一种用于航天动力系统地面热试车的实时状态监测仪技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于航天动力系统地面热试车的实时状态监测仪，包括外壳，所述外壳内设置有主板、实时处理器、高速存储器、PCI插槽、用于采集航天动力系统在地面试时参数的模拟信号采集卡和数字信号采集卡，所述实时处理器、高速存储器和PCI插槽均与所述主板相连，所述模拟信号采集卡和数字信号采集卡通过PCI插槽与所述主板相连。本实用新型专利技术体积小、方便可靠，用于实时记录试车过程中的状态信息，进行实时数据处理和故障检测，并在完成试车任务后将数据卸载用于分析试车情况。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于航天动力系统地面热试车的实时状态监测仪，尤其涉及一种对动力系统地面热试车中的工作状态进行实时数据采集与记录、故障检测与报警的装置。
技术介绍
航天动力系统是当前国内外航天技术研究的一大热点。作为航天运载器的“心脏”和核心动力装置，其对实现快速、可靠、廉价航天活动，开展大规模航天应用具有至关重要的影响。为获取动力系统的工作特性和可靠性等性能指标，并考量其是否达到航天器的总体要求，动力系统在交付正式使用前，需要经过大量的地面试车，具体包括可靠性试车、极限工况试车(长程、高工况)、校准试车、多次起动试车、鉴定试车和抽检试车等。由于动力系统地面试车是以验证设计思想，解决、暴露设计缺陷为目的，因而在动力系统整个寿命周期内，其地面试车过程中故障发生的频率无疑是最高的，而且故障的发生和发展具有快速与破坏性极大等特点。因此，为有效保护动力系统地面试车过程中发动机、试车台以及人员设备的安全，避免危险性或灾难性事故的发生，迫切需要对动力系统试车工作状态参数实时采集与记录、故障检测与报警等状态监测技术进行研究。目前，针对航天器动力系统地面热试车的监测系统一般体积比较大、组成复杂、需要专业操作、可靠性较低、成本高。在实验过程中，还需要数十人进行同时操作、联试、处理数据，非常复杂，遇到问题往往依靠专家经验进行判断，时效较差。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，针对航天动力系统地面热试车过程中测量参数种类多、起动过程参数变化剧烈等要求，提供一种体积小、方便可靠的实时状态监测装置，用于实时记录试车过程中的状态信息，进行实时数据处理和故障检测，并在完成试车任务后将数据卸载用于分析试车情况。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于航天动力系统地面热试车的实时状态监测仪，包括外壳，所述外壳内设置有主板、实时处理器、高速存储器、PCI插槽、用于采集航天动力系统在地面试时参数的模拟信号采集卡和数字信号采集卡，所述实时处理器、高速存储器和PCI插槽均与所述主板相连，所述模拟信号采集卡和数字信号采集卡通过PCI插槽与所述主板相连。作为上述技术方案的进一步改进：所述模拟信号采集卡的数量为三块，所述数字信号采集卡的数量为一块。所述模拟信号采集卡和数字信号采集卡上均设置有信号输入接口，所述信号输入接口的输入电压范围为-5V～+5V。所述主板上设置有两个USB3.0接口、一个RS232串口、两个1000M以太网口。所述外壳为合金外壳。具体地，本技术中的主板采用深圳雷诺智能技术有限公司的嵌入式系统板卡APSDR-1，板卡包括内存大小为512M的800MHz实时处理器，高速存储器，数据缓存传输接口，电源管理调节器，USB接口，RS232串口，以太网口，实时处理器、数据缓存传输接口和高速存储器的工作电压为-3.3V～3.3V，电源管理调节器的功能是将9V～35V的外接电源调节的-3.3V到3.3V；PCI插槽包括主板插槽和数据采集卡接口，PCI插槽采用NI公司9025可重构的FPGA机箱，用于连接主板和模拟信号采集卡；模拟信号采集卡采用NI公司的9041，由稳压器、数据接口和独立双向缓存组成，数据接口用于连接PCI插槽上的接口，每一路采集通道都是相互独立工作，一共8路采集通道且能同时采集，工作电压为0V-5V；数字信号采集卡采用NI公司的9025，由数据接口、采集接口、多路传输调制器、增益放大器和模数转器组成，数据接口用于连接PCI插槽上的接口，每一路采集通道都是相互独立工作，一共32路采集通道且能同时采集，工作电压为0V-5V。本技术的有益效果是：本技术体积小，具有多通道大容量数据采集与记录的特点，采用高速大容量存储器，可以同时进行32路温度、压力、流量和转速等性能参数的实时记录与处理。