Повышение частотного разрешения при измерении вибраций вращающихся тел с помощью лазерной виброметрии с неподвижным лучом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Техника лазерной доплеровской виброметрии активно применяется при выполнении экспериментальных исследований из-за бесконтактного принципа измерений. При использовании неподвижного лазера для измерений вибраций вращающихся тел и преобразования Фурье для обработки результатов таких измерений возникает проблема, связанная с понижением частотного разрешения спектров при увеличении частоты вращения тела. В результате при достаточно высоких скоростях вращения могут перестать разрешаться близко расположенные дискретные составляющие. В данной работе предложен способ решения такой проблемы, основанный на методе наименьших квадратов. Работоспособность такого метода обработки продемонстрирована на экспериментальных данных.

Об авторах

В. В. Артельный

Институт прикладной физики РАН

Email: stulenkov@ipfran.ru
Россия, 603155, Нижегородская обл., Нижний Новгород, ул. Ульянова 46

А. А. Родионов

Институт прикладной физики РАН

Email: stulenkov@ipfran.ru
Россия, 603155, Нижегородская обл., Нижний Новгород, ул. Ульянова 46

А. В. Стуленков

Институт прикладной физики РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: stulenkov@ipfran.ru
Россия, 603155, Нижегородская обл., Нижний Новгород, ул. Ульянова 46

Список литературы

  1. Johansmann M., Fritzsche M., Schell J. A new method for measurement of rotating objects utilizing laser Doppler vibrometry combined with an optical derotator with focus on automotive applications // SAE Technical Paper Series. 2011. https://doi.org/10.4271/2011-26-0043
  2. Gasparoni A., Allen M.S., Yang S., Sracic M.W., Castellini P., Tomasini E.P. Experimental Modal Analysis on a Rotating Fan Using Tracking-CSLDV // AIP Conference Proceedings. 2010. V. 1253. № 3.
  3. Abbas S.H., Jang J.-K., Kim D.-H., Lee J.-R. Underwater vibration analysis method for rotating propeller blades using laser Doppler vibrometer // Optics and Lasers in Engineering. 2020. V. 132. P. 106133.
  4. Lutzmann P., Göhler B., Hill C.A., van Putten F. Laser vibration sensing at Fraunhofer IOSB: review and applications // Opt. Eng. 2016. V. 56. № 3. P. 031215.
  5. Reinhardt A.K., Kadambi J.R., Quinn R.D. Laser vibrometry measurements of rotating blade vibrations // J. Engineering for Gas Turbines and Power. 1995. V. 117. № 3. P. 484–488.
  6. Kulczyk W.K., Davis Q.V. Laser Doppler instrument for measurement of vibration of moving turbine blades // Proc. of the Institution of Electrical Engineers. 1973. V. 120. № 9. P. 1017–1023.
  7. Cookson R.A., Bandyopadhyay P. Fiber-optic laser-Doppler probe for vibration analysis of rotating machines // J. Engineering for Power. 1980. V. 102. № 3. P. 607–612.
  8. Oberholster A.J., Heyns P.S. Online condition monitoring of axial-flow turbomachinery blades using rotor-axial Eulerian laser Doppler vibrometry // Mechanical Systems and Signal Processing. 2009. V. 23. № 5. P. 1634–1643. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2009.01.001
  9. Oberholster A.J., Heyns P.S. Eulerian laser Doppler vibrometry: Online blade damage identification on a multi-blade test rotor // Mechanical Systems and Signal Processing. 2011. V. 25. № 1. P. 344–359. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2010.03.007
  10. Oberholster A.J., Heyns P.S. A study of radial-flow turbomachinery blade vibration measurements using Eulerian laser Doppler vibrometry // AIP Conference Proceedings. 2014. V. 1600. № 1. P. 23–32. https://doi.org/10.1063/1.4879565
  11. Castellini P., Tomasini E.P. Image-based tracking laser Doppler vibrometer // Review of Scientific Instruments. 2004. V. 75. № 1. P. 222–232. https://doi.org/10.1063/1.1630859
  12. Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 584 с.
  13. Турчин В.И. Введение в современную теорию оценки параметров сигналов. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2005. 116 с.

Дополнительные файлы


© В.В. Артельный, А.А. Родионов, А.В. Стуленков, 2023