本发明专利技术公开了一种基于声发射及振动特征的可重构双通道航空发电机原位故障诊断仪，该原位故障诊断仪(A)采用声发射信号、振动信号、视频信号作为航空电机故障的多源诊断信息源，有效地增加了仪器对航空电机进行故障诊断的准确性；(B)采用模拟数字混合的多路相互独立的信号调理方式对多通道采集的数据信息进行多级程控放大、抗混淆滤波，有效地调整了对输入信号的检测灵敏度；(C)采用ARM处理器运行嵌入式Linux操作系统，以及运行C语言和ARM汇编语言的混合编程方式；DSP处理器运行C语言和DSP汇编语言的混合编程方式；实现了多CPU并行处理的高速、高性能便携式仪器的技术要求；(D)采用视窗与鼠标结合的可重构人机界面，提高了便携式仪器的可操作性、可重构性，为通用便携式仪器的柔性人机接口提供了技术支持。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于航空发电机故障诊断的测量器具，更特别地说，是指一种基于发射信号、振动信号、视频信号融合的、能够对航空发电机传动机构进行原位故障探测、定位及原因分析的便携式智能诊断仪器。
技术介绍
航空发电机是飞行器的动力来源，是保证飞行安全的核心设备，因此，其故障的诊断与预测一直是飞机设计、制造、维护所面临的重大挑战之一。原位诊断是指不需要拆卸零部件而直接进行故障诊断的一种工作方式，针对航空发电机的便携式、非接触、高性能、原位故障诊断设备与仪器的研制具有重要的现实意义。对于便携式原位航空发电机故障诊断仪，从技术角度而言，考虑硬件的体积、成本、重量等物理因素，必不可少的环节是硬件结构的可重构性；在硬件资源有限的情况下，考虑软件的功能、效率，必须面对的问题是软件结构的可重构性，包括诊断推理机制、在线性能评估、紧凑知识库构建的实时实现。这些都是便携式原位航空发电机故障诊断仪器值得探讨和研究的问题。
技术实现思路
为了进行航空发电机传动机构的原位故障探测、定位及原因分析，本专利技术提供一种基于声发射及振动特征的可重构双通道便携式航空发电机原位故障诊断仪。该诊断仪以双核处理器(ARM核+DSP核)为核心，具有可重构传感器组合，可选择分析诊断模式，可变通人机界面，可预测设备健康状态、可原位检测、可在线数据存储等功能，是一种高性能、多功能、低功耗、小体积的便携式航空发电机智能故障诊断仪器。本专利技术原位故障诊断仪采用如下技术方案(A)采用输入信号可重构/可选择的双 /单通道，对声发射信号及振动信号进行实时采集，采集的信号内容可以根据诊断要求进行重组，重组内容为(1)两路声发射信号；( 两路振动信号；C3) —路声发射信号和一路振动信号；(4) 一路振动信号与一路声发射信号；(B)采用两路可选择相互独立的信号调理方式对双通道采集的数据信息进行多级程控放大、带宽自调整抗混淆滤波，有效地自动调整不同输入信号的检测灵敏度；(C)采用双核0MAP5912处理器，其中ARM运行嵌入式Linux操作系统，采用C语言和ARM汇编语言的混合编程方式；DSP采用C语言和DSP汇编语言的混合编程方式；实现了双CPU并行处理的高速、高性能便携式仪器的技术要求；(D)提出有限空间循环的无限存储策略，实现故障诊断过程的自动频带调整，提高了诊断的准确性和智能性；(E)采用“视窗”人机界面，提高了仪器的可操作性、可重构性，为通用便携式仪器的柔性人机接口提供了技术支持。在本专利技术中，硬件电路由可重构程控信号调理电路、可重组声发射/振动输入诊断信息、双核CPU处理器、动态低功耗电源管理电路、可扩展外部传输接口电路组成。其中， ①信号调理电路由软件控制的电子开关分别调节两路运放的放大倍数，通过判断输入信号4(声发射或振动)信号的峰值来实时调整信号放大倍数，放大范围可由设计要求确定，以保证检测结果的精度；②通过设置给定的输入信号形式，如声发射或振动加速度(可以扩展为任意单双路以模拟电压为输入的传感器接口)，根据输入设置，仪器自动调整抗混淆滤波器带宽以及模数转换的采样频率，因为一般声发射信号的频率远远高于机械设备振动频率，所以，不同的信号形式具有不同的带宽，因此，分别处理提高了仪器的可配置性及可扩展性；③外部传输接口电路的设计实现了本专利技术诊断仪可以通过以太网、USB、SD卡进行数据传输和存储；④采用低功耗动态组合电源管理电路，分别实现待机低功耗和工作低功耗， 电路布局紧凑。