CN100371692C - 指示交通工具振动级别的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设备，该设备指示至少来自第一加速信号γ1的第一振动级别VIB1。该设备包括：第一分析装置FT1，其将第一加速信号γ1分解为多个轴向分析信号γ1_i，每一个轴向分析信号占用一确定的频段B_i；一第一存储器RM1，其记录其中的多个轴向加权系数KA_i，每一个轴向加权系数对应其中一个所述确定的频段B1；以及一第一控制电路(CC)，其用于合计由所述的轴向加权系数KA_i加权的所述的轴向分析信号γ1₁的p^th功率，由此产生所述的第一振动级别VIB1。

Description

指示交通工具振动级别的设备

技术领域

本发明涉及一种指示交通工具振动级别的设备。

背景技术

本发明的领域是分析振动，特别是具有驱动旋转推进器单元的发动机的设备的振动。本发明典型的应用举例是直升机，该交通工具具有高级别的振动，这是因为用于支撑直升机并使其移动的主旋翼。

表示上述交通工具中的振动是很重要的，这是因为振动是导致疲劳现象的应力的象征，所以其对安全有直接的影响。振动也能够降低安装在交通工具上设备上不同零件的功能。除此之外，直升机舱中的振动有助于决定乘客和飞行员的舒适度。毫无疑问，飞行员的舒适度也是安全的必要特征。

因此，一般都有连续记录直升机中的振动的系统，该系统就是健康使用监测系统(HUMS)。如果振动的级别在频率Ω，2Ω，或BΩ超过预定域值，则该系统就在可移动的监测存储器中记录一个警报，其中Ω代表的是旋翼的旋转速度，B代表的是镶嵌在旋翼上的桨叶的数目。警报只能在设置为播放记录在存储器中的信息的地面站时进行探测。飞行员在执行任务时无法得到该信息。除此以外，没有其他的方法用于对振动级别的整体评价，该整体评价不是限于确定的频率而是反映了交通工具的整体状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备，该设备用于指示交通工具的振动级别，优选的是通过单一数据项目，实时地、在宽范围的频率上指示。

