我國高加速度振動參數測量不再受制國外

2021-01-15 中國質量新聞網

我國高加速度振動參數測量不再受制國外

中國計量院成功解決高端裝備製造業關鍵部件振動疲勞測試中的溯源問題

本報訊 （劉志華 陳杭杭 記者史玉成）日前，由中國計量科學研究院（以下簡稱中國計量院）承擔的質檢總局科技計劃項目「諧振式高加速度振動標準裝置建立」通過專家驗收。裝置的建立滿足了我國高端動力裝備關鍵部件的性能測試、先進傳感器製造等領域對高加速度振動量值的準確溯源需求，標誌著我國高加速度振動參數測量不再受制國外。

共振導致的疲勞損傷是引起航空發動機、燃汽輪機等高端動力裝備關鍵零部件失效的主要機制之一，而此類共振通常具有較大的振動加速度——用於航空發動機測試的加速度傳感器測量範圍需達到4900m/s2，航空發動機高壓級壓氣機葉片的工作加速度幅值更是高達10000m/s2以上。然而，此類高加速度振動量值無法在國內進行溯源，導致飛機零部件疲勞試驗和計量認證等長期受制於國外，嚴重製約了我國高技術含量、高國際競爭力的核心產品的開發與貿易。解決振動疲勞測試領域高加速度振動量值的傳遞問題迫在眉睫。

為此，中國計量院圍繞高加速度振動量值的發生、控制和高精度測量技術展開了深入研究。經過多年努力，該院力聲所振動實驗室蔡晨光副研究員領銜的項目組，基於諧振放大原理，創新性地提出了「直推諧振梁固支端」的設計，解決了諧振梁附加阻尼的影響，成功研製了最大加速度10000m/s2的諧振式高加速度振動發生裝置。他們採用諧振頻率迭代識別的方法，解決了諧振梁共振頻率的實時跟蹤問題，建立了諧振式高加速度振動控制系統，實現了高加速度振動的精確控制。同時採用帶通採樣和奈奎斯特採樣結合的技術，解決了高加速度振動量值的絕對法測量問題，實現了17.9Hz～2968Hz頻率範圍內外差雷射幹涉信號的直接採集和解調，建立了絕對法高加速度振動測量和校準系統。

據有關負責人介紹，該項目成功建立了包括諧振式振動發生系統、控制系統和雷射絕對法測量系統在內的高加速度振動標準裝置，頻率範圍、最大加速度、測量不確定度等技術指標均優於國外同類裝置，在國際上首次實現了最高10000m/s2的振動加速度準確測量，測量不確定度突破了0.5%（k＝2）。整體技術水平優於國外同類裝置。該裝置已經應用於新型航空發動機葉片測試設備和傳感器的校準和測試，為我國航空發動機葉片測試中加速度高達10000m/s2的振動量值提供了準確溯源。

《中國質量報》

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