全机结构强度试验多路故障监测系统设计及应用

在全尺寸飞机结构强度试验中,实时监控飞机姿态及加载系统运行状态尤为重要。针对现有的多路故障检测装置电路复杂、功能单一及通用性差等缺陷,本文提出了一种试验安全信号分类监测及保护技术,并设计了一套基于PLC的全机结构强度试验分级多路故障监测系统,可实现对试验运行过程中的多路安全信号的实时监测、逻辑运算以及分级响应。该智能监测系统已成功应用在全机结构强度试验中,对保护试验件及提升试验效率具有重要意义。     

机翼疲劳试验控制精度提升方法研究

为了达到提供飞机结构疲劳试验控制精度,加快疲劳试验速度的目的,在机翼结构疲劳试验中,创新设计机翼与加载系统间的连接装置、综合运用PID调谐、振荡频率过滤、交叉耦合补偿等多项技术,经过长时间的试验跟踪调试,实现了按照优于行标与国军标一倍的试验控制精度快速运行机翼疲劳试验的目标,为以后类似的飞机部件及全机疲劳试验提供了参考及借鉴。     

飞机结构模态耦合试验接口控制器设计与应用

论述了SMI(structural mode interaction)试验接口控制器的详细设计和分析过程,以及其在全机地面结构模态耦合试验中的应用.SMI接口控制器是在全机地面结构模态耦合试验中用于向飞控系统主作动器电子控制装置注入信号和取出信号的试验设备,并用来测定有控飞机(受飞控系统控制的飞机)的伺服弹性稳定性是否满足相应适航条款的要求.SMI接口控制器已多次在某型号飞机全机地面结构模态耦合试验中得到应用,得到了可靠的试验数据,其设计原理可广泛应用于电传飞控系统飞机的多种系统大回路闭环试验,用来分析与验证飞机伺服弹性稳定性.     

基于DSP的PCI采集处理卡在结构状态监测系统中的应用

针对某建筑结构状态智能监测系统中使用的新型光纤光栅应变传感器的特点,设计了一种基于DSP的PCI高速采集处理卡,实现了对应变传感器输出的多路脉冲信号进行高速采集和处理.介绍了光纤光栅应变传感器,并对采集处理卡在监测系统中的应用进行了详细说明.     

多传感器信息融合技术在发动机状态监控系统中的应用研究

飞机发动机的状态监测是测控领域的一个难点,而目前的监测系统多为单一状态监测,针对与此,本文提出了一种基于多传感器融合的飞机发动机状态监控系统的设计方案,给出了系统数据融合的算法以及系统硬件结构模型,并简要介绍了多传感器融合的原理.     

基于ZigBee技术的葡萄园无线监测节点的研究与设计

针对解决葡萄园环境参数的无线监测问题,论文提出了一套无线实时监测葡萄园生态环境的方案,设计了一种能够实时采集、传输葡萄园环境参数采集系统.该系统基于无线传感器网络技术,采用CC2530芯片为基础设计,传感器节点上接有空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器以及二氧化碳浓度传感器,通过这些传感器采集葡萄园环境参数.传感器节点将采集的环境参数经无线方式传给采集节点,采集节点通过串口将数据传输到PC机的数据库中,实现了葡萄园环境参数的无线实时监测.测试证明,该系统具有功耗低、传输实时数据、可靠性高等优点,能够地满足葡萄园环境参数监测的应用要求.     

新型数字疲劳传感器设计

为了解决疲劳传感器在结构疲劳监测时,模拟信号传输噪声大、热输出大等引起的检测精度不高等问题,设计了一种数字疲劳传感器,此传感器采用片上系统ADuC845完成数据的采集与处理,传感器自带稳压,高精度、低温漂供桥与参考电路。传感器能实现温度补偿、非线性校正及数字信号传输。试验证明:传感器实际分辨力达0.001Ω,时间漂移小于0.002Ω/h,抗干扰能力强,测试精度与可靠性高,完全能满足工程疲劳检测的要求。     

基于TinyOS的多跳式传感器网络

针对城市环境大气污染的监测,设计一种基于TinyOS的多跳式传感器网络.该网络采用层次化结构,基于TinyOS操作系统,实现传感器网络的多跳式通信.为对大气污染数据进行分析,将一种分布式k-mean聚类算法应用于该传感器网络的数据挖掘.仿真实验表明,该系统能有效地实现数据的多跳传输和分布式数据挖掘.     

