藥柱結(jié)構(gòu)是固定的，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)主突 頻振動(dòng)位置也是固定的；性能穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)機(jī)，在特定工作段內(nèi)的突頻特征點(diǎn)是不發(fā)生變化 的，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，振動(dòng)幅值和振動(dòng)頻譜也將發(fā)生明顯的變化，主要的故 障特征在于頻譜圖中的信號(hào)突頻分量會(huì)明顯增多。
【文檔編號(hào)】G01M15/00GK104406792SQ201410507694
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】張昱, 張磊, 云杰, 黃家驥, 潘炳建 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙航天動(dòng)力機(jī)械測(cè)試所