一种飞机发动机的油液磨粒在线检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种飞机发动机的油液磨粒在线检测系统，其特征在于：包括机箱、磁电传感器、信号处理/驱动模块、控制模块和电源，所述磁电传感器包括激励线圈和检测线圈，所述信号处理/驱动模块完成对来自磁电传感器的原始信号的处理，所述控制模块包括单片机、FPGA、时钟、ADC、比较器和查找表EEPROM。本发明专利技术与现有的技术相比的优点在于：本发明专利技术为一款新的飞机发动机油液磨粒在线检测系统，使用全电子电路的检测方法对颗粒信号进行实时检测和处理、不需要DSP和配套的软件、提高了颗粒的检测灵敏度、增加了系统的可靠性。度、增加了系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机发动机的油液磨粒在线检测系统


[0001]本专利技术涉及航空发动机领域，具体是一种飞机发动机的油液磨粒在线检测系统。

技术介绍

[0002]发动机的正常工作是保障飞机正常飞行的基础，为了监测发动机是否健康运行，需要在发动机上安装多种健康检测传感器。油液磨粒在线检测系统是由传感器、专用线缆和信号处理单元组成，如图1所示。其基本工作流程是将传感器安装在发动机润滑油管路上，在线检测流过传感器的油液中的磨粒信号，并通过专用线缆将传感器检测到信号传输给信号处理单元，再由信号处理单元进行分析传感器检测到的信号，推断出油液中的磨粒信息，若检测到异常磨粒就需要及时报警，正常磨粒经分析作为发动机健康评估的依据，属于发动机健康检测类系统。
[0003]油液磨粒在线检测系统简单分为民用和航空两种，民用方面主要是广泛应用在船舶发动机和风电发动机健康检测；航空方面主要是应用在飞机发动机的健康检测。航空方面的应用由于受工作环境的限制，需要比民用更高的温度适用范围、更高的灵敏度要求、更高的可靠性要求。
[0004]飞机发动机正常工作的环境情况：
[0005](1)民航客机的飞行高度一般在6000～12600米，高空的温度约
‑
55℃左右；
[0006](2)飞机发动机润滑油的温度最高可达180℃，通过专用线缆传递到信号处理单元后信号处理单元的接头区域温度也可能达到或超过120℃；
[0007](3)飞机发动机润滑油的流速最高超过90L/min，远大于船舶发动机润滑油的流速；
>[0008](4)飞机发动机对加载的辅助系统有重量限制，若能提供重量更轻的设备，同等功能性能情况下就更具备优势。
[0009]基于飞机发动机的实际使用环境，为实现应有的功能和正常可靠的工作，相应的检测系统也应从最底层的元器件开始就需要满足实际的工作环境。
[0010]现有技术在飞机发动机应用的缺点：
[0011](1)信号处理单元中的DSP控制模块选用的DSP芯片通常为汽车应用的DSP芯片，汽车应用芯片的工作温度范围
‑
40℃～125℃，在飞机发动机的使用中存在失效的风险。航空级的DSP芯片型号非常少，可替换性差、价格高。
[0012](2)信号处理单元中的DSP控制模块选用的DSP芯片通常为汽车应用的DSP芯片，汽车应用芯片的工作温度范围
‑
40℃～125℃，在飞机发动机的使用中存在失效的风险。航空级的DSP芯片型号非常少，可替换性差、价格高。
[0013](3)DSP芯片在信号处理存在一定的延迟，实时性差，且有一定的漏检。正常工作过程中飞机发动机润滑油的流速比民用发动机润滑油的流速要高，发动机是飞机保证正常飞行的核心，微小的故障若能及时检出，有助于及时预判和增加处置时间，为飞行安全多一分保障。
[0014](4)DSP芯片的时钟信号抗高频干扰性差。
[0015](5)现有产品的体积比较大，重量也比较重。

