[发明专利]一种航空发动机的振动监测系统

说明书

本发明公开了一种航空发动机的振动监测系统，其通过两个振动传感器来采集航空发动机的振动数据并分别进行放大处理，再通过FPGA芯片将两路振动信号分开存储后进行并行处理，两路振动信号的处理过程互不干预，防止两路信号之间出现信号干扰问题，保证了计算结果的准确度，并有效降低了计算时间。通过DSP处理器获取发动机转速并根据发动机转速和两路振动信号频域数据计算得到每路振动信号的振动分量速度幅值和振动总量速度幅值，最后基于振动分量速度幅值和振动总量速度幅值进行发动机振动超限判断，若某一路振动信号的振动分量速度幅值或振动总量速度幅值超过预设阈值时，则记录下振动超限状态，从而实现对发动机振动情况的智能化监测。

技术领域

本发明涉及航空发动机监测技术领域，特别地，涉及一种航空发动机的振动监测系统。

背景技术

航空发动机的结构复杂，工作条件严苛，为了保证其能够稳定、可靠地工作，其性能参数监测为重中之重，其中，振动作为航空发动机的动态参数之一，对于发动机工作的可靠性起到关键性的决定作用。而目前关于发动机的振动监测，通常都是采取在地面模拟发动机的各种工作状态实现振动模拟测试，但是，发动机的振动情况受实际工作环境的影响较大，而实际工作环境变化多端，因此，地面的振动模拟测试结果无法准确表征发动机实际工作的振动情况，无法准确地对发动机的振动超限状态进行监测。

发明内容

本发明提供了一种航空发动机的振动监测系统，以解决现有技术无法准确地对发动机的振动超限状态进行监测的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种航空发动机的振动监测系统，包括：

两个振动传感器，用于采集航空发动机的振动数据；

两路电荷放大电路，用于对两个振动传感器的振动信号分别进行放大处理，并将振动传感器输出的电荷信号转换为电压信号后输出；

ADC采样芯片，用于采集两路电荷放大电路输出的两路电压信号，并将电压信号转换为数字信号；

FPGA芯片，用于控制所述ADC采样芯片进行连续采样，将ADC采样芯片输出的两路数字信号分开存储后进行并行处理，并将两路振动信号时域数据分别转换为两路振动信号频域数据后输出；

DSP处理器，用于获取发动机转速，根据发动机转速和两路振动信号频域数据计算得到每路振动信号的振动分量速度幅值和振动总量速度幅值，并基于振动分量速度幅值和振动总量速度幅值进行发动机振动超限判断。

进一步地，所述FPGA芯片包括采集数据缓存模块和两路信号处理通道，所述采集数据缓存模块用于对两个所述ADC采样芯片采集的两个通道的振动传感器数据进行分区存储，两路信号处理通道用于对两个通道的振动传感器数据进行并行处理。

进一步地，所述采集数据缓存模块的数量为两个，采用交替缓存的方式存储ADC采样数据。

进一步地，每路信号处理通道包括依次顺序连接的滤波处理模块、重采样模块、量纲转换模块、加窗处理模块、FFT变换模块、幅值谱计算模块和加窗修正模块，其中所述滤波处理模块用于对ADC采样的振动信号的时域数据序列进行滤波处理，并对时域数据序列进行数据截取，所述重采样模块用于对所述滤波处理模块输出的时域数据序列进行重采样，所述量纲转换模块用于将所述重采样模块输出的时域数据序列中的每个采样点数据的电压值转换为振动加速度值，所述加窗处理模块用于将所述量纲转换模块输出的时域数据序列与窗函数系数序列逐项相乘，输出加窗时域数据序列，所述FFT变换模块用于将所述加窗时域数据序列转换为频域数据序列，所述幅值谱计算模块用于计算出频域数据序列中每个频率点的加速度幅值，得到加速度幅值序列，所述加窗修正模块用于将所述加速度幅值序列与加窗修正系数相乘，得到加窗修正后的振动加速度在频域的幅值序列。