测量装置的制造及其应用技术1.本技术涉及机械测量领域,尤其涉及一种叶尖定时测量系统的标定装置与方法。背景技术:2.在航空发动机、燃气轮机、汽轮机等大型叶轮机械中,转子叶片常常在高速旋转的条件下工作,需要承受较高的负荷。为保障安全运行,有必要在叶片旋转中实时测量其运行参数,包括振动的频率和幅值、叶顶与机匣的间隙等。3.叶尖定时技术是一种新颖的旋转叶片测量方法。一般通过一组固定在机匣上的传感器测量每一个叶片的叶尖到达时间,换算出叶尖的周向位移,进而推算出振动频率和幅值。此外,一些技术方案可以根据测得的叶尖到达时间,计算出叶顶间隙。总之,一套叶尖定时测量系统,是通过布置在机匣上的传感器,测量每一个叶片叶尖到达传感器的时间,计算出叶尖位移、振动频率和幅值和叶顶间隙等物理量的装置和算法。4.为了验证旋转叶片测量系统的精度,知晓其测量误差范围,对其准确标定是一项十分重要的工作,而现有的对叶尖定时测量系统的标定方法较少且精确度不足。5.1.应变片标定法:将应变片贴于叶片的根部,通过连续测量叶根的应变获取叶片振动的频率和振幅信息,进一步结合有限元模型,推算出叶顶的振幅和频率,以此作为参考标准值,将叶尖定时测量系统测得的振幅和频率与之比对,得到测量误差,完成标定任务;但是此方法不能直接测量叶尖部位的振动信号,需要通过有限元模型换算,准确性低。一般工程实践经验表明,使用应变数据计算得到的振动频率比较准确,而幅值极不可靠。因此使用应变片法不能胜任叶尖定时测量系统的高精度标定。此外,应变片法是一种接触式方法,粘贴应变片操作繁琐,粘贴在叶根处的应变片可能改变叶片的振动特性。最后,应变片较为敏感,容易受到其他信号的干扰。6.2.相对位移标定法:不激励旋转的叶片,而是将叶尖定时传感器布置在振动台上,控制振动台从而使传感器发生振动,利用叶片和传感器的相对运动模拟旋转的振动叶片,将振动台的振动频率和幅值作为参考标准值,将叶尖定时测量系统测得的振幅和频率与之比对,得到测量误差,完成标定任务。该方法具有诸多缺点:(1)该方法的标定场景与真实的叶片振动场景不同,它基于相对运动的标定原理的合理性并未得到证明,特别是:工程应用中,驱动电机的转速总是在一定范围内波动,同时,叶片受气流激励及转子偏心的影响,本身即存在振动,而该专利忽略了这些重要的误差因素。(2)该方法未实现同步测量,用作参考标准的值与待标定值并非在同一时间获取,不能标定叶尖振动位移这一关键参数。(3)该方法使用振动台的频率、幅值和相位作为参考标准值,考虑到前述两条缺点,标定结果是不准确的。(4)该方案需要使用振动台,且每一个叶尖定时传感器均需配备一个振动台,成本高、适应性差。(5)标定时需满足所有振动台的实际振动频率相同、幅值相同和相位差固定,操作繁琐、难度大、精度差。7.以上标定方案均涉及叶片或传感器的振动激励。相对位移法提及的振动台一般不适用于激励旋转叶片,而磁激励法、喷气激励法可以实现叶片旋转时激励(这些技术不涉及叶尖定时测量系统的标定):8.1.磁激励法:通过在机匣上布置磁性激励装置,对每个通过的叶片施加周向激励力,引起叶片振动。9.2.喷气激励法:通过在机匣或叶片前后设置喷嘴,在叶轮旋转时向叶片喷射高压气流,引起叶片振动。10.但是,磁激励法和喷气激励法只能激发叶片的同步振动响应,不能有效控制被激发的模态和叶片振幅,从而不能创造各类叶片振动形式,无法对各种可能的叶片运行工况进行标定。11.综上所述,现有技术方案功能单一,只能标定振动频率和幅值,不能标定叶顶振动位移,也未考虑叶尖定时技术的未来发展,可扩展性差。例如,未考虑叶尖定时测量系统可以用于测量叶顶间隙的最新发展,因此不能标定叶尖定时测量系统测量叶顶间隙时的误差。12.因此,本领域的技术人员致力于开发一种叶尖定时测量系统的标定装置与方法,能够在还原真实测量场景的前提下进行标定,可以同步采集参考标准量和待标定量,具有可靠的激振装置,容易调整激振的幅值和频率。技术实现要素:13.为实现上述目的,本技术提供了一种叶尖定时测量系统的标定装置,包括:14.