太行国家实验室;西安交通大学李泽芃获国家专利权
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龙图腾网获悉太行国家实验室;西安交通大学申请的专利压气机近失速状态声纹连续监测方法、系统、介质及设备获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120489327B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510387117.8,技术领域涉及:G01H17/00;该发明授权压气机近失速状态声纹连续监测方法、系统、介质及设备是由李泽芃;文璧;乔百杰;王亚南;陈雪峰;田金虎设计研发完成,并于2025-03-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本压气机近失速状态声纹连续监测方法、系统、介质及设备在说明书摘要公布了:一种压气机近失速状态声纹连续监测方法、系统、介质及设备,方法中,入口处随机选取预定安装数量的麦克风测点形成麦克风阵列,并开展多通道的声压时域信号进行同步采集;对多通道的声压时域信号添加矩形窗,构建声学时域信号片段,并对当前时域窗内的多通道声学时域信号片段进行快速傅里叶变换形成多个声压频谱,判断声压频谱中是否存在多个当前转频非整数倍的非同步单音特征频率,构建非同步单音特征频率的多通道麦克风连续频域观测矩阵,基于麦克风传感器安装方位角及模态最高阶次构造正交傅里叶传递矩阵,建立非均匀少测点下压气机近失速特征模态重构模型;基于组块正交匹配追踪算法求解幅值,实现基于声纹特征的压气机近失速工况监测。
本发明授权压气机近失速状态声纹连续监测方法、系统、介质及设备在权利要求书中公布了:1.一种压气机近失速状态声纹连续监测方法,其特征在于,包括如下步骤: 第一步骤S1中,根据压气机的转子叶片数量与静子叶片数量计算压气机的最高周向模态阶次与麦克风数量,入口处随机选取预定安装数量的麦克风测点形成麦克风阵列,并开展多通道的声压时域信号进行同步采集; 第二步骤S2中,对多通道的声压时域信号添加矩形窗,构建声学时域信号片段,并对当前时域窗内的多通道声学时域信号片段进行快速傅里叶变换形成多个声压频谱,判断声压频谱中是否存在多个当前转频非整数倍的非同步单音特征频率:如不存在,说明压气机处于正常工作状态,重复第二步骤S2;如存在,则进一步开展对近失速工况监测; 第三步骤S3中,构建非同步单音特征频率的多通道麦克风连续频域观测矩阵,基于麦克风传感器安装方位角及模态最高阶次构造正交傅里叶传递矩阵,建立非均匀少测点下压气机近失速特征模态重构模型; 第四步骤S4中,基于组块正交匹配追踪算法求解压气机近失速特征模态重构模型的幅值,实现基于声纹特征的压气机近失速工况监测; 其中, 第一步骤S1包括, 步骤S101、计算最高周向模态阶次,其中周向声模态的模态阶次为,表示由风扇转静干涉造成的非定常气动力所引起的压力脉动阶次,表示非负整数,确定最高周向模态阶次,确定可测量模态范围为; 步骤S102、设置虚拟环形的麦克风数量及安装位置,由奈奎斯特-香农采样理论,麦克风数量与最高模态阶次的关系为,虚拟的麦克风阵列按周向方向均匀布置,各虚拟网格点间距为; 步骤S103、在机匣壁面按周向方向随机安装传感器数量为K,其中K为奈奎斯特采样下的麦克风数量的50%,安装角度; 第二步骤S2包括以下步骤: 步骤S201、采样频率确定声学时域信号片段窗长,对多通道的声压时域信号添加矩形窗,窗长且,为任意整数,为麦克风传感器的采样频率;且在连续采样过程中每隔对多通道信号的声压时域信号加窗,各窗的重叠长度; 步骤S202、对当前声学时域信号片段的K个声压时域信号进行快速傅里叶变换:,其中,表示非均匀麦克风阵列测量得到的声压时域信号的当前声学时域信号片段矩阵,当前时域信号片段矩阵维度为,表示离散傅里叶变换,为多通道阵列在第个声学时域信号片段的频域矩阵,其维度为,,表示如下: , 其中, 步骤S203、根据得到的频域矩阵,绘制不同位置传感器测得的声压频谱图,观察有无多个除整数倍转频外的非同步单音特征频率,即存在:如不存在,重复第二步骤S2;如存在,则进一步开展对近失速工况监测; 第三步骤S3包括, 步骤S301、建立非同步单音特征频率的多通道麦克风连续频域观测矩阵: , 其中,表示声学时域信号片段处非均匀阵列第k个测点的非同步单音特征频率幅值, 步骤S302、构造正交傅里叶传递矩阵, , 其中, 步骤S303、定义声模态矩阵,建立压气机近失速特征模态重构模型, , 其中,为矩阵的第行向量,为关注的主导模态数量,为结构稀疏范数且有: , 为指示函数,即条件为真时返回1; 第四步骤S4包括, 步骤S401、设置残差矩阵,索引序号集,结构稀疏度为关注的主导模态数量,迭代次数; 步骤S402、迭代次数更新; 步骤S403、计算支撑集索引; 步骤S404、更新索引序号集; 步骤S405、计算对应支撑集的声模态幅值向量 ; 步骤S406、更新残差矩阵; 步骤S407、检查迭代次数是否达到结构稀疏度,达到则输出压气机近失速特征模态重构模型的幅值监测结果,否则返回步骤S402。
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