高精度发动机转速信号的测量与模拟技术研究

飞机发动机工作性能如何主要反映于发动机高、低压转子转速、燃油流量和排气温度、滑油压力等技术参数。介绍了如何实现高分辨率、高精度的发动机转速N1、N2信号测量、模拟技术工作原理以及主要性能指标、硬件设计、软件方案等。     

基于电容传感的滑油磨粒监测技术研究进展

航空发动机内部旋转部件等区域的磨损,是造成其故障的重要原因.磨损所产生的磨粒是旋转部件磨损状况的重要信息载体,对滑油磨粒进行在线监测,不仅能够掌握滑油系统的健康状态,而且能诊断和评价滑油流经的旋转部件的磨损状况.电容传感器因其结构简单、集成度高、灵敏度高等优势,在滑油监测领域具有应用前景.主要介绍了基于电容测量原理的不同类型传感器及相应的检测技术,并论述了不同类型电容传感技术的优缺点,综述了基于电容传感的滑油监测技术的研究现状.在此基础上展望了滑油磨粒电容传感技术未来发展方向,提出应从环境因素、多维度信号特征提取、磨粒监测收集分析一体化和预测发动机损伤情况等方面进行重点研究,旨在进一步提高滑油磨粒电容传感技术的成熟度以实现工程应用.     

基于飞参数据的航空发动机故障预报研究

为了充分挖掘飞参数据的应用价值,研究了利用飞参历史数据对发动机进行故障预报的方法.从理论上分析了飞参数据中的几组参数与发动机性能的内在关系,论述了利用飞参历史数据对发动机的4类故障进行预报的可行性以及具体的预报方法,并结合某型飞机飞参系统实际记录的数据研究了该方法的应用.研究结果对于保障飞行安全具有重要意义.     

8通道静态应变信号调理模块研究

在航空发动机的测试中,需要测量发动机的各种性能参数,如温度、压力、转速、流量、振动等,其中压力的测试是可以通过测量发动机叶片产生的应变来完成,通常应变测试系统包括应变片、信号调理器、数据采集模块和软件处理几部分;北京长城测控公司结合近几年开发航空发动机测试系统的经验,基于VXI总线测试技术开发了信号调理模块与数据采集模块高度集成的航空发动机测试系统,同时针对测试中存在的多种物理量开发了多种信号调理模块;文章主要针对静态应变信号调理模块的使用方法及在数据采集系统中的应用进行了介绍,并对关键电路的设计方法进行了详细说明。     

基于数字信号处理器的航空发动机参数采集系统设计

介绍了数字信号处理器(DSP)在航空发动机参数采集系统中的具体应用.采用TMS320C31浮点数字信号处理器为核心设计了航空发动机参数采集系统,该系统对航空发动机的排气温度、滑油温度、滑油压力、液压压力、燃油压力等模拟量和发动机燃油瞬时流量、燃气涡轮转速、旋翼转速、自由涡轮转速等频率量以及放气阀门开关、轮载开关等输入开关量进行采集和处理,并输出相应的告警信号给飞机的告警系统,同时将采集到的各种信号通过RS-422A串行通信链路传送给发动机参数显示系统和备份设备.     

一种交流激励电容测量电路的性能测试

差动电容传感器已广泛地应用于压力、压差、位移、加速度、振动等非电量的精密测量,参比电容传感器有望用于煤粉浓度测量等领域,而微小电容测量电路是电容传感器应用中的核心和关键技术。微小电容测量的难点在于杂散电容的存在以及电磁干扰,而交流激励电容测量电路可以采用调制解调方式将缓慢变化的电容传感器信号调制在激励源提供的高频载波上,有效抑制同频干扰,工频干扰,运算放大器的失调电压和失调电流,电阻电容等器件的低频噪声干扰。在活塞压力平台上对交流激励电容测量电路进行了性能测试。结果表明,交流激励电容测量电路迟滞误差为0.19%,非线性误差为0.23%,重复性误差为0.29%,可应用于参比电容传感器测量系统。     

航空发动机温度测量电路设计

为了提高航空发动机温度测量的精度和可靠性,给出了一种航空发动机温度测量电路的设计方法。该方法首先对航空发动机温度测量技术要求进行分析;进而设计了航空发动机低温、高温温度测量系统方案;最后采用模块化设计方法给出了关键的信号调理电路。该电路设计方法能满足航空发动机对不同温度环境测试的需求,有利于提高航空发动机工作温度测量系统的性能,具有一定的实际参考价值。     

