精密测试中的振动相位零点漂移误差及其减小方法.pdf

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第48卷第10期
机槭工程学报
Vo1.48No.10
2012年5月
JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
May 2012
DOI:10.3901/JMIE.2012.10.001
精密测试中的振动相位零点漂移误差及其减小方法
郎根峰廖与禾2林京13
(1.西安交通大学制造系统工程国家重点实验室西安710049;
2.西安映鼓动力股份有限公司西安710075
3.西安瑞特快速制造工程研究有限公司西安710054)
摘要:精密转子的功能需要通过严苛的动态运行精度来实现,这给振动测试的精度提出更高的要求。现有方法通过对快速傅
里叶变换的改进,已经实现对振动幅值、相位等参数的精确提取,但对于振动相位零点漂移误差及其减小方法的研究还较少
通过对精密测试中振动相位零点漂移误差来源及其变化规律的深入分析,提出一种减小精密振动测试中相位零点漂移误差的
方法。该方法依据相位序列变化步长搜索键相序列信号变化的周期数、以变化周期内信号的平均值估计相位零点漂移的中间
值;在此基础上,结合信号的角度分辨率对初始相位序列的极值进行估计进而确定振动信号初始相位补偿量。该方法的有效
性和可行性通过仿真试验和实际测试分析结果得到验证,为提高信号相位的测试精度提供一种可靠的解决方案。
关键词:精密测试振动初始相位零点漂移误差
中图分类号:TH113
Vibration Phase Zero Shift Error and Its Reduction Method
in Precision Measurement
LANG Genfeng LIAO Yuhe 4, 2 LINJIN,,.
(1. State Key Laboratory for Manufacturing Systems and Engineering, Xi,an Jiaotong University, Xi'an 710049
2. Xi'an Shaangu Power Co, Ltd, Xi'an 710075
3. Xi'an Ruite Rapid Manufacturing Engineering Research Co. Ltd, Xi'an 710054
bstract: Strict dynamic operating accuracy is theprerequisite ofthe realization of e function of a precision rotor, which demands much
higher vibration mesurement precision han that for trait onal industy ro ors. Althouh the accurate extraction of vibration parameters
such as amplitude, frequency and phase, has been realized with
evera mo
odified FFT methods, the initial phase zero shift error and its
reduction method still require further inveti aion An in-depth study on he source and the change rule of this error is made and an error
reducton method uale for precision measument s preened. The ery and e mplementation of this method are discussed. The
effectiveness and feasibility of his metod has been estified by e result of a simulaton exper ment and a real test respectively. The
analytical conclusion shows that his method provides a reliable solution scheme to improve the phase measurement precision
Key words: Precision measurement Vibration Initial phase Zero shift error
在这种情况下如何准确识别转子运行状态,进而有效
0前
提高并保持系统动态运行精度,已经成为制约精密转
子应用和发展的瓶颈和关键问题之一。基于此,在
随着现代工业的飞速发展,以精密主轴等为代表2009年国家重点基础研究发展计划项目“高档数控
的转子系统开始在精密制造、航空航天等领域开始得机床与基础制造装备”中,专门针对影响高速、超高
到广泛应用。与传统工业转子不同,精密转子在全工速精密主轴的动态运行精度的关键因素平衡精
作转速范围内有着极其严苛的动态运行精度要求。由度提出了硬性的指标要求。该项目的主要研究内容之
于量级十分微弱的振动已经足以导致转子运行精度一,就是通过探索超高速柔性主轴系统的动力学行为
失效,而微幅振动参数的精确提取又极易受到干扰,规律,推进超高速柔性主轴系统状态监测与高精度稳
定控制的研究,其所提出的精密超高速柔性主轴动态
国家重点基础研究发展计划(973计划,2009CB724405)、国家科技重大
平衡精度目标为G0.4~G1级。
专项(2010ZX0401401)和国家自然科学基金(51005173)资助项目。
转子动态运行精度分析以振动测试中获取的
20110713收到初稿,20120112收到修改稿