监测仪安装有实时操作系统并集成数据采集和故障检测程序，系统组合简单，操作简便，成本低，可适用于动力系统试车过程的各种数据记录、参数的测量获取与故障检测等工作。另外，本技术采用大容量高速数据存储设备，记录数据可卸载，用于试车任务后的数据保存与分析。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明：图1是本技术监测仪在具体实施例中框架示意图；图2是本技术监测仪的剖面示意图；图3是本技术监测仪的控制面示意图；图4是本技术中系统主板的电路框图；图5是本技术中PCI插槽示意图；图6是本技术中模拟信号采集卡的电路框图；图7是本技术中数字信号采集卡的电路框图；图8是本技术中监测仪的工作流程图。图中标号说明：1、外壳；2、工作指示灯；3、信号输入接口；4、实时处理器；5、高速存储器；6、主板；7、PCI插槽；8、八通道模拟信号采集卡；9、八通道数字信号采集卡；10、以太网口；11、RS232串口；12、USB3.0接口。具体实施方式以下将结合具体实施例和说明书附图对本技术做进一步详细说明。参照图1～8，本技术提供一种用于航天动力系统地面热试车的实时状态监测仪，包括外壳1，外壳1内设置有主板6、实时处理器4、高速存储器5、PCI插槽7、用于采集航天动力系统在地面试时参数的模拟信号采集卡和数字信号采集卡，实时处理器4、高速存储器5和PCI插槽7均与主板6相连，模拟信号采集卡和数字信号采集卡通过PCI插槽7与主板6相连。本实施例中采集卡为八通道模拟信采集卡8和八通道数字信号采集卡9，本技术体积小，具有多通道大容量数据采集与记录的特点，采用高速大容量存储器，可以同时进行32路温度、压力、流量和转速等性能参数的实时记录与处理。监测仪安装有实时操作系统并集成数据采集和故障检测程序，系统组合简单，操作简便，成本低，可适用于动力系统试车过程的各种数据记录、参数的测量获取与故障检测等工作。另外，本技术采用大容量高速数据存储设备，记录数据可卸载，用于试车任务后的数据保存与分析。本实施例中，模拟信号采集卡的数量为三块，数字信号采集卡的数量为一块。本实施例中，模拟信号采集卡和数字信号采集卡上均设置有信号输入接口3，信号输入接口3的输入电压范围为-5V～+5V。本实施例中，主板6上设置有两个USB3.0接口12、一个RS232串口11、两个1000M以太网口10。本实施例中，外壳1为合金外壳1。图1是监测仪的框架结构示意图，其中实时处理器4、高速存储器5与PCI插槽7连接在嵌入式系统主板6上，其中三块模拟信号采集卡和一块数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于航天动力系统地面热试车的实时状态监测仪，包括外壳，其特征在于，所述外壳内设置有主板、实时处理器、高速存储器、PCI插槽、用于采集航天动力系统在地面试时参数的模拟信号采集卡和数字信号采集卡，所述实时处理器、高速存储器和PCI插槽均与所述主板相连，所述模拟信号采集卡和数字信号采集卡通过PCI插槽与所述主板相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于航天动力系统地面热试车的实时状态监测仪，包括外壳，其特征在于，所述外壳内设置有主板、实时处理器、高速存储器、PCI插槽、用于采集航天动力系统在地面试时参数的模拟信号采集卡和数字信号采集卡，所述实时处理器、高速存储器和PCI插槽均与所述主板相连，所述模拟信号采集卡和数字信号采集卡通过PCI插槽与所述主板相连。
2.根据权利要求1所述的用于航天动力系统地面热试车的实时状态监测仪，其特征在于，所述模拟信号采集卡的数量为三块，所述数字信号采集卡的数量为一块。
3.根据权利要求2所述的用于航天动力系统地面热试车的实时状态监测仪，其特征在于，所述模拟信号采集卡和数字信号采集卡上均设置有信号输入接口，所述信号输入接口的输入电压范围为-5V～+5V。
4.根据权利要求1所述的用于航天动力系统地面热试车的实时状态监测仪，其特征在于，所述主板上设置有两个USB3.0接口、一个RS232串口、两个1000M以太网口。
5.根据权利要求1所述的用于航天动力系统地面热试车的实时状态监测仪，其特征在于，所述外壳为合金外壳。
6.根据权利要求1所述的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建军，聂侥，刘洪刚，程玉强，黄强，李艳军，彭小辉，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43