一种去除风洞风扇干扰的数据处理方法

技术领域

本发明属于风洞试验的数据处理技术领域，尤其涉及一种去除风洞风扇干扰的数据处理方法。

背景技术

在开展低速风洞试验时，气流通过风洞风扇叶片的转动而驱动，因此，在流场中普遍存在风洞风扇带来的压力脉动干扰。

对于关注稳态物理量的定常测力试验和定常测压试验，上述风洞风扇引起的压力脉动不足以影响试验结果。但对于脉动压力试验，动态特性是试验关注的重点，风洞风扇对脉动压力信号的影响主要体现为均方根值误差、频谱误差，频谱误差则表现为在基频及基频的倍频处出现窄带峰值。

目前，针对风洞风扇干扰对脉动压力的信号的影响，一般仅作定性分析和信息提示，未作数据处理，然而，带有风洞风扇干扰的数据极易误导飞行器结构可靠性和安全性评估。

发明内容

本发明的目的在于提供一种去除风洞风扇干扰的数据处理方法，旨在去除原始时域脉动压力信号中的风洞风扇干扰。

本发明提供了一种去除风洞风扇干扰的数据处理方法，其包括如下步骤：

步骤S10：将各个原始时域脉动压力信号均划分为原始时域脉动压力静态信号和原始时域脉动压力动态信号；

步骤S20：将各个原始时域脉动压力动态信号转换为原始频域脉动压力动态信号，计算各个原始频域脉动压力动态信号对应的风扇干扰频率，并依据所有的原始频域脉动压力动态信号对应的风扇干扰频率计算风洞风扇干扰基频；

步骤S30：判断各个原始频域脉动压力动态信号是否需要去除风洞风扇干扰，当原始频域脉动压力动态信号需要去除风洞风扇干扰时，将原始频域脉动压力动态信号中的风洞风扇干扰去除，得到去除风洞风扇干扰的频域脉动压力动态信号；

步骤S40：将步骤S30中的去除风洞风扇干扰的频域脉动压力动态信号转换为去除风洞风扇干扰的时域脉动压力动态信号，并将去除风洞风扇干扰的时域脉动压力动态信号与步骤S10中的原始时域脉动压力静态信号叠加，获得去除风洞风扇干扰的时域脉动压力信号。

进一步地，将原始时域脉动压力信号的序号记为

步骤S21：计算风扇固有干扰频率

步骤S22：提取第

进一步地，所述步骤S21中，

进一步地，所述步骤S20还包括如下步骤：

步骤S23：将所有的风扇干扰频率

进一步地，所述步骤S30包括如下步骤：

步骤S31：提取第

步骤S32：计算第

步骤S33：根据残值向量

步骤S34：当第

步骤S35：当

其中，

进一步地，所述步骤S33包括如下步骤：

步骤S331：计算残值向量

步骤S332：当残值向量

进一步地，所述步骤S34包括如下步骤：

步骤S341：计算|

步骤S342：当|

进一步地，当

步骤S351：计算第

步骤S352：将第

其中，

进一步地，

本发明相对于现有技术的技术效果是：

1.本发明中，可将原始时域脉动压力信号中的风洞风扇干扰去除，可真实地反应试验模型上的测压点的真实压力状态；

2.本发明中，每个原始频域脉动压力动态信号对应的风扇干扰频率均需计算出，全面考虑风洞风扇干扰，如果仅计算出一个原始频域脉动压力动态信号对应的风扇干扰频率用以反应风洞风扇干扰，将具有较大的片面性；

3.本发明中，并不是所有的原始频域脉动压力动态信号均需进行数据处理，原始频域脉动压力动态信号在区间[

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是某一姿态角下的试验模型上的某一测压点的原始时域脉动压力信号；

