航空發(fā)動機靜電監(jiān)測技術

第1章 緒論... 1
1.1 健康管理與監(jiān)測技術... 1
1.1.1 航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測與診斷的意義... 2
1.2航空發(fā)動機氣路狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術現(xiàn)狀... 3
1.2.1 現(xiàn)有的航空發(fā)動機氣路狀態(tài)監(jiān)測技術... 3
1.2.2 現(xiàn)有監(jiān)測技術的不足... 4
1.3氣路靜電監(jiān)測技術歷史與現(xiàn)狀... 5
1.3.1 國外靜電監(jiān)測技術研究狀況... 5
1.3.2 國內(nèi)靜電監(jiān)測技術研究狀況... 9
1.4本書的主要內(nèi)容... 9
第二章 航空發(fā)動機氣路靜電監(jiān)測技術原理... 10
2.1航空發(fā)動機氣路顆粒物來源... 10
2.1.1 碳煙顆粒形成... 10
2.1.2 氣路中異常顆粒的產(chǎn)生... 11
2.2航空發(fā)動機氣路顆粒荷電機理... 12
2.2.1固體的荷電機理... 12
2.2.2 燃燒室內(nèi)的化學反應... 15
2.2.3正負離子的形成過程... 16
2.3發(fā)動機氣路電荷水平構成及影響因素... 20
2.4 發(fā)動機氣路碎片監(jiān)測系統(tǒng)的構成... 20
2.5航空發(fā)動機氣路靜電監(jiān)測技術原理... 21
2.5.1 EDMS原理... 21
2.5.2 EDMS信號特征參數(shù)和參考基準線... 22
2.6 小結... 23
第三章 靜電傳感器的設計、測量模型及特性分析... 24
3.1傳感器概述... 24
3.2靜電傳感器原理及設計... 25
3.2.1 靜電傳感器原理及分類... 25
3.2.2 靜電傳感器的設計... 27
3.3靜電傳感器探極的測量模型... 29
3.3.1靜電傳感器探極靜電場描述... 29
3.3.2靜電傳感器探極的感應電荷求解方法... 30
3.3.3感應電荷有限元求解方法... 34
3.4靜電傳感器探極靈敏度影響因素分析... 39
3.4.1 傳感器探極半徑對靈敏度分布的影響... 40
3.4.2絕緣層介電常數(shù)對靈敏度分布的影響... 42
3.4.3 絕緣層厚度的影響... 44
3.5靜電傳感器探極的空間感應場分析... 47
3.5.1 靜電傳感器探極的空間靈敏度分布函數(shù)... 47
3.5.2 靜電傳感器探極的空間濾波效應... 52
3.6探極頻率響應特性及影響因素分析... 54
3.6.1 頻率響應特性... 54
3.6.2 探極頻率特性影響因素分析... 55
3.7靜電傳感器前置放大器設計... 56
3.7.1 前置放大器的噪聲分析... 57
3.7.2 抗干擾的方法... 59
3.7.3 前置放大器的設計... 60
3.8靜電傳感器輸出信號的影響因素分析... 63
3.8.1 顆粒運動速度對傳感輸出信號的影響分析... 64
3.8.2 多荷電顆粒的頻率響應分析... 65
3.9實驗驗證... 67
3.9.1傳感器靈敏度驗證實驗... 68
3.9.2 距離傳感器位置的影響... 70
3.9.3 軸向位置的影響... 71
3.9.4 顆粒速度的影響... 71
3.9.5 單個顆粒和連續(xù)顆粒產(chǎn)生信號的頻譜分析... 72
3.10小結... 73
第四章 靜電監(jiān)測信號處理以及特征提取方法... 74
4.1 基于小波分析的靜電監(jiān)測信號去噪方法研究... 74
4.1.1 小波分析的基本概念... 74
4.1.2 常用的小波降噪方法... 76
4.1.3中值濾波和小波閾值濾波相結合的降噪方法... 77
