Використання фрактального аналiзу частотно-часових спектрiв вiброакустичних сигналiв для дiагностики газотурбiнних двигунів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorБурау, Н. I.
dc.contributor.authorIгнатович, С. Р.
dc.contributor.authorПаздрiй, О. Я.
dc.contributor.authorBuraou, N. I.
dc.contributor.authorIgnatovych, S. R.
dc.contributor.authorPazdrii, O. Ya.
dc.contributor.authorБурау, Н. И.
dc.contributor.authorИгнатович, С. Р.
dc.contributor.authorПаздрий, О. Я.
dc.date.accessioned2018-10-16T16:16:07Z
dc.date.available2018-10-16T16:16:07Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenThe article is devoted to the improvement of signal processing methods of complex vibroacoustical signals for the diagnosis of initial crack-like damage in the blades of aircraft gas-turbine engines during operation. The lowfrequency vibrational and acoustic noise in the range 0-10 kHz is used as diagnostic information, which is emitted by the engine during operation. Initial crack-like damage in the blade does not cause an increase in the overall level of vibroacoustical signals or their components. When the occurrence and initial propagation of damages change the signal structure, new components appear that are characterized by low energy capacity. The following signal processing methods are used in order to abstraction such components: time-frequency analysis, polyspectral (highorder spectral) analysis, scale-time analysis. However, the results of such signal processing are often quite complex for interpreting, comparing and deciding about the technical condition of the testing object. We propose an additional level of processing of diagnostic information, based on the methods of fractal analysis in order to increase the diagnostic value of the time-frequency spectra. The results of physical modeling and frequency-time analysis of vibroacoustical signals are presented. For this purpose, experimental studies of the forced vibrations of the physical model (turbine imitator) of the turbine are carried out under steady-state and non-steady-state vibration excitations. Two technical conditions of the turbine imitator are investigated: defect-free and the presence of an initial cracklike damage in one blade. We use the a time-frequency analysis based on Wigner-Wille pseudo-distribution to signal processing of vibroacoustical signals, which are emitted by a rotating turbine imitator during different excitation modes. The results of the time-frequency analysis are presented in the form of two-dimensional contour images characterizing the dependence of spectral estimates on the normalized frequency and time. At the second signal processing level, we determine fractal box-counting dimension (Minkowski dimension). Minkowski dimension is an integral numerical index that characterizes the geometry of the contour image, and allows to discriminate the turbine imitator conditions during operation at the different modes of vibrational excitation. We propose to use the Minkowski dimension as a diagnostic feature of a crack of the turbine blade. It is established that the Minkowski dimension is more sensitive to the occurrence of damage, in the case of its determination, not for full images, but for separate parts of images in different frequency ranges.uk
dc.description.abstractruСтатья посвящена усовершенствованию методов обработки виброакустических сигналов для диагностики начальных трещиноподобных повреждений в лопатках авиационных газотурбинных двигателей в процессе эксплуатации. В качестве диагностической информации используется низкочастотный вибрационный и акустический шум в диапазоне 0-10 кГц, который излучается двигателем в процессе эксплуатации. Начальные трещиноподобные повреждения лопаток не вызывают увеличение общего уровня виброакустических сигналов или их отдельных составляющих. При появлении и начальном развитии повреждений изменяется структура сигналов, появляются новые составляющие, характеризующиеся низкой энергетической емкостью. Для выделения таких составляющих используются методы частотно-временного, полиспектрального, масштабно- временного анализа. Однако результаты такого анализа часто являются достаточно сложными для интерпретации, сравнения и принятия решения о техническом состоянии объекта. Для повышения диагностической ценности частотно-часовых спектров предлагается дополнительный уровень обработки диагностической информации, основанный на методах фрактального анализа. В статье представлены результаты физического моделирования и частотно-временного анализа