航空发动机位移信号测量系统设计与实现

在某型航空发动机数控系统中,需要测量发动机油门杆角度、导叶角度和计量活门位移等角位移和直线位移信号.该型航空发动机数控系统主要由DSP芯片TMS320F28335及外围电路构成.为了实现对位移信号的测量,选用了AD698来激励直线位移传感器(LVDT)和角位移传感器(RVDT)并采集它们的输出信号,设计了相应的信号调理电路以匹配AD698和TMS320F28335 A/D端口的输入输出电气特性要求.测试结果表明,设计的信号调理电路能满足航空发动机位移信号测量的要求,系统工作稳定可靠、测量精度高.     

基于DSP的滑油在线屑末监测器软件设计

滑油在线屑末监测器能够实现发动机滑油系统中金属屑末类型和大小的实时监测。为了完成微弱金属屑末信号的检测及与系统间的数据传输,采用C语言实现滑油在线屑末监测器的软件设计。以TMS320C6713B浮点DSP高速的运算能力、强大的实时处理能力等特点设计的硬件系统为软件实现平台,完成了基于EDMA数据搬移的数据采集,基于小波降噪的信号滤波算法、基于屑末信号特征的屑末检测算法、高速数据传输等软件模块的设计。实时测试结果表明,滑油在线屑末监测器软件实现了传感器微弱信号的提取,能够实时监测金属屑末的大小、类型及传输原始数据。目前该软件已应用于某型发动机。     

基于灰色理论的航空发动机磨损趋势预测

滑油金属含量是航空发动机关键部件出现磨损及裂纹的表征。通过对其进行预测可提前发现相应部件的故障,保证飞行安全。笔者在分析发射光谱原始数据的基础上,将灰色预测模型应用于航空发动机滑油光谱分析技术中,建立了区间灰色模型,进行了误差计算,并对某型航空发动机滑油中5种元素的浓度监控值进行了预测分析。结果表明,运用灰色GM(1,1)模型方法预测某型航空发动机磨损趋势,达到了较高的准确率,且预测结果保持良好的一致性。     

凝析油自动计量测控系统的设计

从减小生产工况对凝析油计量的影响、提高计量精度出发,提出了一种集凝析油产量和含水率计量为一体的高精度计量方案,介绍了该自动计量系统测控电路及其软件的设计思路,现场运行与测试表明该自动计量系统原理正确、工作稳定、精度较高。     

基于振弦式传感器的大坝渗压监测系统设计

针对渗压自动化监测系统运行环境恶劣、可靠性要求高的特点,设计了基于振弦式传感器的大坝渗压自动化监测系统。该系统的硬件部分以LPC2368FBD为主控制器,集数据采集、数据存储、数据显示、电源管理于一体。阐述了振弦式传感器的工作原理与特性;介绍了大坝渗压自动化监测系统的硬件、软件结构和设计思想;详细分析了数据采集电路的设计原理与实现过程。将该系统样机在实验室进行了测试和试运行,频率测量精度达±1%;信号和电源防雷击和抗电磁干扰功能强;具有LCD液晶显示功能,可直接显示采集数据,且体积小、造价低,适应现场恶劣环境。     

High temperature dynamic viscosity sensor for engine oil applications

This paper presents a new high temperature dynamic viscosity sensor for in situ condition monitoring of engine lubricants. The sensor is used to measure the variation in the quality factor of a vibrating piezoelectric cantilever beam due to viscous damping. The sensor was used to measure the dynamic viscosity of various single and multi-grade engines oils up to 180 cP from 25 °C to 60 °C. The sensor is capable of detecting degradation and dilution of engine oil for both new and used samples of 5W-30 and 10W-40 and diluted SAE 30 engine oils. All of the viscosity measurements presented are within 0.13-9.8% of the results obtained using the standard Walther equation at various temperatures. An equation relating dynamic viscosity of an oil sample to the quality factor of the beam is presented. The quality factor measurement circuit presented in this research can be implemented in automotive applications for in situ condition monitoring of lubricant viscosity.     