飞机次结构振动测试系统的设计及应用

利用高性能的单片机MSP430F5418、C8051F340和虚拟仪器开发平台LabVIEW,设计了一个飞机次结构振动测试系统,它包括一个实时多通道数据采集模块和一个离线数据分析模块;将其应用在飞机次结构防振动疲劳中,配有独立电源,可直接自动采集并存储飞机飞行过程中次承力结构的振动环境数据.在飞机着陆后下载数据进行分析与处理;试验中示波器生成一组信号:频率分别为50Hz、100Hz、150Hz的正弦波、方波、三角波以及高斯噪声,幅值均为1V,将其叠加起来;通过测试系统采集分析,系统不仅能够真实地还原时间信号,而且清晰地得到了信号的频率50Hz、100Hz、150Hz;验证结果表明:采用所设计的系统可以获得飞机次结构在飞行中所受振源的频率或频率范围,使得所设计构件的固有频率与振源频率不同,从而有效地避免了由于振动疲劳引发的事故.     

用于胎压监测系统的一种改进贝叶斯估计数据融合算法的研究

针对小型汽车胎压监测系统(TPMS)利用单一传感器测量数据不确定性的问题,提出一种将贝叶斯估计和卡尔曼滤波相结合的多传感器数据融合的方法.设计满足系统功能要求的方案,运用贝叶斯估计对SP370轮胎模块中传感器采集的数据进行融合,排除失效的数据以及故障的传感器,提高系统的精度.结合卡尔曼滤波器优化融合的结果,消除噪声信号.研究结果表明,采用上述的数据融合方法能够有效的解决单一传感器测量数据的局限性,抑制传感器引入的噪声,并通过仿真验证了本系统的可行性、可靠性.     

基于多阶段注意力机制的多种导航传感器故障识别研究

导航传感器在使用过程中容易发生故障, 针对传统方法对其间歇性和渐变性故障识别率低的问题提出了一种基于多阶段注意力机制的多传感器故障识别算法. 该算法采用基于长短期记忆神经网络和注意力机制的编码器?解码器结构, 根据多类导航传感器数据之间的空间相关性和时间相关性来进行多传感器的故障互判. 经验证, 该算法对多种类传感器的故障识别率高达97.5%, 可以高效地实现故障的检测和分类. 该方法可以准确识别出故障传感器和故障类型, 具有很强的工程应用价值.     

无人机结构健康监测系统设计

为了对无人机的结构健康状态进行实时监测与评估,以某型无人机为研究对象,提出了一种基于多参量的结构健康监测系统设计的方法。通过在飞机机体结构的关键部位布置不同类型的传感器,对结构的应力应变、振动等信息进行监测,同时对飞机重要区域进行视频监视。通过系统集成测试,结构实测应力均小于材料破坏应力,对飞机结构强度未产生影响;结构过载延续时间为毫秒量级并迅速衰减,对飞机结构未造成损伤;视频摄像头进行实时监视。由此实现了对无人机的结构健康状态监测,并通过可视化界面对参数信息进行了显示,为结构的安全性评估提供基础。     

飞机作动器连杆光纤光栅载荷校准方法

结构状态评估技术可为飞机活动面载荷试飞提供监测手段,以验证载荷设计方法和分析数据是否有效,并可为活动面安全性确认和结构设计优化提供最直接的数据参考。传统的应变片测量方法在低温环境下的测试不稳定性可能会导致采集数据异常,使飞行载荷实时监测及精度保证成为型号试飞的一个难题。本文利用光纤传感器低温测试性能较稳定特性,结合理论分析、有限元仿真计算及试验验证,建立连杆结构在拉、压载荷工况下的应变-载荷关系模型,并提出一种基于光纤光栅传感器的作动器连杆应变-载荷校准方法。同时,针对作动器连杆结构典型承载形式与载荷辨识工况,给出光纤光栅传感器优化布局方法。研究结果表明,本文中建立的基于光纤光栅传感器的应变-载荷反演方法有效,能够满足民用飞机典型作动器连杆结构应变监测及载荷反演需求。     

新型疲劳传感器设计与性能研究

基于经过特殊退火处理的康铜材料具有不可逆电阻疲劳载荷响应,用其作为疲劳敏感元件材料,但因制成的疲劳寿命计工作响应应变门槛值太高,设计了结构独特的弹性放大元件,两者组合构成的疲劳传感器灵敏度得到很大提高,满足了大型工程结构循环应力低、工作寿命长的寿命检测要求,从而达到对大型结构长期健康监测目的。通过试验,研究了该新型疲劳传感器的热输出特性和不同受力情况的放大系数变化,得到了传感器热输出和放大系数修正公式。所设计的疲劳传感器性能满足各种大型工程结构疲劳损伤监测要求,与其他疲劳检测方法相比,其测试精度、经济性和效率均具有明显优势。     

