航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集系统技术方案

本发明专利技术属于传感器设计与信号采集技术领域，公开了一种航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集系统，感应探极感应到带静电颗粒物产生的电荷信号，对航空发动机中颗粒物所携带的静电信号实现采集；静电感应在感应探极上感应出电荷，通过信号线传递给信号处理电路板，电荷信号被后面的信号处理电路板采集处理。本发明专利技术通过设计静电信号传感器的屏蔽装置提高在对航空发动机气路微弱静电信号采集过程中的抗干扰能力；针对性的设计电荷转换电路，将电荷信号转换成电压信号，便于后级的信号放大、采集等处理；对电压放大电路偏置电压进行处理，设计偏置调零电路，抵消掉偏置电压的影响，提高了对航空发动机气路静电信号采集能力。高了对航空发动机气路静电信号采集能力。高了对航空发动机气路静电信号采集能力。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集系统


[0001]本专利技术属于传感器设计与信号采集
，尤其涉及一种航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集系统。

技术介绍

[0002]目前，航空发动机作为飞机动力系统的核心，其性能的好坏、工作的健康状态与飞行器的飞行安全直接相关。发动机运行中因工作环境复杂多变，受到高强度震动、高速、高温等较多状态影响，极易发生故障问题，轻则导致发动机故障发生，重则将会造成飞机毁灭性破坏。因而及时发现定位航空发动机潜在故障并视情维修，成为故障监测技术的首要要求。而传统故障监测技术对航空发动机的实时状态进行评估，还存在一定的局限性。某些故障只有累积到一定程度时，才能够通过这些手段检测到故障信号，此时这些故障有可能已经给发动机带来了一定的不可修复的损害。航空发动机气路静电监测技术是一种能够实现对发动机工作状况实现实时监测的技术，并能够在一定程度上实现提前故障预警。本专利技术涉及的微弱静电信号采集装置，是一种新型的航空发动机气路状态监测装置，通过采集航空发动机工作产生的颗粒物所携带的静电信号，监控航空发动机尾气静电信号的变化，进而实现对航空发动机的状态监测和故障的提前预警，是航空发动机静电监测技术的硬件基础。
[0003]目前，静电监测技术在国外先进战机上已经实现了应用，在提高飞机安全性和故障提前预警上起到了很大作用。但是该项技术在国内目前还不够成熟，国内的研究机构设计制作的静电传感器存在屏蔽功能做的不够好，信号易受到外界的振动、电磁和工频干扰的问题；信号采集电路设计简单，在设计信号转换电路方面，现有专利只是单纯以电压放大电路来对静电信号进行采集放大，没有针对性的设计电荷信号转换电路来实现静电信号到电压信号的转换，现有专利设计的信号采集电路，是利用感应电流在反馈电阻上产生的电压，然后将这个电压放大，这样也能够实现信号的采集，这样设计的电路很简单，成本低，但是采用的反馈电阻会非常大，反馈电阻太大会使得运算放大器本身的失调电流在反馈电阻上产生失调电压，混杂入采集到的静电信号中，导致信号不够准确；在电压放大电路设计中，没有充分，现有设计的电路在搭建放大电路的时候，没有考虑到运算放大器本身的失调电流在反馈电阻上会产生失调电压，这样就会影响采集到的静电信号的准确性，因此需要在设计的过程中对失调电压进行调零；考虑到对偏置电压进行调零，在对信号进行采集的时候容易失真。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术只是单纯以电压放大电路来对静电信号进行采集放大，没有针对性的设计电荷信号转换电路来实现静电信号到电压信号的转换；在电压放大电路设计中，没有充分考虑到对偏置电压进行调零，在对信号进行采集的时候容易失真。
[0005]解决以上问题及缺陷的难度为：选择运算放大器比较繁琐耗时，要选择偏置电流参数较小，失调电压小，输入电阻大，线性度好，温漂小的运算放大器来作为信号转换电路
的核心；针对运算放大器的特性设计失调电压调零电路，提供稳定的直流电压源来对电路进行供电，和精密度比较高的电位器，以便于调零操作。
[0006]解决以上问题及缺陷的意义为：能够将电荷信号转换成更加常见和容易处理的电压信号，便于后面的电路对电压信号进行常规的滤波、放大等处理；将电压偏置调零可以有效减少运算放大器本身的性质带来的干扰；整体的措施是有助于提高采集到的静电信号的准确性。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集系统。
[0008]本专利技术是这样实现的，一种航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集方法，所述航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集方法包括：
[0009]第一步，感应探极感应到带静电颗粒物产生的电荷信号，对航空发动机中颗粒物所携带的静电信号实现采集，由于静电感应原理，运动的带电颗粒经过传感器探极附近时会在探极上感应出变化的电荷信号，由于探极内电荷的不断重新分布，会在探极上感应出变化的电荷信号；
[0010]第二步，静电感应在感应探极上感应出电荷，通过信号线传递给信号处理电路板，电荷信号被后面的信号处理电路板采集处理。电荷信号通过信号线导入电荷转换电路，把变化的电荷信号转换成电压信号，然后电压信号再传输到放大电路进行放大处理，放大之后输入到滤波电路去除掉高频干扰，然后通过信号采集板卡，模拟信号转换为数字信号，传输到电脑中，被电脑程序进行后处理。
[0011]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
[0012]第一步，将通过采集板卡模数转换的信号显示在屏幕上，将原始信号通过数字滤波、去除工频干扰之后，同步将采集到的电压信号进行傅里叶变换、计算信号的功率谱，得到信号的频域特性，并将处理后的信号显示在屏幕上；
[0013]第二步，将经过程序处理后的信号数据保存到存储介质之中，以便于后期进行处理，回看等操作。
