车辆发动机载荷谱预处理

在测试过程中，由于各种干扰的存在，测试系统采集到的数据偏离其真实数值，因此在信号分析前，需对采集的数据进行预处理，以提高数据的可靠性和真实性。

在采集到载荷谱各个实测参数后，需要对实测数据进行处理。首先，把所有实测的结果数据进行地面标定，根据标定结果建立回归方程，把采集的各个参数码值转换成物理量，得到各个参数的时间历程数据；然后，对各参数的时间历程进行预处理。

试验数据的预处理包括伪读数去除、峰谷值检测和无效幅值省略等。由于载荷参数测试系统是复杂的电子系统，在其工作采集、记录数据时，会因为噪声干扰、电子干扰等因素产生一些数据丢失、数据失真和记录的非正常开始或结尾等情况。针对这些情况，为保证载荷数据的真实可靠，必须准确判断、去伪存真。否则，根据载荷数据建立性能仿真模型、编制载荷谱、损伤计算、寿命预测等工作都将受到很大影响。

1.伪读数的去除

在载荷数据处理时，剔除无效数据是保证数据真实性的重要步骤。在进行数据批量自动处理时，必须准确判断、去伪存真，才能保证载荷数据的真实可靠。伪读数是指那些不能真实反映结构受载大小的幅值，如图3－29所示。伪读数一般是由测试操作系统本身引起的，在处理时要把伪读数排除。预处理工作主要是剔除异常数据，常用的方法有幅值门限检测法、梯度门限检测法和标准方差检测法。

图3－29　伪读数去除

（a）伪读数去除前；（b）伪读数去除后

2.峰谷值检测

峰谷值检测是指把经等间隔采样后的数字序列T（i）中所有的峰谷值全部检测出来，也就是把每个循环中相同斜率的最高点和相反斜率的最低点保留。如图3－30（a）所示，应保留1、3、5、7、9、11点的全部值，而不计2、4、6、8、10点的全部值。但在实际数据处理中，保留的峰（谷）点不一定恰好是真实曲线的峰（谷）点，一般存在一个很小的误差ΔT，如图3－30（b）所示。当采样频率超过该信号中最大频率的10倍时，ΔT不会很显著。

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图3－30　峰谷值检测

（a）循环采样序列；（b）峰谷值

3.无效幅值的省略

在实际工件中，发动机零部件除了承受主要的工作载荷外，还经常受到一些次要的（或意外的）载荷作用，这些载荷表现为二级波、三级波和一些不能构成疲劳损伤的高阶小循环的幅值，称为无效幅值，如图3－31所示。在数据处理中，可省略这些无效幅值。无效幅值ΔTa一般可按下式计算：

图3－31　无效幅值

式中，Tmax——随机载荷波中的最大值；

Tmin——随机载荷波中的最小值。

也就是说，凡是不大于ΔTa的随机载荷循环小幅值都省略不计。这样可以省略约60%的循环次数。

无效幅值的省略对编制载荷谱非常重要，它是缩短疲劳试验的一个重要因素。实践证明：如果将无效幅值按载荷－时间历程中最大值的10%进行省略，至少可以减少60%的循环数；如果无效幅值省略模型选择恰当，在进行台架疲劳试验时可缩短时间10%左右。