旋转组件和至少一个支架;15.其中,所述旋转组件包括:16.框架;17.动力部件,安装在所述框架上;18.转子,安装在所述框架上并与所述动力部件连接,所述转子被配置为在所述动力部件的驱动下能够转动;所述转子上设置有多个叶片,所述多个叶片均匀地分布在所述转子的圆周上,并从所述转子沿径向往外突出;19.传感部件,可拆卸地安装在所述标定装置的预设位置处,并被配置为能够检测对应的所述叶片的叶尖振动位移或叶尖间隙;20.激励装置,设置在所述多个叶片的每个上,所述激励装置被配置为能够使对应的所述叶片在任意转速下产生振动;21.其中,所述支架设置在所述旋转组件的一侧,所述支架被配置为能够安装待标定的叶尖定时测量系统。22.在一些实施方式中,可选地,所述转子包括:23.叶盘,安装在所述框架上并与所述动力部件连接,并被配置为在所述动力部件的驱动下能够转动;其中,所述多个叶片的一端连接至所述叶盘;24.多个悬臂,所述多个悬臂均匀地分布在所述叶盘的圆周上,并从所述叶盘沿径向往外突出;其中,所述多个悬臂中的每个上设置有所述传感部件,使得一个所述传感部件对应一个所述叶片。25.在一些实施方式中,可选地,所述传感部件为非接触式位移传感器,所述传感部件设置在靠近对应的所述叶片的边缘处。26.在一些实施方式中,可选地,所述标定装置还包括滑环和线缆,所述滑环沿所述叶盘的轴向连接至所述叶盘,所述线缆的一端连接至所述激励装置,另一端在所述滑环的引导下延伸至所述标定装置外部并被配置为与一信号发生器连接。27.在一些实施方式中,可选地,所述线缆的一端还连接至所述传感部件,另一端被配置为与一电源和信号采集系统连接。28.在一些实施方式中,可选地,所述叶盘上设置有一空腔,所述转子还包括盖板,所述盖板连接至所述叶盘并覆盖在所述空腔的开口处,所述空腔内设置有电源和无线遥测系统,所述电源和所述无线遥测系统分别连接至所述传感部件。29.在一些实施方式中,可选地,所述标定装置还包括围绕在所述旋转组件周边的圆形导轨,所述圆形导轨的圆心与所述转子的圆心重叠,所述至少一个支架设置在所述圆形导轨上。30.在一些实施方式中,可选地,所述至少一个支架包括多个支架,所述多个支架沿所述圆形导轨的周向均匀地设置在所述圆形导轨上。31.在一些实施方式中,可选地,所述支架连接至第一滑块,所述第一滑块连接至所述圆形导轨,所述第一滑块被配置为能够沿着所述圆形导轨滑动。32.在一些实施方式中,可选地,所述支架包括支撑柱和调节平台,所述支撑柱竖直设置,所述调节平台活动连接至所述立柱,所述待标定的叶尖定时测量系统的第一传感器安装在所述调节平台上,所述调节平台被设置为具有至少一个自由度。33.在一些实施方式中,可选地,所述支架包括第二滑块、第一连接件、第一调节旋钮和第一锁紧钮,所述第二滑块设置在所述支撑柱上被配置为能够沿着第一方向在所述支撑柱上移动,所述第一方向指所述支撑柱的长度方向;所述第一连接件的一端连接至所述第二滑块,所述调节平台连接至所述第一连接件;所述第一调节旋钮和所述第一锁紧钮设置在所述第二滑块上,所述第一调节旋钮和所述第一锁紧钮被配置为在所述第一锁紧钮松开时,旋转所述第一调节旋钮,使得所述第二滑块能够沿着所述支撑柱移动;在所述第一锁紧钮锁紧时,所述第二滑块被保持在当前位置。34.在一些实施方式中,可选地,所述调节平台还包括第二调节旋钮和第二锁紧钮,所述第二调节旋钮被配置为能够调节所述调节平台沿第二方向的位移,所述第二锁紧钮被配置为能够锁紧所述调节平台,使得所述调节平台在所述第二方向被固定;所述第二方向是指垂直所述立柱的长度方向且平行所述转子的径向的方向。35.在一些实施方式中,可选地,所述调节平台还包括第三调节旋钮和第三锁紧钮,所述第三调节旋钮被配置为能够调节所述调节平台沿第三方向的位移,所述第三锁紧钮被配置为能够锁紧所述调节平台,使得所述调节平台在所述第三方向被固定;所述第三方向是指垂直所述立柱的长度方向且垂直所述转子的径向的方向。36.