4.1.4降噪實例對比... 78
4.2 基于獨立分量分析的靜電監(jiān)測信號去噪方法研究... 80
4.2.1 ICA算法簡介... 81
4.2.2 FASTICA算法原理... 81
4.2.3 FASTICA算法的預處理... 82
4.2.4 基于EMD的參考信號構造方法... 83
4.2.5 基于EMD的ICA降噪步驟... 84
4.2.6 基于ICA的信號降噪實例... 85
4.3 降噪效果評價... 85
4.4 小結... 87
第五章 航空發(fā)動機氣路異常顆粒識別方法... 87
5.1 靜電監(jiān)測信號特征提取研究... 88
5.1.1靜電監(jiān)測信號的時域特征... 88
5.1.2靜電監(jiān)測信號的頻域特征分析... 88
5.2 基于粗糙集神經(jīng)網(wǎng)絡的異常顆粒識別方法研究... 91
5.2.1粗糙集神經(jīng)網(wǎng)絡模型的構建... 91
5.2.2連續(xù)數(shù)據(jù)的離散... 92
5.2.3 基于遺傳算法的神經(jīng)網(wǎng)絡結構優(yōu)化... 93
5.2.4產(chǎn)生用于規(guī)則提取的樣本... 96
5.3 分類知識規(guī)則獲取... 96
5.4 實例驗證與應用... 97
5.4.1 實例驗證... 97
5.4.2知識獲取模型在靜電監(jiān)測實驗中的應用... 97
5.5 小結... 99
第六章 航空發(fā)動機氣路靜電監(jiān)測技術模擬實驗... 100
6.1 氣路模擬實驗系統(tǒng)配置... 100
6.1.1實驗系統(tǒng)構成組件... 100
6.1.2 實驗平臺組件功能介紹... 101
6.2管道內(nèi)顆粒運動速度的估計... 101
6.3 傳感器可行性驗證實驗... 102
6.3.1 常溫環(huán)境下實驗... 102
6.3.2 傳感器的耐高溫實驗... 102
6.3.3高溫環(huán)境模擬實驗... 103
6.4 典型工況模擬及顆粒特征分析實驗... 103
6.4.1細小碳煙顆粒產(chǎn)生的感應信號特征分析... 104
6.4.２燃燒系統(tǒng)故障模擬實驗... 105
6.4.3碰摩故障模擬實驗... 105
6.5小結... 106
第七章　航空發(fā)動機靜電監(jiān)測技術臺架實驗... 107
1.1 7.1實驗環(huán)境與方案... 107
1.1.1 7.1.1　發(fā)動機臺架... 107
1.1.2 試車程序... 108
1.1.3 實驗方案... 110
1.1.4 一些必要的說明... 110
1.2 7.2　靜電監(jiān)測信號影響因素分析... 113
1.3 功率對靜電監(jiān)測信號的影響... 114
1.3.1 時域... 114
1.3.2 特征參數(shù)的影響... 115
1.4 燃燒效率衰退對信號的影響... 118
1.4.1 燃燒效率的計算方法... 119
1.4.2 焓增法... 119
1.4.3 本文采用的計算方法... 120
1.4.4 燃燒效率衰退對靜電監(jiān)測信號的影響... 120
1.5 特征參數(shù)基準線的確定... 121
1.6 實驗驗證——檢測發(fā)動機水洗... 123
1.6.1 水洗對靜電時域信號的影響... 123
1.6.2 對特征參數(shù)的影響... 124
1.6.3 趨勢分析... 125
1.6.4 靜電特征基準線驗證... 127
1.7 小結... 129
7.2未來工作展望... 130
第八章　靜電監(jiān)測技術在油路和磨損監(jiān)測中的應用... 132
8.2 油液磨粒荷電機理分析... 133
8.3 油液靜電監(jiān)測傳感器特性... 134
8.4油液靜電監(jiān)測實例分析 134