本专利技术基于声发射及振动特征的可重构双通道便携式航空发电机原位故障诊断仪的优点该诊断仪采用基于声发射和振动信号可重组、可选择的输入信息组合方式，增加了诊断信息量及信息的可选择性；仪器采用双核处理器结构的软硬件结合设计方案，将硬件电路软件化，包括高性能带宽可调整数字滤波器算法、有限空间循环无限存储模式的诊断频率自动调整、高性能一次、二次数字积分算法、专家诊断模块算法、柔性可重构人机界面管理程序等，在简化硬件电路的同时实现了体积小，重量轻、低功耗、低成本、高性能的智能数字化仪表电路设计，保证了本专利技术仪器可以进行航空发电机的原位故障诊断，并可以通过空载运转或手摇驱动进行发动机轴承等旋转设备的故障诊断。附图说明图1是本专利技术可重构双通道航空发电机原位故障诊断仪的结构框图。图2是本专利技术多源信息检测单元进行双通道处理的结构框图。图3是本专利技术基于频率自选的信号重构模块的处理流程图。图4是本专利技术可重构双通道航空发电机原位故障诊断仪的外部结构示意图。图4A是本专利技术人机界面中显示的操作菜单示意图。图4B是本专利技术测量设置的界面示意图。图4C是本专利技术双通道测量时的界面示意图。图5A是本专利技术原位故障诊断仪的A通道信号调理电路原理图。图5B是本专利技术原位故障诊断仪的B通道信号调理电路原理图。图5C是本专利技术原位故障诊断仪的A通道、B通道的数模转换电路原理图。图6A是本专利技术原位故障诊断仪的双核处理器与键盘、显示屏、存储器之间常规电路管脚的连接框图。图6B是本专利技术原位故障诊断仪的DSP核通讯接口电路原理图。图6C是本专利技术原位故障诊断仪的DSP核外部配置电路原理图。图6D是本专利技术原位故障诊断仪的DSP核供电电路原理图。图7是网络接口电路原理图。图8是计时芯片电路。图9是USB接口电路原理图。图IOA是电源管理电路原理图。图IOB是DSP核供电电源芯片电路。图IOC是RAM核供电电源芯片电路。具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。参见图1、图4所示，本专利技术是一种基于声发射及振动特征的可重构双通道便携式航空发电机原位故障诊断仪，该原位故障诊断仪包括有双核处理器单元、多源信息检测单元和视窗与鼠标结合的人机界面单元；其中多源信息检测单元包括有程控放大器100、电子开关400、带宽自调整抗混淆滤波器200和程控采样频率转换器300 ；其中双核处理器单元中采用ARM核处理器和DSP核处理器。ARM核处理器中存储有采用C语言和ARM汇编语言的混合编程方式得到的信号重构选择模块。DSP核处理器中存储有采用C语言和DSP汇编语言的混合编程方式得到的信号检测及处理。为了实现便携式、易操作等特点，本专利技术原位故障诊断仪的外观布局如图4所示， 在原位故障诊断仪的正视板面上设有人机界面10、右侧设有轨迹球11 (或称鼠标)、左侧设有多功能按键(第一按键21、第二按键22、第三按键23、第四按键；在原位故障诊断仪的俯视板面上设有通道接口(A通道13和B通道14)；在原位故障诊断仪的背部板面上设有摄像头12，该摄像头12用于采集视屏信息。在本专利技术中，原位故障诊断仪除设有上述界面、按键等，还有充电接口、USB接口等一些常规配置。(一 )程控放大器100程控放大器100第一方面对接收到的敏感源信号Fin进行幅值提取，得到敏感源信号幅值fin ；第二方面通过电子开关400输出的频率放大倍数值K400来调节程控放大器100 中的运算放大倍数；第三方面依据放大倍数数值K400对敏感源信号幅值fin进行敏感度归一化，获得归一化的信号幅值DlOO输出；所述电子开关400输出的频率放大倍数值K400受控于DSP核处理器输出的频率倍数调节指令FlOO ；在本专利技术中，程控放大器100采用放大倍数自动调整的方式，保证了敏感源信号 Fin的输入一致性。在本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑红，刘东，周雷，李钊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。