在一些实施方式中,可选地,所述调节平台还包括旋转部、第四调节旋钮和第四锁紧钮,所述旋转部转动地连接至所述调节平台,所述第四调节旋钮被配置为能够调节所述旋转部沿其中心转动,所述第四锁紧钮被配置为能够锁紧所述旋转部,使得所述旋转部被固定。37.在一些实施方式中,可选地,还包括定位平台,所述旋转组件设置在所述定位平台上,所述旋转组件的旋转轴垂直所述定位平台,或者所述旋转组件的旋转轴平行所述定位平台。38.本技术还提供了一种针对叶尖定时测量系统的标定方法,包括如下步骤:39.打开待标定叶尖定时测量系统,启动所述待标定叶尖定时测量系统的传感器;40.打开激励装置,使得标定装置的叶片在所述激励装置的作用下产生振动;41.使所述待标定叶尖定时测量系统的所述传感器采集第一数据,并按照数据协议封装所述第一数据;42.使所述标定装置的传感部件采集第二数据,并按照所述数据协议封装所述第二数据;43.解析所述第一数据,得到系统测量值;44.解析所述第二数据,得到参考标准值;45.根据所述系统测量值和所述参考标准计算得到所述待标定叶尖定时测量系统的测量误差。46.在一些实施方式中,可选地,所述数据协议包括:47.时间戳位、采样值位、通道号位和数据类型位。48.在一些实施方式中,可选地,封装所述第一数据的步骤包括:49.将叶尖的到达时间写入所述时间戳位;50.将所述采样值位写入零;51.将用于采集所述第一数据的所述待标定叶尖定时测量系统的所述传感器的编号写入所述通道号位;52.将表示所述叶片到达的编码写入所述数据类型位;53.封装所述第二数据的步骤包括:54.将所述传感部件的采样时间写入所述时间戳位;55.将所述传感部件的编号写入所述通道号位;56.将所述传感部件的采样值写入所述采样值位;57.将标志所述第二数据为采样值的编码写入所述数据类型位。58.在一些实施方式中,可选地,所述传感部件为非接触式位移传感器,所述系统测量值包括所述待标定叶尖定时测量系统的所述传感器采集得到的叶尖的位移、频率与振幅,所述参考标准值包括所述非接触式位移传感器采集得到的叶尖的位移,以及将所述非接触式位移传感器采集得到的叶尖的位移经傅里叶变换后得到的频率与振幅。59.在一些实施方式中,可选地,所述传感部件为电涡流传感器,所述系统测量值包括所述待标定叶尖定时测量系统的所述传感器采集得到的叶尖间隙;所述参考标准值包括所述电涡流传感器采集得到的叶尖间隙。60.本技术提供的叶尖定时测量系统的标定装置及标定方法具有以下技术效果:61.1.本技术可以在还原真实测量场景的前提下进行标定,可以同步采集参考标准量和待标定量,可靠性高;62.2.本技术可以直接采集到作为参考标准量的叶尖振动位移值,精度高;63.3.本技术设计的激振装置可靠性、可控性高,操作简便;64.4.本技术解决了现有的标定装置功能单一、可扩展性差的问题,提高了装置的兼容性、可扩展性与易用性。65.以下将结合附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本技术的目的、特征和效果。附图说明66.图1是本技术的一个较佳实施例的标定装置的结构示意图;67.图2是图1的俯视图;68.图3是图1的侧视图;69.图4是旋转组件的分解示意图;70.图5是支架的分解示意图;71.图6是图5在另一个视角下的示意图;72.图7是线缆与传感部件、激励装置的连接示意图;73.图8是采用无线遥测系统时的连线示意图;74.图9是数据协议的示意图;75.图10是进行叶尖振动位移标定时的连接示意图;76.图11是参考标准值与测量值之间的数据比较示意图;77.图12是进行叶顶间隙标定时的连接示意图。78.