基于无线传感网的智能环境监控系统设计

针对传统环境监控系统存在的缺点,设计了一种新型无线传感器网络的环境监控系统。系统采用分布式融合结构,通过终端节点的多种传感器采集环境信息,终端对信息预处理后实时将信息传输到协调器。协调器融合各终端传感器信息,提取精确信息上传至融合中心,融合中心通过分析数据发布命令给控制中心,控制中心利用单片机驱动电机可以自动或手动控制风机和水泵对环境进行调节和控制。同时,系统还具有自动预警功能。通过验证,该系统稳定、可靠,能广泛应用于不同领域的分布式多点环境监控。     

飞机状态监测无线传感器网络系统

ZigBee技术与无线传感器网络完美地结合在一起,成为无线传感器网络中无线通信应用的首选技术之一,具有低功耗、低成本、网络容量大、灵活安全和抗干扰能力强等特点.用ZigBee技术研制的飞机状态监测无线传感器网络系统布线少,可减少整个系统的重量和成本,增加系统的灵活性,还可快速的布局和监测数据,实时地传输动态信息,可以使飞机状态监测和故障诊断技术达到一个新水平,有力推动航空技术的发展.基于这一应用要求,将新型传感器和无线传感器网络技术相结合,设计了用于飞机状态监测的无线传感器网络系统方案及其相关节点,实验实现了系统的基本功能,初步验证了此飞机状态监测系统的可行性.     

基于ZigBee的养老院老人体征监测系统设计

随着我国老年化速度的加快,对老年人养老问题被社会广泛关注和重视。智慧养老被广泛应用于养老院,但目前无法实时监测每一位老年人的体征健康状况。为解决上述问题,设计了一种基于ZigBee的老年人体征监测系统。该系统分为主要分为三个模块数据采集,网络传输和应用分析。系统设计中采用便携式的心电传感器、呼吸波传感器、体温传感器和心率传感器实现对老年人体征数据的采集,采集到的数据通过ZigBee无线传感器网络传输到服务器,再由应用软件与算法对数据进行分析管理,从而保证了老年人在养老院的体征信息被实时监控。实验结果表明,系统设计的终端与各种传感器的数据采集、传输、分析等各模块的功能都被实现,且系统对采集到的信息进行分析预测其老人的健康状况,且预测评估指标RMSE为0.0371。实现了对老年人身体健康的实时监测,有效保护了老年人的健康问题。     

Decentralized fault detection and isolation in wireless structural health monitoring systems using analytical redundancy

One of the most critical issues when deploying wireless sensor networks for long-term structural health monitoring (SHM) is the correct and reliable operation of sensors. Sensor faults may reduce the quality of monitoring and, if remaining undetected, might cause significant economic loss due to inaccurate or missing sensor data required for structural assessment and life-cycle management of the monitored structure. This paper presents a fully decentralized approach towards autonomous sensor fault detection and isolation in wireless SHM systems. Instead of physically installing multiple redundant sensors in the monitored structure (“physical redundancy”), which would involve substantial penalties in cost and maintainability, the information inherent in the SHM system is used for fault detection and isolation (“analytical redundancy”). Unlike traditional centralized approaches, the analytical redundancy approach is implemented distributively: Partial models of the wireless SHM system, implemented in terms of artificial neural networks in an object-oriented fashion, are embedded into the wireless sensor nodes deployed for monitoring. In this paper, the design and the prototype implementation of a wireless SHM system capable of autonomously detecting and isolating various types of sensor faults are shown. In laboratory experiments, the prototype SHM system is validated by injecting faults into the wireless sensor nodes while being deployed on a test structure. The paper concludes with a discussion of the results and an outlook on possible future research directions.     

基于飞机刹车半实物仿真系统的监控平台的设计

针对飞机刹车实物仿真系统的需要,设计了一个基于Visual Basic 6.0开发环境下的飞机刹车仿真系统的监控平台.给出了监控平台的设计结构和功能原理,并详细介绍了控制台与仿真机的人机交互接口模块的设计,满足了飞机刹车系统运行的数据传输及修复的实时性要求.经过实际测试,系统功能强大,简单实用,可以运用在飞机刹车仿真系...     

多参数传感器阵列技术研究

针对飞行器风洞试验过程中测试数据复杂且无法进行试际飞行试验的现状,尤其是薄翼模型,其有自身薄、且表面测试点密集、测试参数多等特点,使得测试更加困难,结合大量的实际工程实践,对传感器的结构与性能、智能传感器系统的理论进行了研究,设计了一种新型的带式传感器,并对其进行加工、校准,最后将其应用在实际的气动参数测试系统中.