技术实现思路

[0016]本专利技术要解决的技术问题就是克服以上的技术缺陷，提供一种一款新的传感器，使用全电子电路的检测方法对颗粒信号进行实时检测和处理、不需要DSP和配套的软件、颗粒的检测灵敏度相应提高。
[0017]为了解决上述问题，本专利技术的技术方案为：一种飞机发动机的油液磨粒在线检测系统，包括机箱、磁电传感器、信号处理/驱动模块、控制模块和电源，所述油液磨粒在线检测系统是由传感器、专用线缆和信号处理/驱动模块单元组成；
[0018]所述信号处理/驱动模块完成对来自磁电传感器的原始信号的处理，所述信号处理/驱动模块完成信号预放、带通滤波、锁相放大、低通滤波、去直流、后级整形放大、峰值检出、系统自检、移相和驱动电路等；
[0019]所述控制模块包括单片机、FPGA、时钟、ADC、比较器和查找表EEPROM。
[0020]进一步，所述机箱支持防爆、防EMI、散热，所述机箱上的连接件均用军用标准。
[0021]进一步，所述激励线圈在高频电流流过时形成空间对称的反向激励电磁场，所述激励线圈和检测线圈总电感在110μH左右。
[0022]进一步，所述FPGA提供各种时钟的产生、时钟移相、系统自检等功能；
[0023]所述ADC将来自峰值检出电路的信号转成数值信号供单片机处理；
[0024]所述单片机负责整个系统的控制，管理，通讯，ADC数据处理及外部显示；
[0025]所述比较器用于I和Q通道的信号与预设的阀值，输出TTL脉冲；
[0026]所述查找表EEPROM用于储存系统校准数据，计算峰值检出电压和微粒大小的关系。
[0027]进一步，所述激励线圈和检测线圈包括引线，所述引线均为屏蔽线。
[0028]进一步，所述一种飞机发动机的油液磨粒在线检测系统的工作环境为：
[0029]工作高度：(
‑
600～12600)米
[0030]传感器工作环境温度：(
‑
55～180)℃
[0031]信号处理单元工作环境温度：(
‑
55～125)℃
[0032]工作环境压力：20～110kPa
[0033]工作环境振动：10
‑
50Hz：3mm(位移)；50
‑
300Hz：15g(加速度)。
[0034]进一步，所述控制模块有一个，所述信号处理/驱动模块与磁电传感器至少有一个。
[0035]本专利技术与现有的技术相比的优点在于：
[0036](1)驱动及信号处理模块使用全电子电路的检测方法对颗粒信号进行实时检测和处理，提高颗粒的检测灵敏度；
[0037](2)控制模块选用FPGA+MCU芯片的组合替换DSP芯片，将铁颗粒和非铁颗粒融合分析，减少一路信号分析的电子电路，减少尺寸，减轻重量；
[0038](3)电子电路芯片及FPGA、MCU芯片都有支持
‑
55℃～150℃温度的多品牌多型号可选，提升了系统的可靠性和可持续性。
[0039]机箱：支持防爆，防EMI，散热等，连接件均用军用标准，可以防EMI，屏蔽性好，测试安装方便。
[0040]磁电传感器：磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入的运动速度转换成线圈中的感应电势输出。它直接将被测物体的机械能量转换成电信号输出，工作不需要外加电源，是一种典型的无源传感器。由于这种传感器输出功率较大，因而大大地简化了配用的二次仪表电路，本专利技术的磁电传感器包括激励线圈和检测线圈，激励线圈由两部分电感及构造相同但反向绕线的线圈组成。在高频电流流过时形成空间对称的反向激励电磁场。两组线圈的总电感在110μH左右。线圈的两端又连接谐振电容，以使激励电流在谐振时达最大。
[0041]信号处理/驱动模块：信号处理模块将直流电压或电流信号经过隔离传送，转换成所需的信号给其它仪表。可以与单元组合仪表及DCS、PLC等系统配套使用，给予本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机发动机的油液磨粒在线检测系统，其特征在于：包括机箱、磁电传感器、信号处理/驱动模块、控制模块和电源，所述油液磨粒在线检测系统是由传感器、专用线缆和信号处理/驱动模块单元组成；所述信号处理/驱动模块完成对来自磁电传感器的原始信号的处理，所述信号处理/驱动模块完成信号预放、带通滤波、锁相放大、低通滤波、去直流、后级整形放大、峰值检出、系统自检、移相和驱动电路等；所述控制模块包括单片机、FPGA、时钟、ADC、比较器和查找表EEPROM。2.根据权利要求1所述的一种飞机发动机的油液磨粒在线检测系统，其特征在于：所述机箱支持防爆、防EMI、散热，所述机箱上的连接件均用军用标准。3.根据权利要求1所述的一种飞机发动机的油液磨粒在线检测系统，其特征在于：所述激励线圈在高频电流流过时形成空间对称的反向激励电磁场，所述激励线圈和检测线圈总电感在110μH左右。4.根据权利要求1所述的一种飞机发动机的油液磨粒在线检测系统，其特征在于：所述FPGA提供各种时钟的产生、时钟移相、系统自检等功能；所述ADC将来自峰值检出电路的信号转成数值信号供单片机处理；所述单片机负责整...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜兆公，任尚今，胡松涛，
申请(专利权)人：上海珑登信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：