其中,100-旋转组件,110-框架,120-动力部件,130-转子,131-叶盘,132-叶片,133-悬臂,134空腔,135-盖板,140-滑环,141-转接件,150-线缆,160-传感部件,170-激励装置,200-支架,210-支撑柱,211-支撑部,212-连接板,213-支撑板,214-肋板,215-滑动部,216-导轨,220-调节平台,221-旋转部,230-第二滑块,231-连接件,241-第一调节旋钮,242-第一锁紧钮,243-第二调节旋钮,244-第二锁紧钮,245-第三调节旋钮,246-第三锁紧钮,247-第四调节旋钮,248-第四锁紧钮,250-安装架,300-定位平台,301-定位孔,400-引导架,401-第一立柱,402-第二立柱,403-连接杆,404-突出杆,500-圆形导轨,501-第一滑块,600-叶尖定时测量系统,610-第一传感器,620-键相传感器,710-电源,720-信号采集系统,730-信号发生器,740-小型电源,750-无线遥测系统,810-时间戳位,820-采样值位,830-通道号位,840-数据类型位。具体实施方式79.以下参考说明书附图介绍本技术的多个优选实施例,使其技术内容更加清楚和便于理解。本技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现,本技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。80.在附图中,结构相同的部件以相同数字标号表示,各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的,本技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰,附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。81.如图1所示,一种叶尖定时测量系统的标定装置,包括旋转组件100和至少一个支架200。旋转组件100可以用于模拟实际使用场景下的叶轮,待标定的叶尖定时测量系统600设置在支架200上,支架200安装在旋转组件100的周向的侧面,使得待标定的叶尖定时测量系统600能够与旋转组件100之间的距离保持在预设值,方便进行测量和标定。参见图1、图3和图4,旋转组件100包括框架110、动力部件120、转子130、传感部件160和激励装置170。框架110是整个标定装置的支撑部件,用于支撑其他部件。动力部件120安装在框架110上,用于给转子130提供动力。转子130安装在框架110上并与动力部件120的动力输出轴连接,在动力部件120的驱动下能够转动。如图3所示,转子130上设置有多个叶片132,用于模拟真实使用场景下的叶轮中的叶片132。多个叶片132从转子130沿径向往外突出而形成,多个叶片132均匀地分布在转子130的圆周上。多个叶片132随着转子130转动,从而能够模拟真实场景下叶轮的转动。传感部件160用于采集叶片132的运行状态和各种运动参数,这些被采集到的数据经过处理后,作为用于标定的参考标准量,应用在叶尖定时测量系统600的标定中。传感部件160可拆卸地安装在标定装置的预设位置处。根据所采集的参数,可以选用不同类型的传感部件160,对应地,其安装位置也不同。例如,如果要采集叶尖的振动位移,可以选用非接触式位移传感器,则如图10所示,传感部件160应该安装在靠近对应的叶片132的边缘处;如要采集叶顶间隙,则可以选用电涡流传感器,则如图12所示,传感部件160可以安装在支架200上,即与待标定的叶尖定时测量系统600的第一传感器610的安装位置相同。如图4所示,激励装置170设置在每个叶片132上,激励装置170的作用是产生激励力,确保叶片132在任意转速下发生振动。82.在一些实施方式中,动力部件120可以选用电机。83.转子130是用来模拟真实场景下的叶轮的主要部件。在一些实施方式中,如图4所示,转子130包括叶盘131,叶盘131安装在框架110上,并与动力部件120连接,是转子130中的支撑部211件。叶盘131在动力部件120的驱动能够转动。多个叶片132的一端连接至叶盘131,另一端沿径向往外突出。