【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及但不限于航空发动机控制，尤指一种航空发动机转速测量装置。
技术介绍
1、转速为航空发动机控制的关键目标量之一，转速测量为发动机闭环控制的反馈，现有航空发动机转速测量为多裕度设计，以测速发电机为转速传感器，测速发电机输出频率、幅值与转速正相关的类正弦交流信号，发动机数字电子控制器对测速发电机信号进行监测时，通过信号限幅、放大、正弦转方波、方波信号调理、电气隔离后形成数字方波信号，该数字方波信号进一步进行调理、软件测频等。
2、现有测量方式的复杂度高、成本高、故障率较高的转速测量方法，不利于航空发动机控制系统的可靠性与成本控制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的：为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种航空发动机转速测量装置，以解决现有测量方式存在复杂度高、成本高、故障率较高，从而导致不利于航空发动机控制系统的可靠性与成本控制的问题。
2、本专利技术的技术方案：本专利技术实施例提供一种航空发动机转速测量装置，包括：依次连接的测速发电机模块、硬件调理模块、高速a/d转换模块、数据拾取与缓冲模块、数字信号处理模块、转速测量模块，以及供电模块、运算控制模块和通讯模块；
3、其中，所述供电模块分别连接至硬件调理模块、高速a/d转换模块、运算控制模块和通讯模块，用于向与其连接的各模块提供二次供电；
4、所述运算控制模块分别与高速a/d转换模块、数据拾取与缓冲、数字信号处理模块、转速测量模块和通讯模块相连接；通讯模块还分别与飞
5、测速发电机模块，用于将采集的发动机转速信号转换为频率、幅值与转速正相关的类正弦波交流电压信号，并将类正弦波交流电压信号传输至硬件调理模块；
6、运算控制模块为数字信号处理模块、转速测量模块、通讯软件运行，以及高速a/d转换模块驱动控制软件运行的载体；
7、硬件调理模块，用于将幅值范围较宽的类正弦信号调理为符合高速a/d转换模块幅值范围需求的信号；
8、高速a/d转换模块，用于对调理后类正弦信号进行高速采样，将其转换为数字信号；
9、数据拾取与缓冲模块，用于对a/d转换后的数字信号进行拾取与缓冲；
10、数字信号处理模块，用于将数字信号转换为数字方波信号；
11、转速测量模块，用于监测数字方波信号的频率，通过频率计算发动机转速；
12、通讯模块，用于向飞控计算机上传发动机转速测量结果。
13、可选地，如上所述的航空发动机转速测量装置中，所述测速发电机模块安装于发动机上，由发动机附件机匣带动测速发电机模块同步转动形成发动机转速信号，转换并输出类正弦波交流电压信号，该类正弦波交流电压信号的电压幅值和频率与发动机转速正相关，输出电压最大峰值10v。
14、可选地，如上所述的航空发动机转速测量装置中，所述硬件调理模块，包括：串联的信号限幅单元和信号偏置单元；
15、其中，信号限幅单元由信号输入线上并联的两个二极管构成，其中一个二极管正向导通，另一二极管反向导通，分别用于对类正弦波交流电压信号的正半周波信号和负半周波信号进行限幅；
16、所述信号偏置单元设置为由偏置电压产生器和运算放大器构成的加法器；其中，偏置电压产生器用于产生幅值为1/2vcc的参考偏置电压，由两个阻值相等的电阻器对电源电压vcc串联分压，电阻分压后的电压1/2vcc由射极跟随器进行阻抗匹配，1/2vcc输入至射极跟随器的同相端，射极跟随器的反相端与输出端连接，射极跟随器的输出端连接至运算放大器的同相输入端，限幅后的类正弦波交流电压信号传输至运算放大器的反相端，通过运算放大器将类正弦波交流电压信号调理为偏置电压为1/2vcc的直流电压信号。
17、可选地，如上所述的航空发动机转速测量装置中，所述高速a/d转换模块的最高采样率不低于100khz，a/d转换模块的触发信号由运算控制模块输出的pwm信号驱动；
18、所述运算控制模块输出频率为100khz，占空比为50％的pwm信号，以驱动高速a/d转换模块的起动并将直流电压信号转换为转速数字信号；由高速a/d转换模块转换形成的转速数字信号支持dma控制器直接读取功能。
19、可选地，如上所述的航空发动机转速测量装置中，
20、所述数据拾取与缓冲模块用于批量拾取并缓存a/d转换模块输出的转速数字信号，a/d转换模块形成的转速数字信号输出至数据拾取与缓冲模块中的dma控制器，由dma控制器进行数据缓存；
21、所述dma控制器，用于在其缓冲区存满数据后，向运算控制模块发出dma控制器的缓冲区全满中断信号，指示运算控制模块向数字信号处理模块发送数据处理请求，以将dma控制器中缓冲区内存储的数据传输至数字信号处理模块进行信号处理。
22、可选地，如上所述的航空发动机转速测量装置中，所述数字信号处理模块，包括：依次串联的sinc3滤波器、滞回比较器、波形校正器；
