多传感器数据融合技术在气门动态特性试验中的应用研究.pdf

050522 多传感器数据融合技术在气门动态特性 试验中的应用 刘忠民，俞小莉，李建锋，沈瑜铭，齐放 (浙江大学机械与能源工程学院，浙江杭州310027) 摘要：压电式加速度传感器的漂移问题在气门动态特性试验中难以避免。气门加 速度信号的微小漂移，将导致积分的速度信号严重失真。试验采用压电式加速度传感器 和电涡流位移传感器测量气门动态特性，并将多传感器数据融合技术应用于气门动态试 验数据处理。由加速度信号积分和位移信号微分获得速度信号，分析两种传感器不同的 额响特性，采用小波分解、融合并重构，提取相对准确的气门速度信号。 关键词：多传感器；数据融合；气门；小波分解与重构 引育 通常，压电式加速度传感器会随时间产生信号漂移。在气门动态特性试验中，这会导致积分的速 度和位移结果失真，影响动力学特性分析。目前修正加速度信号漂移的方法主要有两种：高通滤波和 趋势拟合方法。高通滤波方法假定漂移信号频率低于某一频率，将低于此频率的信号滤除，以减小漂 移信号干扰u’。在不同工作状态下，漂移信号所处的频域范围不同，这使得高通滤波器截止频率难以确 定。而且传感器漂移信号在大加速度冲击下会发生突变，此时漂移信号不仅仅存在于低频区域。此， 高通滤波也会将真实信号中的低频分量滤除，因此滤波会降低传感器精度。漂移趋势拟合方法采用特 定的函数(如二阶幂函数)拟合漂移信号趋势，当漂移信号无突变时，此方法可以有效剔除加速度信 号漂移。但此方法难以识别漂移的突变伸1。电涡流位移传感器也常用于气门动态特性试验。非接触测量 提高了传感器使用寿命。但其缺点是受被测表面粗糙度的影响，高频干扰严重。本文采用多传感器数 据融合方法，综合压电式加速度传感器与电涡流位移传感器优点，解决加速度传感器漂移信号引起的 积分结果失真。 1 试验装置 气门动态特性试验在某型6缸v型4气门 柴油机上进行。试验由交流变频电机拖动被 ‘l机体 2缸盖 试柴油机，系统采用速度闭环控制，试验中 3气门 转速波动小于±Ir／min。试验用柴油机以直 ．．4正时齿轮 “5弹性联轴节 10 轴代替曲轴，拆除活塞、连杆及非测量配气 6交流电机 7冷却风扇 机构，以减小机械振动对测量的影响。图1 8转角编码器 9变频器 为气门动态特性试验系统示意图，试验仪器 lO直轴 11凸轮轴 参数如表1。柴油机转速1200rlmin，气门 9 间隙0．5姗条件下，实测气门加速度与位移 转角缱码嚣 ◆ 如图2。图3为对加速度数值积分和对位移数 加速度传感