为了方便安装传感部件160,在叶盘131上还可以设置多个悬臂133,这些悬臂133和叶片132一一对应,即一个叶片132对应一个悬臂133,悬臂133设置在对应的叶片132侧面,悬臂133的一端连接至叶盘131,另一端沿径向往外突出。将传感部件160安装在悬臂133上,使得一个传感部件160对应一个叶片132,传感部件160不与叶片132接触,不会对转动中的叶片132产生干扰,同时又能测量叶片132的实际运行状态,作为参考标准量。此时,传感部件160可以选用非接触式位移传感器,设置在靠近叶片132的叶尖的边缘处,可以测得叶尖的实际振动位移值作为参考标准量。84.标定装置中的传感部件160以及激励装置170均需要电源710驱动,以及传感部件160和激励装置170需要和外界的设备进行数据交互。在一些实施方式中,如图4所示,标定装置可以包括滑环140和线缆150,滑环140沿叶盘131的轴向连接在叶盘131的顶端,滑环140可以和叶盘131一起旋转。滑环140可以通过一转接件141连接至叶盘131,具体地,转接件141通过一组螺栓与叶盘131固定,滑环140套设在转接件141上。线缆150穿过滑环140,线缆150的一端连接至传感部件160,线缆150的另一端连接至外部设备,例如,如图7所示,线缆150与传感部件160通讯的采集卡、工控机或嵌入式系统等信号采集系统720连接,实现传感部件160的数据交互;,线缆150与给传感部件160提供电力的电源710连接。线缆150的一端还连接至激励装置170,另一端还连接至高压信号发生器730,以给激励装置170提供激振力。此处,滑环140实现了以下功能:连接传感部件160、激励装置170和位于实验场地内的电源710和信号发生器730,从而实现在转子130旋转时向传感部件160供电,使激励装置170产生激振力;以及实现在转子130转动时将传感部件160产生的模拟信号引出至实验场地内的信号采集系统720。在一些实施方式中,滑环140的部分功能可以通过其他方式来实现,例如,如图3所示,在叶盘131内设置一空腔134,在空腔134内设置有无线遥测系统750和小型电源740,然后利用一盖板135将空腔134的开口覆盖,盖板135可以通过螺栓连接至叶盘131。如图8所示,通过无线遥测系统750将传感部件160产生的信号传输给信号采集系统720,利用小型电源740给传感部件160供电。应当理解,也可以采用其他的方式实现传感部件160的供电和数据传输、激励装置170的振动等功能,只要该方式不对转子130的转动产生干涉即可。85.在一些实施方式中,如图1所示,在旋转组件100的上方设置有引导架400,引导架400包括第一立柱401、第二立柱402和连接杆403,第一立柱401和第二立柱402相对设置在旋转组件100的两侧,连接杆403的两端分别连接至第一立柱401和第二立柱402,使得连接杆403位于旋转组件100的上方。其中,如图3所示,从滑环140出来的线缆150可以通过框架110走线,连接至外部设备。在一些实施方式中,有的叶尖定时测量系统600还包括键相传感器620,则可以将该键相传感器620安装在引导架400上,具体地,可以设置一突出杆404,其一端连接至连接杆403,另一端朝向转子130,将键相传感器620安装在突出杆404上。86.在一些实施方式中,激励装置170可以选用压电陶瓷激励装置170,其产生的激励力的波形、频率和幅值可以由信号发生器730精确控制,有利于解决现有技术中激振装置不可靠、激振的幅值和频率不易调整的问题。在一些实施方式中,激励装置170也可以选用偏心轮电机。87.支架200安装在转子130的旁边,其数量可以根据实际需求设置。每个支架200上可以安装多个待标定的叶尖定时测量系统600的第一传感器610,从而实现对多个第一传感器610的标定。同时,如图1所示,也可以设置多个支架200,同时实现对多个叶尖定时测量系统600的标定。在一些实施方式中,参见图1,可以围绕旋转组件100的圆周铺设圆形导轨500,圆形导轨500的圆心与转子130的圆心重叠。