精準(zhǔn)測(cè)定水輪機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的空化噪聲，深入分析其特性與規(guī)律，為評(píng)估水輪機(jī)空化狀態(tài)、優(yōu)化設(shè)計(jì)及提升運(yùn)行穩(wěn)定性提供關(guān)鍵依據(jù)。
水聽(tīng)器：選用高靈敏度、寬頻響應(yīng)的水聽(tīng)器，能夠精準(zhǔn)捕捉水輪機(jī)內(nèi)部空化產(chǎn)生的微弱噪聲信號(hào)。依據(jù)水輪機(jī)結(jié)構(gòu)，在蝸殼、轉(zhuǎn)輪室、尾水管等易發(fā)生空化區(qū)域合理布置，確保采集到全場(chǎng)完整噪聲。
前置放大器：用于對(duì)水聽(tīng)器輸出的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大，提高信號(hào)強(qiáng)度，降低傳輸過(guò)程中的信號(hào)損失與干擾，保證信號(hào)質(zhì)量。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：配備多通道、高速的數(shù)據(jù)采集儀，其采樣頻率需滿足空化噪聲信號(hào)的高頻特性，可同時(shí)采集多個(gè)水聽(tīng)器數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)記錄噪聲信號(hào)。
頻譜分析儀：對(duì)采集到的噪聲信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，獲取噪聲的頻率組成與能量分布，深入了解空化噪聲特性。
數(shù)據(jù)分析軟件：具備強(qiáng)大的信號(hào)處理與分析功能，可對(duì)采集到的噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域、頻域分析，以及特征提取與模式識(shí)別。
水聽(tīng)器安裝：在選定的測(cè)量位置，通過(guò)專用夾具或密封裝置將水聽(tīng)器牢固安裝在水流通道壁面上。安裝時(shí)確保水聽(tīng)器敏感面與水流方向垂直，保證其能有效接收空化噪聲信號(hào)，同時(shí)做好防水、密封措施，防止水進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。
布線與防護(hù)：連接水聽(tīng)器與前置放大器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的線纜應(yīng)采用屏蔽電纜，減少外界電磁干擾。線纜沿水輪機(jī)結(jié)構(gòu)合理布線，并做好固定與防護(hù)，避免因水輪機(jī)振動(dòng)或水流沖擊導(dǎo)致線纜損壞。
設(shè)置采集參數(shù)：根據(jù)水輪機(jī)運(yùn)行工況及空化噪聲特性，合理設(shè)置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣頻率、采樣時(shí)長(zhǎng)、增益等參數(shù)。采樣頻率應(yīng)至少為最高感興趣頻率的兩倍以上，以滿足奈奎斯特采樣定理，確保信號(hào)不失真。
工況測(cè)試：在水輪機(jī)空載、不同負(fù)荷工況下分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，每個(gè)工況持續(xù)采集一定時(shí)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，以獲取不同運(yùn)行狀態(tài)下的空化噪聲特征。采集過(guò)程中，同步記錄水輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，如流量、水頭、轉(zhuǎn)速等。
時(shí)域分析：對(duì)采集到的空化噪聲信號(hào)在時(shí)域上進(jìn)行分析，觀察噪聲的波形特征、幅值變化情況，獲取噪聲的峰值、有效值等參數(shù)，初步判斷空化的嚴(yán)重程度。
頻域分析：運(yùn)用傅里葉變換等方法將時(shí)域噪聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，分析噪聲的頻率分布。空化噪聲通常具有特定的頻率范圍，通過(guò)頻譜分析可確定主要的噪聲頻率成分，與水輪機(jī)的固有頻率等進(jìn)行對(duì)比，評(píng)估是否存在共振風(fēng)險(xiǎn)。
特征提取與模式識(shí)別：利用數(shù)據(jù)分析軟件提取空化噪聲的特征參數(shù)，如功率譜密度、能量分布等。通過(guò)建立空化噪聲的特征模式庫(kù)，采用模式識(shí)別算法對(duì)當(dāng)前采集到的噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分類識(shí)別，判斷水輪機(jī)的空化狀態(tài)處于初生、發(fā)展還是嚴(yán)重階段。
設(shè)備校準(zhǔn)：在測(cè)試前，對(duì)水聽(tīng)器、前置放大器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行全面校準(zhǔn)，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。
環(huán)境干擾：盡量避免在水輪機(jī)周圍存在其他強(qiáng)噪聲源或電磁干擾源的情況下進(jìn)行測(cè)試。若無(wú)法避免，需采取有效的屏蔽、隔離措施，降低環(huán)境干擾對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。
安全防護(hù)：在水輪機(jī)運(yùn)行環(huán)境中進(jìn)行設(shè)備安裝與測(cè)試時(shí)，嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，做好個(gè)人安全防護(hù)，防止發(fā)生意外事故。
