一种发动机转速测量电路及方法技术

本发明专利技术提出一种发动机转速测量电路及方法，由两个独立转速传感器同时对发动机转速进行采集，每一路转速传感器输出信号又分别通过高、低阈值两种非相似余度调理电路进行调理输出方波信号，以供频率测量装置采集，通过表决得出最终的发动机转速。本发明专利技术具备精度高、抗干扰能力强和可靠性高的特点，可应用于飞行包线宽、使用环境复杂的航空发动机转速检测系统中。

【技术实现步骤摘要】

： 本专利技术属于旋转机械转速监控领域，具体涉及一种旋转机械转速测量电路及方 法。
技术介绍
： 转速是评价发动机性能、试车过程监控、数据系统设计的一个极其重要的参数，也 是发动机常用被控量。在发动机控制系统中，经常要涉及到对发动机转速的测量，并且控制 系统对转速测量的精确性要求很高，转速的精确、实时测量对保障发动机的正常运行和安 全具有重要意义。实际上，发动机转速传感器输出的信号比较复杂，甚至出现奇异波形。这样的波形 不能满足转速检测系统高可靠、高精度的测量要求，因此必须对转速传感器输出信号进行 预先调理，将其转换为频率与原信号相同，且电压范围满足一定要求的方波信号。
技术实现思路
：本专利技术提供一种精确、高可靠性的发动机转速测量电路电路及其实现方法。本专利技术的技术方案如下： -种发动机转速测量电路，采用两个独立转速传感器同时采集发动机转速，每一 路转速传感器输出信号分别进入两路滞回阈值不同的调理电路，输出与发动机转子频率相 同的方波信号，送入频率检测及表决系统，得出最终发动机转速；其中，调理电路包括差分放大电路和滞回比较电路;每一路转速传感器输出的信 号经差分对称结构分别接至差分放大电路的正输入端和负输入端，正输入端还加入直流电 压u°偏置;所述滞回比较电路包括电压比较器、正反馈电阻和正输入端的限流电阻，电压比 较器负输入端也接直流电压u°，滞回比较电路的滞回阈值由所述正反馈电阻和限流电阻确 定。 对应于上述两路转速传感器的两组滞回比较电路，设置相同的高滞回阈值和低滞 回阈值。 可通过配置正反馈电阻和正输入端的限流电阻的不同比例值来设置调理电路的 阈值。当转速传感器输出信号为可检测出的标准正弦波且滞回比较电路输出高电平电压为 2U°时，滞回比较电路输出占空比为50 %的方波信号。 上述调理电路中在差分放大电路之前，最好再设置有具有差分对称结构的带通滤 波电路以及相应的限幅电路。 上述限幅电路可采用双二极管反向并联的结构。应用上述发动机转速测量电路进行转速测量方法，工作过程如下：步骤1:转速传感器输出正弦波信号，经过隔直和滤除高频噪声以及限幅处理，接 入差分放大电路；步骤2:差分放大电路输出以直流电压偏置U°为基准、幅值经过放大的非标准正弦 波信号；步骤3:差分放大电路输出信号接入滞回比较电路，滞回阈值通过正输入端的限流 电阻和正反馈电阻调节；当差分放大电路输出信号变大导致电压比较器正输入端电压大于负输入端电压 时，滞回比较电路输出高电平；当差分放大电路输出信号变小导致电压比较器正输入端电 压小于负输入端电压时，滞回比较电路输出低电平；步骤4:将两组共计四路滞回比较电路的输出信号送入频率检测及表决系统，对这 四路频率值进行表决，选择其中最大值作为其最终转速。其中，在表决前，应根据频率值之间的相互关系进行这四路转速信号的有效性判 断。上述有效性判断是根据四路频率值的相互关系来确定调理电路是否发生了故障， 设第一转速传感器对应的高阈值、低阈值调理电路的输出信号分别为SPEED11、SPEED12,第 二转速传感器对应的高阈值、低阈值调理电路的输出信号分别为SPEED21、SPEED22;则具体 判断方式如下： (7)若|SPEED11-SPEED12|2N()且|SPEED11-SPEED21|2N()，则置SPEED11调理电路 故障标志，并令SPEED11 = 0; (8)若|SPEED12-SPEED11|2N()且|SPEED12-SPEED22|2N()，则置SPEED12调理电路 故障标志，并令SPEED12 = 0; (9)若|SPEED21-SPEED22|2N()且|SPEED21-SPEED11|2N()，则置SPEED21调理电路 故障标志，并令SPEED21 = 0; (10)若 |SPEED22-SPEED2112No且 |SPEED22-SPEED12| 2No,则置SPEED22调理电路 故障标志，并令SPEED22 = 0;(11)若SPEED11和SPEED12调理调理电路均故障，则系统报第一转速传感器故障； (12)若SPEED21和SPEED22调理调理电路均故障，则系统报第二转速传感器故障；其中，No是根据发动机正常工作状态下的转速变化率设定的常数。