Standard sine fitting algorithms applied to Blade Tip Timing data

• Autorzy: Kaźmierczak K. , Przysowa R.

Identyfikatory

DOI

10.2478/jok-2014-0012

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie standardowych algorytmów dopasowania funkcji sinus do danych pomiarowych drgań łopatek

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Blade Tip Timing (BTT) is a non-intrusive method to measure blade vibration in turbomachinery. Time of Arrival (TOA) is recorded when a blade is passing a stationary sensor. The measurement data, in form of under sampled (aliased) tip-deflection signal, are difficult to analyze with standard signal processing methods like digital filters or Fourier Transform. Several indirect methods are applied to process TOA sequences, such as reconstruction of aliased spectrum and Least-Squares Fitting to harmonic oscillator model. We used standard sine fitting algorithms provided by IEEE-STD-1057 to estimate blade vibration parameters. Blade-tip displacement was simulated in time domain using SDOF model, sampled by stationary sensors and then processed by the sinefit.m toolkit. We evaluated several configurations of different sensor placement, noise level and number of data. Results of the linear sine fitting, performed with the frequency known a priori, were compared with the non-linear ones. Some of non-linear iterations were not convergent. The algorithms and testing results are aimed to be used in analysis of asynchronous blade vibration.

PL

Metoda dyskretno-fazowa (ang. tip-timing) jest nieinwazyjnym sposobem pomiaru drgań łopatek w przepływowych maszynach wirnikowych. Czas przyjścia zapisywany jest w momencie, kiedy łopatka mija stacjonarny czujnik. Do analizy danych pomiarowych w formie rzadko próbkowanego sygnału odkształcenia wierzchołka (aliasing) wykorzystano standardowe metody dopasowania funkcji sinus dostarczone przez normę IEEE-STD-1057 w celu estymacji parametrów drgań łopatek. Przemieszczenia wierzchołków łopatki w dziedzinie czasu zasymulowano wykorzystując model oscylatora o jednym stopniu swobody. Wyniki liniowego dopasowania, wykonanego ze znaną a priori częstotliwością, porównano z wynikami dopasowania nieliniowego. Uzyskane algorytmy i wyniki testowania mają być wykorzystane do analizy drgań asynchronicznych łopatek.

Słowa kluczowe

EN

turbomachinery; blade vibration; tip timing; sine fitting; least squares; harmonic oscillator

PL

przepływowe maszyny wirnikowe; drgania łopatek; metoda dyskretno-fazowa; dopasowanie funkcji sinus; metoda najmniejszych kwadratów; oscylator harmoniczny

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2014
• Tom: No. 2 (30)
• Strony: 21--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys.

Twórcy

autor

Kaźmierczak K.

• Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych

autor

Przysowa R.

• Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych

Bibliografia

• [1] Kollár István, Blair Jerome J. Improved determination of the best fitting sine wave in ADC testing. Instrumentation and Measurement, IEEE Transactions on, 2005, 54.5: 1978-1983.
• [2] Bilau Tamás Zoltán et al. Four-parameter fitting of sine wave testing result: iteration and convergence. Computer Standards & Interfaces, 2004, 26.1: 51-56.
• [3] Handel Peter. Properties of the IEEE-STD-1057 four-parameter sine wave fit algorithm. Instrumentation and Measurement, IEEE Transactions on, 2000, 49.6: 1189-1193.
• [4] IEEE Standard for Digitizing Waveform Recorders. IEEE Std 1057-2007 (Revision of IEEE 1057-1994). http://ieeexplore.ieee.org/