23、所述sinc3滤波器用于抑制转速数字信号中的高频扰动量，sinc3滤波器接收数据拾取与缓冲模块输出的转速数字信号，将经过sinc3滤波器的滤波之后的转速数字信号缓存至滤波后缓冲区中，且滤波后缓冲区的长度和宽度与dma控制器中缓冲区相同；
24、所述滞回比较器用于将滤波后转速数字信号转换为数字方波信号；信号转换方式为：依次计算滤波后缓冲区中滤波后转速数字信号的一阶微分，依据微分结果确定滤波后数字信号的信号变化趋势；根据信号变化趋势与预先设定的比较阈值下限或比较阈值上限，将滤波后转速数字信号转换为方波数字信号；
25、所述波形校正器，用于抑制比较后方波数字信号中的高频扰动分量，抑制方式为：首先设定数据长度为35的矩形窗；其次以35数据长度矩形窗对方波数字信号进行加窗截取，将截取的数据缓冲至另一缓冲区中；再次，分析截取的35数据长度矩形窗内数据中0和1的连续长度，在35数据长度矩形窗内取10个数据长度的滑动窗，对35数据长度矩形窗内的数据进行滑动加窗，若滑动窗内数据出现0-1-0的数据跳变，则将滑动窗内的数据全部修正为0，若滑动窗内数据出现1-0-1的数据跳变，则将滑动窗内的数据全部修正为1。
26、可选地，如上所述的航空发动机转速测量装置中，所述转速测量模块模块，包括：串联的信号发生单元和转速测量单元，信号发生单元输出端口与转速测量单元输入端口连接；
27、所述信号发生单元，用于将经波形校正器处理后形成的0和1方波数字信号转换为硬件信号，输出至转速测量单元的捕获通道；所述信号发生单元运行时，以10us为周期，依次采样波形校正器缓冲区中的方波数字信号，若采样结果为0，则将信号发生单元对应的输出端口置为低电平，若采样结果为1，则将信号发生单元对应的输出端口置为高电平；
28、所述转速测量单元用于采集信号发生单元输出的硬件信号，依据硬件信号的频率和周期确定发动机的转速。
【技术保护点】
1.一种航空发动机转速测量装置，其特征在于，包括：依次连接的测速发电机模块、硬件调理模块、高速A/D转换模块、数据拾取与缓冲模块、数字信号处理模块、转速测量模块，以及供电模块、运算控制模块和通讯模块；
2.根据权利要求1所述的航空发动机转速测量装置，其特征在于，所述测速发电机模块安装于发动机上，由发动机附件机匣带动测速发电机模块同步转动形成发动机转速信号，转换并输出类正弦波交流电压信号，该类正弦波交流电压信号的电压幅值和频率与发动机转速正相关，输出电压最大峰值10V。
3.根据权利要求1所述的航空发动机转速测量装置，其特征在于，所述硬件调理模块，包括：串联的信号限幅单元和信号偏置单元；
4.根据权利要求1所述的航空发动机转速测量装置，其特征在于，所述高速A/D转换模块的最高采样率不低于100KHz，A/D转换模块的触发信号由运算控制模块输出的PWM信号驱动；
5.根据权利要求1所述的航空发动机转速测量装置，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的航空发动机转速测量装置，其特征在于，所述数字信号处理模块，包括：依次串联的si
7.根据权利要求1所述的航空发动机转速测量装置，其特征在于，所述转速测量模块模块，包括：串联的信号发生单元和转速测量单元，信号发生单元输出端口与转速测量单元输入端口连接；
8.根据权利要求7所述的航空发动机转速测量装置，其特征在于，所述转速测量单元包括：一个高精度计数器，一个边沿捕获器、一个定时器、一个寄存器、一个上升沿计数器；
9.根据权利要求1～8中任一项所述的航空发动机转速测量装置，其特征在于，所述通讯模块模块接收飞控计算机下发的转速上报指令，按照预设周期将发动机转速实时上传至飞控计算机。
...【技术特征摘要】
1.一种航空发动机转速测量装置，其特征在于，包括：依次连接的测速发电机模块、硬件调理模块、高速a/d转换模块、数据拾取与缓冲模块、数字信号处理模块、转速测量模块，以及供电模块、运算控制模块和通讯模块；
2.根据权利要求1所述的航空发动机转速测量装置，其特征在于，所述测速发电机模块安装于发动机上，由发动机附件机匣带动测速发电机模块同步转动形成发动机转速信号，转换并输出类正弦波交流电压信号，该类正弦波交流电压信号的电压幅值和频率与发动机转速正相关，输出电压最大峰值10v。
3.根据权利要求1所述的航空发动机转速测量装置，其特征在于，所述硬件调理模块，包括：串联的信号限幅单元和信号偏置单元；
4.根据权利要求1所述的航空发动机转速测量装置，其特征在于，所述高速a/d转换模块的最高采样率不低于100khz，a/d转换模块的触发信号由运算控制模块输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文龙，王江南，王莹，朱旭，程悦铭，
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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