Increasing the Frequency Resolution when Measuring Vibrations of Rotating Bodies with Fixed Beam Laser Vibrometry

V. V. Artelnyi; Артельный В. В.; A. A. Rodionov; Родионов А. А.; A. V. Stulenkov; Стуленков А. В.

doi:10.31857/S0320791922600214

Повышение частотного разрешения при измерении вибраций вращающихся тел с помощью лазерной виброметрии с неподвижным лучом

Авторы: Артельный В.В.¹, Родионов А.А.¹, Стуленков А.В.¹
Учреждения:
1. Институт прикладной физики РАН
Выпуск: Том 69, № 3 (2023)
Страницы: 351-356
Раздел: АКУСТИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ. ШУМЫ И ВИБРАЦИЯ
URL: https://ogarev-online.ru/0320-7919/article/view/134444
DOI: https://doi.org/10.31857/S0320791922600214
EDN: https://elibrary.ru/YJAAUJ
ID: 134444

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Техника лазерной доплеровской виброметрии активно применяется при выполнении экспериментальных исследований из-за бесконтактного принципа измерений. При использовании неподвижного лазера для измерений вибраций вращающихся тел и преобразования Фурье для обработки результатов таких измерений возникает проблема, связанная с понижением частотного разрешения спектров при увеличении частоты вращения тела. В результате при достаточно высоких скоростях вращения могут перестать разрешаться близко расположенные дискретные составляющие. В данной работе предложен способ решения такой проблемы, основанный на методе наименьших квадратов. Работоспособность такого метода обработки продемонстрирована на экспериментальных данных.

Ключевые слова

лазерная виброметрия, частотное разрешение, метод наименьших квадратов, измерение вращающихся тел

Список литературы

Johansmann M., Fritzsche M., Schell J. A new method for measurement of rotating objects utilizing laser Doppler vibrometry combined with an optical derotator with focus on automotive applications // SAE Technical Paper Series. 2011. https://doi.org/10.4271/2011-26-0043
Gasparoni A., Allen M.S., Yang S., Sracic M.W., Castellini P., Tomasini E.P. Experimental Modal Analysis on a Rotating Fan Using Tracking-CSLDV // AIP Conference Proceedings. 2010. V. 1253. № 3.
Abbas S.H., Jang J.-K., Kim D.-H., Lee J.-R. Underwater vibration analysis method for rotating propeller blades using laser Doppler vibrometer // Optics and Lasers in Engineering. 2020. V. 132. P. 106133.
Lutzmann P., Göhler B., Hill C.A., van Putten F. Laser vibration sensing at Fraunhofer IOSB: review and applications // Opt. Eng. 2016. V. 56. № 3. P. 031215.
Reinhardt A.K., Kadambi J.R., Quinn R.D. Laser vibrometry measurements of rotating blade vibrations // J. Engineering for Gas Turbines and Power. 1995. V. 117. № 3. P. 484–488.
Kulczyk W.K., Davis Q.V. Laser Doppler instrument for measurement of vibration of moving turbine blades // Proc. of the Institution of Electrical Engineers. 1973. V. 120. № 9. P. 1017–1023.
Cookson R.A., Bandyopadhyay P. Fiber-optic laser-Doppler probe for vibration analysis of rotating machines // J. Engineering for Power. 1980. V. 102. № 3. P. 607–612.
Oberholster A.J., Heyns P.S. Online condition monitoring of axial-flow turbomachinery blades using rotor-axial Eulerian laser Doppler vibrometry // Mechanical Systems and Signal Processing. 2009. V. 23. № 5. P. 1634–1643. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2009.01.001
Oberholster A.J., Heyns P.S. Eulerian laser Doppler vibrometry: Online blade damage identification on a multi-blade test rotor // Mechanical Systems and Signal Processing. 2011. V. 25. № 1. P. 344–359. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2010.03.007
Oberholster A.J., Heyns P.S. A study of radial-flow turbomachinery blade vibration measurements using Eulerian laser Doppler vibrometry // AIP Conference Proceedings. 2014. V. 1600. № 1. P. 23–32. https://doi.org/10.1063/1.4879565
Castellini P., Tomasini E.P. Image-based tracking laser Doppler vibrometer // Review of Scientific Instruments. 2004. V. 75. № 1. P. 222–232. https://doi.org/10.1063/1.1630859
Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 584 с.
Турчин В.И. Введение в современную теорию оценки параметров сигналов. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2005. 116 с.