基于VC++的航空发动机数值仿真平台

为实现数字电子调节器研制过程中的半物理仿真,以发动机为建模对象,根据发动机的气动布局、各部件几何参数及由试验得到的部件特性,对每个部件建立了集总参数的气动热力学模型,并用VC++语言实现。在建类时,充分考虑了各部件之间的独立性,及流入/流出部件的热力学、气动力学等参数的相关性,确保部件模型既能真实反映发动机部件的工作状况,又能有效地连接起来,得到可应用于发动机过渡态过程计算的整机模型。建立了用户友好的操作界面,计算结果表明该平台有很高的效率和精度。     

新型高精度水位传感器性能测试系统

设计了一种新型的谐振式水位传感器性能的测试系统,系统的最终目标是测得被测传感器的特性曲线,并以此来判断传感器的性能达标情况。系统以ADμC812作为主控制器;硬件电路主要包括水位高度压力值测量电路、谐振频率的测量电路及气室进气口开闭的控制电路。系统的核心在于采用了一种新型的频率测量方法及数值处理方法来到得传感器的特性曲线,本系统彻底消除了传统传感器检测仪的低精度、高误差的特点,大大提高了系统测量的可靠性和精准度。     

四轴非正交位移传感器电路的设计分析

针对压控型八电极静电悬浮支承系统位移测量难的特点,设计了一种四轴非正交位移传感器电路。分析了四轴非正交位移传感器的测量原理,给出了保证转子地电位的方法,分析了位移测量的系统灵敏度,设计出位移传感器电路,并给出一种从支承高电压中分离位移信号的电路。实验证明:该位移传感器可以准确检测出转子的偏移,提高测量精度,达到了设计要求,为八电极静电悬浮系统的测量提供了可靠的保证。     

科氏质量流量计在外输原油自动计量中的应用

科氏质量流量计是一种多功能仪表,在液体计量方面有着广泛的应用前景。本文从其工作原理出发,建立了科氏质量流量计的直接测量参数与间接测量参数之间的关系模型,分析了其间接测量的不确定度,提出了采用科氏质量流量计和低含水分析仪构成原油外输动态油量自动计量系统。计算表明,该自动计量系统具有较高的测量精度,可满足原油外输计量精度的要求,为外输原油自动计量方式的正确、合理选择提供了理论依据。     

Micro-rheometry of pressurized lubricants and micro-nanorheology

In the present study, micro-rheometry of pressurized lubricants employing a diamond-anvil pressure cell and a laser confocal displacement sensor of 0.4 μm resolution was shown. High pressure viscosity was obtained up to 2 GPa at 200°C for traction oils and PFPE oils. The linearity between logarithmic viscosity and pressure is confirmed. Viscosity-pressure coefficient α at room temperature was almost twice larger than that at 100°C. α for hard disk oil, Zdol2000, was 13/GPa at 24°C ~ 5/GPa at 150°C and was similar to that of paraffinic mineral oil. The feature of the obtained high pressure volume was different for each oil up to 6 GPa. Zdol2000 was the most compressible of all the sample lubricants and its high pressure refractive index increased about 10% at 4.8 GPa. Zdol2000 remained transparent up to 4.8 GPa under isothermal loading. Some considerations for lubricant’s micro-nanorheology were also mentioned with high pressure lubricant’s rheology.     

航空发动机燃油力矩马达控制电路设计

针对力矩马达在航空发动机电子燃油控制装置中应用的特点,结合力矩马达的工作原理,详细分析了力矩马达的控制特性,采用基于电流负反馈方法实现力矩马达快速、精确控制,并对电路的设计原理与结构进行了分析;通过仿真软件Multisim仿真和试验验证,结果表明,所设计的控制电路能够满足航空发动机燃油控制的需求.     

基于扩张状态观测器的发动机转速双闭环自适应控制系统设计

为较好控制发动机设备的实时转速水平,使其在不同压力水平下均能呈现理想化工作状态,设计基于扩张状态观测器的发动机转速双闭环自适应控制系统。根据双闭环电路的集成形式,连接发动机控制器与自适应传感器,利用隔离驱动芯片,更改观测器驱动管的作用频率周期,完成自适应控制系统的硬件执行环境搭建。在此基础上,深入分析扩张状态观测器的内部结构,以微分跟踪器作为切入点,选取关键的ESO参数,再借助扰动补偿向量,完成对扩张状态观测器的频域参数配置,联合相关硬件应用设备,实现基于扩张状态观测器的发动机转速双闭环自适应控制系统设计。实验结果表明,在扩张状态观测器作用下,发动机元件在不同压力水平下的实时转速水平均能得到有效控制,可使发动机设备保持较长时间的稳定工作状态。