我國高加速度振動參數(shù)測量不再受制國外

中國計量院成功解決高端裝備制造業(yè)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、先進傳感器制造等領域對高加速度振動量值的準確溯源需求，標志著我國高加速度振動參數(shù)測量不再受制國外。

共振導致的疲勞損傷是引起航空發(fā)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——用于航空發(fā)動機測試的加速度傳感器測量范圍需達到4900m/s2，航空發(fā)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于國外，嚴重制約了我國高技術含量、高國際競爭力的核心產品的開發(fā)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(fā)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，基于諧振放大原理，創(chuàng)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，成功研制了最大加速度10000m/s2的諧振式高加速度振動發(fā)生裝置。他們采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(tǒng)，實現(xiàn)了高加速度振動的精確控制。同時采用帶通采樣和奈奎斯特采樣結合的技術，解決了高加速度振動量值的絕對法測量問題，實現(xiàn)了17.9Hz～2968Hz頻率范圍內外差激光干涉信號的直接采集和解調，建立了絕對法高加速度振動測量和校準系統(tǒng)。

據有關負責人介紹，該項目成功建立了包括諧振式振動發(fā)生系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和激光絕對法測量系統(tǒng)在內的高加速度振動標準裝置，頻率范圍、最大加速度、測量不確定度等技術指標均優(yōu)于國外同類裝置，在國際上首次實現(xiàn)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(yōu)于國外同類裝置。該裝置已經應用于新型航空發(fā)動機葉片測試設備和傳感器的校準和測試，為我國航空發(fā)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》