виброакустических сигналов. Для этого проведены экспериментальные исследования вынужденных колебаний физической модели (имитатора) рабочего колеса при стационарных и нестационарных вибрационных воздействиях. Исследованы два технических состояния имитатора: бездефектное и при наличии начального трещиноподобного повреждения в одной лопатке. Для обработки виброакустических сигналов, излучаемых вращающимся имитатором на разных режимах возбуждения, использовался частотно-временной анализ на основе псевдораспределения Вигнера-Вилля. Результаты анализа представлены в виде двумерных контурных изображений, характеризующих зависимость спектральных оценок от нормированной частоты и времени. На втором уровне, для каждого изображений определялась фрактальная клеточная размерность (размерность Минковского) – интегральный численный показатель, характеризующий геометрию контурного изображения и позволяющий различить состояния имитатора на разных режимах вибрационного возбуждения. Предложено использовать размерность Минковского в качестве диагностического признака трещины в лопатке рабочего колеса. Установлено, что размерность Минковского более чувствительна к появлению повреждения, в случае ее определения не для полных изображений, а для отдельных частей изображений в разных частотных диапазонах.uk
dc.description.abstractukСтаттю присвячено вдосконаленню методiв обробки вiброакустичних сигналiв для дiагностики початкових трiщиноподiбних пошкоджень в лопатках авiацiйних газотурбiнних двигунiв пiд час експлуатацiї. Представлено результати фiзичного моделювання бездефектного iмiтатора робочого колеса та при появi початкового пошкодження в однiй з лопаток на стацiонарному та нестацiонарних режимах вiбрацiйного збурення. Наведено результати частотно-часового аналiзу вимiряних вiброакустичних сигналiв на основi псевдорозподiлу Вiгнера-Вiлля. Для пiдвищення дiагностичної цiнностi частотно- часових спектрiв запропоновано використання фрактального аналiзу, зокрема визначення фрактальної клiтинної розмiрностi (розмiрностi Мiнковського) контурних зображень, якими представлено частотно- часовi спектри вiброакустичних сигналiв у разi вiдсутностi та наявностi пошкодження. Встановлено, що розмiрнiсть Мiнковського, як дiагностична ознака, бiльш чутлива до появи пошкодження у разi ї ї визначення не для повних зображень, а для частин зображень у рiзних частотних смугах.uk
dc.format.pagerangeС. 73–83uk
dc.identifier.citationБурау, Н. I. Використання фрактального аналiзу частотно-часових спектрiв вiброакустичних сигналiв для дiагностики газотурбiнних двигунів / Бурау Н. I. , Iгнатович С. Р. , Паздрiй О. Я. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2018. – Вип. 74. – С. 73–83. – Бібліогр.: 19 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2018.74.73-83
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/24827
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування: збірник наукових праць, Вип. 74uk
dc.status.pubpublished
dc.subjectмонiторинг технiчного стануuk
dc.subjectгазотурбiнний двигунuk
dc.subjectтрiщиноподiбне пошкодженняuk
dc.subjectвiброакустичний сигналuk
dc.subjectчастотно-часовий аналiзuk
dc.subjectконтурне зображенняuk
dc.subjectфрактальний аналiзuk
dc.subjectфрактальна клiтинна розмiрнiстьuk
dc.subjectрозмiрнiсть Мiнковськогоuk
dc.subjectcondition monitoringuk
dc.subjectgas-turbine engineuk
dc.subjectcrack-like damageuk
dc.subjectvibroacoustic signaluk
dc.subjecttime-frequency analysisuk
dc.subjectcontour imageuk
dc.subjectfractal analysisuk
dc.subjectbox-counting dimensionuk
dc.subjectMinkowski dimensionuk
dc.subjectмониторинг технического состоянияuk
dc.subjectгазотурбинный двигательuk
dc.subjectтрещиноподобное повреждениеuk
dc.subjectвиброакустический сигналuk
dc.subjectчастотно-временной анализuk
dc.subjectконтурное изображениеuk
dc.subjectфрактальный анализuk
dc.subjectфрактальная клеточная размерностьuk
dc.subjectразмерность Минковскогоuk
dc.subject.udc519.688uk
dc.titleВикористання фрактального аналiзу частотно-часових спектрiв вiброакустичних сигналiв для дiагностики газотурбiнних двигунівuk
dc.title.alternativeUsing fractal analysis of the timefrequency spectra of vibroacoustical signals for diagnostic of gas-turbine enginesuk
dc.title.alternativeИспользование фрактального анализа частотно-временных спектров виброакустических сигналов для диагностики газотурбинных двигателейuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
12.pdf
Розмір:
962.76 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.74 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 74