[0014]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
[0015]第一步，感应探极感应到带静电颗粒物产生的电荷信号，对航空发动机中颗粒物所携带的静电信号实现采集；
[0016]第二步，静电感应在感应探极上感应出电荷，通过信号线传递给信号处理电路板，电荷信号被后面的信号处理电路板采集处理。
[0017]本专利技术的另一目的在于提供一种运行所述航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集方法的航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集系统，所述航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集系统包括：
[0018]静电信号采集模块，用于感应探极感应到带静电颗粒物产生的电荷信号，对航空
发动机中颗粒物所携带的静电信号实现采集；
[0019]信号处理模块，用于静电感应在感应探极上感应出电荷，通过信号线传递给信号处理电路板，电荷信号被后面的信号处理电路板采集处理。
[0020]本专利技术的另一目的在于提供一种搭载所述航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集系统的航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集装置，所述航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集装置包括：
[0021]静电传感器，用于感应探极感应到带静电颗粒物产生的电荷信号，对航空发动机中颗粒物所携带的静电信号实现采集；
[0022]信号处理电路板，与静电传感器连接，用于静电感应在感应探极上感应出电荷，通过信号线传递给信号处理电路板，电荷信号被后面的信号处理电路板采集处理。
[0023]进一步，所述静电传感器包括探极、第一金属壳体、第二金属壳体、陶瓷衬层、第一信号连接线、第二信号连接线、信号线插头。在第一金属壳体的内侧有内螺纹，第二金属壳体的外侧有外螺纹，两者通过螺纹进行连接；陶瓷衬层的大小正好和金属壳体的内部空间大小一致，可以将陶瓷衬层固定在金属壳体内部；电路板则固定在上下两部分陶瓷衬层的台阶处；传感器探极通过螺纹固定在陶瓷衬层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集方法，其特征在于，所述航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集方法包括：第一步，感应探极感应到带静电颗粒物产生的电荷信号，对航空发动机中颗粒物所携带的静电信号实现采集；第二步，静电感应在感应探极上感应出电荷，通过信号线传递给信号处理电路板，电荷信号被后面的信号处理电路板采集处理；电荷信号通过信号线导入电荷转换电路，把电荷信号转换成电压信号，然后电压信号再传输到放大电路进行放大处理，放大之后输入到滤波电路去除掉高频干扰，然后通过信号采集板卡，模拟信号转换为数字信号，传输到电脑中，被电脑程序进行后处理。2.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：第一步，感应探极感应到带静电颗粒物产生的电荷信号，对航空发动机中颗粒物所携带的静电信号实现采集；第二步，静电感应在感应探极上感应出电荷，通过信号线传递给信号处理电路板，电荷信号被后面的信号处理电路板采集处理。3.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：第一步，感应探极感应到带静电颗粒物产生的电荷信号，对航空发动机中颗粒物所携带的静电信号实现采集；第二步，静电感应在感应探极上感应出电荷，通过信号线传递给信号处理电路板，电荷信号被后面的信号处理电路板采集处理。4.一种运行权利要求1所述航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集方法的航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集系统，其特征在于，所述航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集系统包括：静电信号采集模块，用于感应探极感应到带静电颗粒物产生的电荷信号，对航空发动机中颗粒物所携带的静电信号实现采集；信号处理模块，用于静电感应在感应探极上感应出电荷，通过信号线传递给信号处理电路板，电荷信号被后面的信号处理电路板采集处理。5.一种搭载权利要求4所述航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集系统的航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集装置，其特征在于，所述航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集装置包括：静电传感器，用于感应探极感应到带静电颗粒物产生的电荷信号，对航空发动机中颗粒物所携带的静电信号实现采集；信号处理电路板，与静电传感器连接，用于静电感应在感应探极上感应出电荷，通过信号线传递给信号处理电路板，电荷信号被后面的信号处理电路板采集处理。6.如权利要求5所述的航空发动机气路颗粒微弱静电信号采集装置，其特征在于，所述静电传感器包括探极、第一金属壳体、第二金属壳体、陶瓷衬层、第一信号连接线、第二信号连接线、信号线插头；在第一金属壳体的内侧有内螺纹，第二金属壳体的外侧有外螺纹，两者通过螺纹进行
连接；陶瓷衬层的大小正好和金属壳体的内部空间大小一致，可以将陶瓷衬层固定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张寅，胡宇，孙振生，郭彦强，杨正伟，潘鹏飞，朱杰堂，张世英，徐志高，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：