【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空发动机燃油泵控制，公开了一种航空电动燃油泵故障诊断装置及方法。
技术介绍
1、近年来，多电/混电航空发动机技术在国际上掀起研究热潮，人们对其关键部件已不同程度地开展了研究。以电动燃油泵为核心架构的航空发动机燃油泵控系统为多电/混电发动机发展的关键部件之一，亦被业内视为航空发动机燃油控制系统的重大变革。
2、电动燃油泵的可靠工作对航空发动机燃油系统至关重要，现有电动燃油泵系统尚未集成故障诊断装置，难以执行故障预测、健康管理和故障隔离等工作。实时在线诊断电动泵故障，对其工作安全和健康具有积极的重要意义，可作故障预测与健康管理，也可作为故障隔离的依据。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：针对上述
技术介绍
中存在的缺陷和不足，本专利技术的目的是提出一种航空电动燃油泵故障诊断装置及方法，在线实时诊断电动燃油泵的相关故障，作为发动机故障预测、健康管理和故障隔离的依据。
2、本专利技术技术方案如下：
3、一种航空电动燃油泵故障诊断装置，包括：振动传感器、传感器信号调理模块、振动信号采集处理模块、先验振动频谱辨识模块、故障诊断模块、故障状态上报模块。
4、振动传感器部署于电动燃油泵的电机定子端盖处，用于将电动燃油泵的机械振动转换为模拟电压信号，
5、传感器信号调理模块用于对振动传感器输出的模拟电压信号进行调理；
6、振动信号采集处理模块用于调理后的模拟电压信号进行模数转换、缓存、滤波和fft变换，生成实时频
7、先验振动频谱辨识模块用于提前辨识电动燃油泵未发生故障时的频谱作为先验频谱；
8、故障诊断模块基于先验频谱对实时频谱信号进行鉴别，实时诊断电动燃油泵是否出现故障；
9、故障状态上报模块用于实时向上层控制器上报电动燃油泵的故障状态及故障振动频点。
10、进一步，所述振动传感器数量为三个，分别沿x轴、y轴、z轴安装于电动燃油泵的电机定子端盖处，由同一电源供电，记传感器的带宽为bs。
11、进一步，所述传感器信号调理模块分x轴、y轴、z轴三个通道，三个通道参数一致；信号调理模块包括依次串联的滤波电路、高频电磁辐射抑制电路及信号限幅电路；
12、所述滤波电路为sallen-key二阶有源低通滤波器，由运算放大器、电阻和电容构成，其中通带增益为1，阻带衰减为40db，带宽为1.2*bs；
13、所述高频电磁辐射抑制电路为磁珠，10mhz频率下阻抗为130ω，25mhz频率下阻抗为225ω，100mhz频率下阻抗为380欧姆，额定功率为1/4w；
14、所述信号限幅电路由稳压二极管和二极管并联组成，稳压二极管击穿电压为3.3v，对信号进行正向限幅；二极管导通压降0.2v，对信号进行负向限幅。
15、进一步，振动信号采集处理模块包括模数转换模块，采样结果拾取缓存模块，数字信号处理模块。
16、所述模数转换模块的采样率为0.1mhz；
17、采样结果拾取缓存模块用于批量拾取并缓存模数转换器输出的数字量，依据压力传感器的量程与输出电压之间的对应关系，及模数转换器的参考电压，将数字量转换为振动强度；
18、采样结果拾取缓存模块还对振动强度进行缓存，缓存区长度为65536，宽度为16bit，缓存区达到65536个存储数据后，向数字信号处理模块发出缓存区全满中断；
19、数字信号处理模块在缓存区全满后，一次性提取65536个振动强度数据进行低通滤波，低通滤波后进行fft变换；
20、低通滤波器为二阶无限长冲击响应滤波器，采样率为0.1mhz，截止频率为1.2*bs。
21、进一步，先验振动频谱辨识模块包括频谱辨识就绪模块和频谱获取模块；
22、频谱辨识就绪模块用于在正式工作前，将电动燃油泵驱动至0.5额定转速；
23、频谱获取模块在0.5额定转速点，对振动信号采集处理模块输出的长度为32768的实时频谱信号进行求模运算，获取每个数据的模值；频率分辨率为100000/65536＝1.5258hz，依据频率分辨率和模值，获得振动信号的幅频响应，作为电动燃油泵的先验频谱。
24、进一步，所述频谱获取模块连续获取n个先验频谱，n不小于5，并分别求n个先验频谱的互相关系数，若互相关系数均大于0.8，则认为n个先验频谱符合一致性要求，则对n个先验频谱进行加权平均，得到最终的先验频谱；若存在互相关系数小于0.8，则认为电动燃油泵处于频谱失稳阶段，重新进行频谱辨识。
25、进一步，故障诊断模块包括实时频谱预处理模块，频谱相关分析模块，故障状态辨识模块，故障频点获取模块；
26、所述实时频谱预处理模块用于依据电动燃油泵转速及齿轮泵齿数，对实时频谱信号进行修正，抑制由齿轮啮合振动对频谱造成的扰动；
27、所述频谱相关分析模块用于对修正后的实时频谱信号和电动燃油泵的先验频谱进行pearson互相关运算，求取二者的pearson相关系数。；