图2是本发明实施例中的一种去除风洞风扇干扰的数据处理方法的示意图；

图3是将图1中的原始时域脉动压力信号中的风洞风扇干扰进行去除后的数据。

具体实施方式

在下文中将参考附图对本发明的各方面进行更充分的描述。然而，本发明可以具体化成许多不同形式且不应解释为局限于贯穿本发明所呈现的任何特定结构或功能。相反地，提供这些方面将使得本发明周全且完整，并且本发明将给本领域技术人员充分地传达本发明的范围。基于本文所教导的内容，本领域的技术人员应意识到，无论是单独还是结合本发明的任何其它方面实现本文所公开的任何方面，本发明的范围旨在涵盖本文中所公开的任何方面。例如，可以使用本文所提出任意数量的装置或者执行方法来实现。另外，除了本文所提出本发明的多个方面之外，本发明的范围更旨在涵盖使用其它结构、功能或结构和功能来实现的装置或方法。应可理解，其可通过权利要求的一或多个元件具体化本文所公开的任何方面。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示为某一姿态角下的试验模型上的某一测压点的原始时域脉动压力信号，该原始时域脉动压力信号具体体现为原始信号功率谱密度曲线，其横坐标为频率，纵坐标为功率谱密度，由于风洞风扇干扰的存在，图1中的原始时域脉动压力信号并不能真实反映该姿态角下的试验模型上的该测压点的真实压力状态，因此，需要将图1中的原始时域脉动压力信号中的风洞风扇干扰进行去除，以真实反映该姿态角下的试验模型上的该测压点的真实压力状态。

如图2所示为本发明实施例中的一种去除风洞风扇干扰的数据处理方法的示意图，本发明实施例中的一种去除风洞风扇干扰的数据处理方法包括如下步骤：

步骤S10：将各个原始时域脉动压力信号均划分为原始时域脉动压力静态信号和原始时域脉动压力动态信号；

具体地，可采用三次多项式拟合的方式得到原始时域脉动压力静态信号，将原始时域脉动压力信号中将原始时域脉动压力静态信号扣除，即得到原始时域脉动压力动态信号；

步骤S20：将各个原始时域脉动压力动态信号转换为原始频域脉动压力动态信号，计算各个原始频域脉动压力动态信号对应的风扇干扰频率，并依据所有的原始频域脉动压力动态信号对应的风扇干扰频率计算风洞风扇干扰基频；

将各个原始时域脉动压力动态信号转换为原始频域脉动压力动态信号时，可采用傅里叶变换得到；另外，通过风洞风扇干扰基频可以得到原始频域脉动压力动态信号受到风洞风扇干扰的频率位置；

步骤S30：判断各个原始频域脉动压力动态信号是否需要去除风洞风扇干扰，当原始频域脉动压力动态信号需要去除风洞风扇干扰时，将原始频域脉动压力动态信号中的风洞风扇干扰去除，得到去除风洞风扇干扰的频域脉动压力动态信号；

在此步骤中，将风洞风扇干扰进行去除；

步骤S40：将步骤S30中的去除风洞风扇干扰的频域脉动压力动态信号转换为去除风洞风扇干扰的时域脉动压力动态信号，并将去除风洞风扇干扰的时域脉动压力动态信号与步骤S10中的原始时域脉动压力静态信号叠加，获得去除风洞风扇干扰的时域脉动压力信号。

由于在步骤S10中将原始时域脉动压力静态信号进行了扣除，因此，在步骤S40中将原始时域脉动压力静态信号叠加回来，以真实反映数据。

进一步地，将原始时域脉动压力信号的序号记为

步骤S21：计算风扇固有干扰频率

步骤S22：提取第

每个原始频域脉动压力动态信号对应的风扇干扰频率可能都不一样，因此，通过

进一步地，所述步骤S21中，

进一步地，所述步骤S20还包括如下步骤：

步骤S23：将所有的风扇干扰频率

进行此步骤的目的，主要是将所有的风扇干扰频率

进一步地，所述步骤S30包括如下步骤：

步骤S31：提取第

步骤S32：计算第

步骤S33：根据残值向量

步骤S34：当第

也就是说，并不是所有的原始频域脉动压力动态信号均需进行数据处理，原始频域脉动压力动态信号在区间[

步骤S35：当

其中，

类似地，即使原始频域脉动压力动态信号在区间[

进一步地，所述步骤S33包括如下步骤：

步骤S331：计算残值向量

步骤S332：当残值向量

进一步地，所述步骤S34包括如下步骤：

步骤S341：计算|

步骤S342：当|

进一步地，当

步骤S351：计算第

步骤S352：将第

其中，

进一步地，

经过上述步骤后，可将原始时域脉动压力信号中的风洞风扇干扰去除，可真实地反应试验模型上的测压点的真实压力状态。

以图1中的数据为例，按照前文所述方法获得风洞风扇干扰基频为75.9Hz，从图1可以看出，在风洞风扇干扰基频及其倍频附近出现风洞风扇干扰窄带峰，峰值处频率分别为76.0Hz、152.0Hz、227.5Hz、303.5Hz、379.5Hz；图3所示为将图1中的原始时域脉动压力信号中的风洞风扇干扰进行去除后的数据，经过数据优化处理后，功率谱密度曲线在76.0Hz、152.0Hz、227.5Hz、303.5Hz、379.5Hz处呈现为连续状态，未出现窄带峰值，可见，风洞风扇干扰被消除。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。