然后将至少一个支架200设置在圆形导轨500上,较佳地,可以同时设置多个支架200,多个支架200可以沿着圆形导轨500的周向均匀布置。这样就可以同时标定多个叶尖定时测量系统600。在一些实施方式中,在圆形导轨500上设置有第一滑块501,第一滑块501可以沿着圆形导轨500滑动,将支架200设置在第一滑块501上,这样就可以很方便地调整支架200在圆形导轨500上的位置。88.支架200用于安装待标定的叶尖定时测量系统600,其中叶尖定时测量系统600的第一传感器610需要按照预设的位置对应转子130中的叶片132。在一些实施方式中,如图5和图6所示,支架200包括支撑柱210和调节平台220,支撑柱210竖直设置,连接至圆形导轨500或者第一滑块501。调节平台220可活动地连接至支撑柱210,将待标定的叶尖定时测量系统600的第一传感器610安装在调节平台220上。支撑柱210可以包括支撑部211和滑动部215。支撑部211起到支撑作用,可以包括连接板212和支撑板213,连接板212竖直连接在支撑板213上,两者呈直角设置。还可以设置一肋板214,连接至连接板212和支撑板213的直角空间内,以增强支撑柱210的强度。滑动部215设置在连接板212上。一个调节平台220可以安装多个待标定叶尖定时测量系统600的第一传感器610。其中,调节平台220是可以调节的,即调节平台220至少在一个自由度上是可活动地。在一些实施方式中,调节平台220可以具有四个自由度。具体地,支架200可以包括第二滑块230和连接件231。滑动部215上设置有导轨216,第二滑块230可滑动地连接至导轨216,能够沿着导轨216在第一方向z上移动,这里的第一方向z指支撑柱210的长度方向或与其平行的方向。连接件231的一端连接至第二滑块230,调节平台220连接至连接件231。在第二滑块230上设置有第一调节旋钮241和第一锁紧钮242;旋转第一调节旋钮241可以调整第二滑块230在支撑柱210上的位置,锁死第一锁紧钮242,则使第二滑块230保持在当前位置;松开第一锁紧钮242,才可以通过第一调节旋钮241调整第二滑块230的位置。通过调节第二滑块230,使得调节平台220在沿第一方向上的位置可以调节。调节平台220可以包括第二调节旋钮243和第二锁紧钮244,第二调节旋钮243设置在调节平台220上,能够使调节平台220沿第二方向x移动,第二方向x指垂直第一方向z且平行转子130的径向的方向。第二锁紧钮244设置在第二调节旋钮243附近,其作用是能够将调节平台220锁死,使得调节平台220在第二方向x上保持恒定。当第二锁紧钮244松开后,通过第二调节旋钮243,可以移动调节平台220。调节平台220还可以包括第三调节旋钮245和第三锁紧钮246。在调节平台220上连接有旋转部221,第三调节旋钮245能够使旋转部221沿第三方向y转动,第三方向y指同时垂直第一方向z和第二方向x的方向。第三锁紧钮246的作用是能够锁死旋转部221,使其在第三方向y上保持在恒定位置。调节平台220还可以包括第四调节旋钮247和第四锁紧钮248,第四调节旋钮247能够使调节平台220围绕其自身的中心旋转,即沿第四方向r转动。安装架250连接至旋转部221,安装架250用于安装待标定叶尖定时测量系统600的第一传感器610。较佳地,安装架250上能够安装多个第一传感器610。应当理解,调节平台220的自由度可以根据实际需求设置,即调节平台220可以沿第一方向z、第二方向x、第三方向y和第四方向r中的一个或任意个运动,也就是说,可以从以上的第二滑块230、四个调节旋钮中进行任意选择应用在调节平台220上。通过调节平台220的移动,可以将叶尖定时测量系统600的第一传感器610的位置进行任意调节,从而使得支架200能够适用于不同规格的叶尖定时测量系统600,扩大了标定装置的使用范围。89.标定装置可以设置在实验场地的地面上,也可以设置在一定位平台300上。