本专利技术具有以下技术效果：由两个独立转速传感器同时对旋转机械转速进行检测，实现了双相似余度设计， 同时采用了高、低阈值两种非相似余度调理电路对转速传感器输出信号进行调理。采用了 相似余度和非相似余度相结合的方案，增加了发动机转速监控的精确性和可靠性，且通过 对比四路频率信号的采集结果可判断调理电路或者传感器是否有故障，实现故障隔离。只 有当四路调理电路或两路转速传感器同时故障才会导致转速采集结果错误，与采用单余度 设计的测速系统相比，可大大提高转速测量的可靠性。本专利技术可用于航空发动机控制系统中，系统运行稳定可靠，能够实现转速的快速 准确控制，并能够实现调理电路和转速传感器的故障隔离。【附图说明】图1是本专利技术的功能原理框图； 图2是本专利技术一种可调节阈值的转速传感器调理电路原理框图；图3是本专利技术一种可调节阈值转速传感器调理电路硬件原理图；图3中，电容Cl_l 和Cl_2的容值相等，电阻Rl_l和Rl_2的阻值相等，电阻R2_l和R2_2的阻值相等。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明，对某型发动机转速进行采集，要 求采集的频率范围为(89Hz~10000Hz): 该测量系统功能原理图如图1所示，该系统主要包括两个转速传感器、四路转速传 感器信号调理电路(其中包含高阈值调理电路和低阈值调理电路)和频率测量及表决方法。 所述转速传感器信号调理电路功能原理图如图2所示，硬件原理图如图3所示，该 电路主要包括带通滤波电路、限幅电路、差分放大电路以及滞回比较电路，其中Cl_l和C2_2 的电容值均为Cl，R1_1和Rl_2电阻值均为R1，R2_1和R2_2的电阻值均为R2。。 所述带通滤波电路两输入端与转速传感器连接，输出端与限幅电路连接，带通滤 波电路采用了对称差分形式，通过理论推导可得到带通频率范围，可通过选取不同电阻R1、 R2、C1和C2的值来设置带通滤波频率范围。本例中高阈值调理电路中R1 = 25KΩ，R2 = 10K Ω，Cl= 470nF，C2 =InF，此时可得带通滤波频率范围为9.67Hz~11.ΙΚΗζ;低阈值调理电路 中R1 = 5KQ，R2 = 10ΚΩ，Cl=470nF，C2 = 2.2nF,此时可得带通滤波频率范围为22·5Ηζ~ 10.8KHz;由此可见，高阈值调理电路和低阈值调理电路均可实现隔直和高频滤波的功能。 所示限幅电路与带通滤波电路的输出端连接，限幅电路采用了两硅二极管反向并 联的结构，当转速当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机转速测量电路，其特征在于：采用两个独立转速传感器同时采集发动机转速，每一路转速传感器输出信号分别进入两路滞回阈值不同的调理电路，输出与发动机转子频率相同的方波信号，送入频率检测及表决系统，得出最终发动机转速；其中，调理电路包括差分放大电路和滞回比较电路；每一路转速传感器输出的信号经差分对称结构分别接至差分放大电路的正输入端和负输入端，正输入端还加入直流电压U°偏置；所述滞回比较电路包括电压比较器、正反馈电阻和正输入端的限流电阻，电压比较器负输入端也接直流电压U°，滞回比较电路的滞回阈值由所述正反馈电阻和限流电阻确定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，刘晓，杨恒辉，赵小勇，毛宁，徐杰，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61