28、所述故障状态辨识模块用于辨识实时频谱信号的状态，若实时频谱信号连续多次与先验频谱的互相关系数均小于0.7，则电动燃油泵已发生故障，否则工作正常；
29、所述故障频点获取模块用于从实时频谱信号中获取故障振动频点，过程为：将实时频谱信号中的每个数据与先验频谱中的对应数据相除，计算频谱放大倍数，若频谱放大倍数非零且频谱放大倍数呈正向尖峰脉冲状，则尖峰峰值对应的频点为故障振动频点。
30、进一步，对实时频谱信号进行修正方法为：计算齿轮啮合频率f＝n*z/60，其中电机转速为n，齿轮泵齿数为z；
31、查询实时频谱信号，将实时频谱信号中距离啮合频率f最近的两个频点的模值置为0，作为修正后的实时频谱信号。
32、一种航空电动燃油泵故障诊断方法，所述方法通过所述的装置实施，所述方法包括以下步骤：
33、步骤一：获取先验频谱；
34、步骤二：通过传感器采集电动燃油泵振动信号，所述振动信号为模拟电压信号；
35、步骤三：对模拟电压信号进行调理，调理过程包括：滤波、电磁辐射抑制和限幅；
36、步骤四：对调理后的模拟电压信号进行模数转换、电压-振动强度转换、缓存滤波和fft处理，生成实时频谱信号；
37、步骤五：将实时频谱信号和先验频谱进行互相关，若互相关系数连续多次小于0.7，则判定电动燃油泵发生故障，同时获取故障振动频点，并将故障状态和故障振动频点上报；否则判定电动燃油泵未发生故障，返回步骤二。
38、本专利技术的有益效果：
39、1)提出了一种航空电动燃油泵故障诊断装置；
40、2)通过实时故障诊断算法，辨识电动燃油泵的故障状态与故障频点；
41、3)提升了航空发动机燃油控制系统的智能度；
42、4)为航空发动机故障诊断与健康管理提供了本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种航空电动燃油泵故障诊断装置，其特征在于，所述故障诊断装置包括：振动传感器、传感器信号调理模块、振动信号采集处理模块、先验振动频谱辨识模块、故障诊断模块、故障状态上报模块。
2.根据权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，所述振动传感器数量为三个，分别沿X轴、Y轴、Z轴安装于电动燃油泵的电机定子端盖处，由同一电源供电，记传感器的带宽为Bs。
3.根据权利要求2所述的故障诊断装置，其特征在于，所述传感器信号调理模块分X轴、Y轴、Z轴三个通道，三个通道参数一致；信号调理模块包括依次串联的滤波电路、高频电磁辐射抑制电路及信号限幅电路；
4.根据权利要求3所述的故障诊断装置，其特征在于，振动信号采集处理模块包括模数转换模块，采样结果拾取缓存模块，数字信号处理模块。
5.根据权利要求4所述的故障诊断装置，其特征在于，先验振动频谱辨识模块包括频谱辨识就绪模块和频谱获取模块；
6.根据权利要求5所述的故障诊断装置，其特征在于，所述频谱获取模块连续获取N个先验频谱，N不小于5，并分别求N个先验频谱的互相关系数，若互相关系数均大于
7.根据权利要求6所述的故障诊断装置，其特征在于，故障诊断模块包括实时频谱预处理模块，频谱相关分析模块，故障状态辨识模块，故障频点获取模块；
8.根据权利要求7所述的故障诊断装置，其特征在于，对实时频谱信号进行修正方法为：计算齿轮啮合频率f＝n*Z/60，其中电机转速为n，齿轮泵齿数为Z；
9.一种航空电动燃油泵故障诊断方法，所述方法通过前述任一项所述的装置实施，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种航空电动燃油泵故障诊断装置，其特征在于，所述故障诊断装置包括：振动传感器、传感器信号调理模块、振动信号采集处理模块、先验振动频谱辨识模块、故障诊断模块、故障状态上报模块。
2.根据权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，所述振动传感器数量为三个，分别沿x轴、y轴、z轴安装于电动燃油泵的电机定子端盖处，由同一电源供电，记传感器的带宽为bs。
3.根据权利要求2所述的故障诊断装置，其特征在于，所述传感器信号调理模块分x轴、y轴、z轴三个通道，三个通道参数一致；信号调理模块包括依次串联的滤波电路、高频电磁辐射抑制电路及信号限幅电路；
4.根据权利要求3所述的故障诊断装置，其特征在于，振动信号采集处理模块包括模数转换模块，采样结果拾取缓存模块，数字信号处理模块。
5.根据权利要求4所述的故障诊断装置，其特征在于，先验振动频谱辨识模块包括频谱辨...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文龙，丁晓，贾梁，陶毅，王辉，王敏，薛国杰，
申请(专利权)人：中国航发西安动力控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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