在一些实施方式中,将标定装置的框架110安装在定位平台300。定位平台300上可以设置多个定位孔301,通过将框架110安装在不同的定位孔301中,从而实现框架110的快速安装和定位。在图1中,旋转组件100的旋转轴垂直定位平台300设置,在一些实施方式中,还可以将旋转平台的旋转轴平行定位平台300设置,相应地改变其他部件的布置方式,也能够实现叶尖定时测量系统600的标定。这种方式在标定原理上无本质区别。90.本技术中的标定装置,转子130上不仅安装了用于模拟叶轮机械的叶片,而且直接安装了传感部件160,这使得在旋转过程中,标定装置的叶片132的顶端发生的位移可以被直接测得,并把该直接测得的值作为参考标准量,然后将被标定的叶尖定时测量系统600测得的测量值与参考标准量进行比较,即可得到测量值的绝对误差,从而达到标定的目的。91.本技术根据以上所述的标定装置,还提供了一种标定方法。92.将待标定的叶尖定时测量系统600安装在支架200上后,打开激励装置170,通过信号发生器730产生预设的激励信号传输给激励装置170,使得激励装置170在叶片132上产生振动;启动转子130,使转子130旋转,打开传感部件160,使其采集叶尖的运行数据,如叶尖的振动位移,作为参考标准量。打开待标定的叶尖定时测量系统600,使其开始工作,对叶尖进行测量,获得测量数据。将采集到的运行数据、测量数据进行处理。处理过程包括:将原始数据按照预设的数据协议进行封装,然后对封装后的数据进行处理,计算出测量误差范围,完成标定。数据封装可以在数据采集系统中完成,也可以在传感部件160和叶尖定时测量系统600上完成,然后将封装后的数据传输给现场的计算机等数据处理系统进行处理。93.本技术还设计了一种数据协议,可以兼容多种传感器的数据传输。数据协议规定每个数据包长度固定,包括四个部分,分别为时间戳位810,采样值位820,通道号位830,数据类型位840。其中时间戳位810表示该项数据的获取时间,长度为44位,采样值位820用于存放传感器的测量值,长度为24位;通道号位830的长度为6位,表示采集到该数据项的传感器的通道编号;数据类型位840的长度为2位,可以表示叶片到达、叶片离开、采样值等的编码。94.利用本技术的数据协议以及机电结构可实现多种传感器的同步测量。例如,待标定叶尖定时测量系统600的第一传感器610、键相传感器620和本技术装置上的传感部件160同时开启时,叶尖定时测量系统600的第一传感器610、键相传感器620将每产生一系列标志着叶尖到达时间的数据,每一条时间即可包装入本技术所提出的数据协议:将叶尖到达时间写入时间戳位810,采样值位820不适用,因此写入零;通道号位830即写入传感器所在通道,数据类型位840写入标志叶片132到达的编码;传感部件160将产生大量采样值数据,同样可包装入本技术所提出的数据协议:将采样时间写入时间戳位810,采样值数据写入采样值位820,通道号位830同样写入传感器所在通道,数据类型位840写入标志本条数据为采样值的编码。再例如,当标定叶顶间隙时,选用一只电涡流传感器作为叶尖定时测量系统600的传感部件160,它采集到的数据同样可包装入本技术所提出的数据协议:将采样时间写入时间戳位810,采样值数据写入采样值位820,通道号位830同样写入传感器所在通道,数据类型位840写入标志本条数据为采样值的编码。本技术设计的数据协议保留了较多的时间戳位数,从而使得在较长的时间范围内,时间数据不发生溢出,方便了后续分析。95.实施例1:标定叶尖振动位移、频率和振幅。96.首先,确定标定工况,如图10所示连接系统。按待标定的叶尖定时测量系统600的测量要求调整第一传感器610和键相传感器620的安装位置。97.其次,接通电源,打开待标定的叶尖定时测量系统600,启动传感部件160,启动动力部件120,使转子130按工况要求旋转。98.接下来,设置高压信号发生器730的参数,例如波形、幅值和频率等,完成后,打开高压信号发生器730的输出开关,从而驱动激励装置170。99.激励装置170在驱动电压的作用下产生激励力,使叶片132产生明显的振动。100.打开待标定的叶尖定时测量系统600的数据采集功能。101.叶尖定时测量系统600的第一传感器610、键相传感器620将产生一系列标志着叶尖到达时间的数据,待标定的叶尖定时测量系统600把数据包装入本技术所提出的数据协议:将叶尖到达时间写入时间戳位810;采样值位820不适用,因此写入零;通道号位830即写入传感器所在通道;数据类型位840写入标志叶片132到达的编码;传感部件160将产生大量采样值数据,同样可包装入本技术所提出的数据协议:将采样时间写入时间戳位810,采样值数据写入采样值位820,通道号位830同样写入传感器所在通道,数据类型位840写入标志本条数据为采样值的编码。102.待标定的叶尖定时测量系统600对来自第一传感器610和键相传感器620的数据包进行解析,计算得到叶片132在到达传感器时叶尖振动位移,并进一步估计出振动频率与振幅。待标定的叶尖定时测量系统600所得位移、频率与振幅称为系统测量值。103.另一方面,来自传感部件160的数据直接表示叶尖振动位移的实际大小,进一步,通过傅里叶变换方法可获得振动频率和幅值。来自传感部件160的位移、频率与振幅称为参考标准值;104.对比系统测量值和参考标准值,如图11所示。计算出待标定叶尖定时测量系统600的测量误差,从而确定在给定工况下待标定叶尖定时测量系统600的测量误差范围。105.按需要更改标定工况,重复以上步骤,直到完成标定。106.实施例2:标定叶顶间隙107.首先,确定标定工况,如图12所示连接系统。标定叶顶间隙不需要使用位移传感器,因此将悬臂133和传感部件160从叶盘131上拆下。为提高标定可信度,可以将更多叶片132安装在叶盘131上。将传感部件160选用为一只电涡流传感器,安装在支架200上,即与叶尖定时测量系统600的第一传感器610安装在相同位置。108.接通电源710,启动动力部件120,使转子130开始旋转,打开待标定的叶尖定时测量系统600,开始采集数据。109.各传感器产生数据,叶尖定时测量系统600使用本技术提出的数据协议封装数据:对于第一传感器610、键相传感器620,将叶尖到达时间写入时间戳位810;采样值位820不适用,因此写入零;通道号位830即写入传感器所在通道,数据类型位840写入标志叶片132到达的编码;电涡流传感器产生大量采样值数据,将采样时间写入时间戳位810,采样值数据写入采样值位820,通道号位830同样写入传感器所在通道,数据类型位840写入标志本条数据为采样值的编码。110.待标定叶尖定时测量系统600对来自第一传感器610和键相传感器620的数据包进行解析,获得叶尖间隙。该叶尖间隙称为系统测量值。111.来自电涡流传感器的数据直接体现了叶尖间隙大小,将其作为参考标准值。112.对比系统测量值和参考标准值,计算出待标定叶尖定时测量系统600的测量误差,从而确定在给定工况下待标定叶尖定时测量系统600的测量误差范围。113.按需要更改标定工况,重复以上步骤,直到完成标定。114.以上详细描述了本技术的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本技术的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本技术的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
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一种叶尖定时测量系统的标定装置与方法与流程 专利技术说明
作者:admin
2022-12-06 17:04:43
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关键词:
测量装置的制造及其应用技术
专利技术