根据本发明，该设备至少反映了由第一加速信号引起的第一振动级别，其包括：

第一分析手段，其用于将第一加速信号分解为多个轴向分析信号，每个轴向分析信号占用一个确定的频段；

一第一存储器，其用于存储轴向加权系数，每个轴向加权系数和上述确定的频段相对应；以及

一第一控制电路，其用于合计(sum)由轴向加权系数加权的轴向分析信号的P^th功率，从而产生第一振动级别。

除此之外，该设备还包括一第一比较仪，第一比较仪用于在第一振动级别超过第一预定阈值时产生第一预警信号。

此外，该设备包括配置第一集中器单元以便多个轴向分析信号来自多个测量信号，每个测量信号来自不同的传感器。

在第一选择方案时，第一集中器单元合计测量信号；

在第二选择方案时，第一集中器单元保留了所述测量信号的最大值。

优选的是，设备接收第二加速信号，并包括：

第二分析手段，其用于将第二加速信号分解为多个径向分析信号，每个径向分析信号包含在确定的频段中；

一第二存储器，其具有多个记录其中的径向加权系数，每个径向加权系数对应于所述的确定的频段中的一个；以及

一第二控制电路CC，其用于合计由径向加权系数加权的径向分析信号的P^th功率，以产生一第二振动级别。

除此之外，该设备还包括一第二比较仪，其为了在第二振动级别超过第二预定阈值时产生一第二预警信号。

除此之外，该设备进一步包括一配置的第二集中器单元，以便多个径向分析信号来自多个评价信号，每个评价信号来自不同的传感器。

在第一实施例中，第二集中器单元合计所述的评价信号。

在第二实施例中，第二集中器单元保留所述评价信号的最大值。

有利地是，本设备还包括一合成仪单元，当两个预警信号的合成超过一第三预定阈值时，其产生一警报信号。

通过例子，合成仪单元合成预警信号的q^th功率，q的值优选为1。

附图说明

下述实施例通过举例和相关的附图对本发明进一步进行详细描述，其中：

图1所示的是本发明的分析模块；

图2是表示轴向和径向系数的图示；以及

图3是本发明设备的整体流程图。

所有不同附图的相同部件的标号是一样的。

具体实施方式

参阅图1，一第一分析模块MOD1包括设置在直升机舱中的第一、第二和第三传感器S1、S2和S3以测量轴向振动，即，沿着旋翼轴向的振动。三个传感器中的每一个分别发送第一、第二或第三测量信号C1、C2和C3，C1、C2和C3表示传感器受到的轴向加速。传感器优选为加速计或应变仪。

一第一集中器单元MM1接收上述3个测量信号C1、C2和C3，并将它们合并形成一第一加速信号γ1。在一第一选择中，其合计了测量信号。

在一第二选择中，其复制了第一加速信号的最大测量信号。

应该发现，本发明在只有一个传感器时也可以应用，在这种情况下，其直接发送第一加速信号γ1，第一集中器单元MM1被忽略。

第一分析装置FT1将第一加速信号γ1从时域中变换到频率域中；换句话说，装置FT1在信号中执行离散Fourrier转换。因此，在一第一表T1中，表产生多个轴向分析信号γ1₁、γ1₂，...，γ1_i，...，γ1_n，在连续的窄频段给一个加速值，其中所述波段的集合定义了分析的频率域。

一第一存储器RM1包括轴向加权系数KA₁，KA₂，...，KA_i，...，KA_n，KA₁，KA₂，...，KA_i，...，KA_n与由第一分析装置FT1确定的不同频段相对应。这些系数表示的是机舱内振动的整体级别中相对重要的频段。

可以理解，一些类型的振动的害处大于其它类型。因此，如果其要监测直升机旋翼的平衡，旋转速度的多倍频率是特别有征兆的。相比较而言，如果其更加注重舒适，参考值优选为ISO2631标准，ISO2631标准为给定的暴露持续时间定义了作为频率的函数可接受的最大振动级别。

参阅图2，定义轴向加权系数KA的简单方法包括，对于一给定的频率(或频段)，从一个任意常数减去由ISO2631标准规定的沿垂直轴或Z轴与最大水平相对应的值。因此，在对数坐标上，作为频率的函数的KA显示在1Hz～4Hz的范围近似于上升斜率的一条直线；接着在4Hz～8Hz的范围是一条水平直线；在8Hz～100Hz的范围，是以一条下降斜率的直线结束。

第一控制电路CC通过合计轴向加权系数KA_i加权的轴向分析信号γl_i的p^th功率，产生第一振动级别VIB1，；

$\mathrm{VIB}1=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{KAi}\·\left({\mathrm{\γ}1}_i\right)p$

p优选等于2。

如果第一振动级别VIB1超过一第一预定阈值TH1，则一第一比较仪COMP1产生了一预警信号AL1。

优选的是，该设备具有一第二分析模块MOD2用以产生第二振动级别VIB2，和一第二预警AL2。第二模块在附图重没有详细绘出，因为其和第一分析模块相似(特别一致)。

第二分析模块MOD2有设置在机舱里第四、第五和第六传感器以测量径向的振动，即正交于旋翼的轴。这三个传感器分别发出第一、第二和第三个测量信号C1、C2和C3，C1、C2和C3表示了不同的传感器所接收到的径向加速。

一第二集中器单元接收上述三个测量信号用于将三个测量信号合并以产生以第二加速信号；这个单元优选为，要么合计所述的测量信号，要么保留它们其中的最大值。

第二分析装置将第二加速信号从时域转换为频率域。因此，其产生了包括多个径向分析信号的第二表格。

一第二存储器，包括径向加权系数KR₁，KR，...，KR_i，...，KR_n，KR₁，KR，...，KR_i，...，KR_n与由第二分析装置确定的不同频段相对应。

参考图2，定义径向加权系数的KR的一个简单方式是，对于给定的频率(或频段)，从一个任意常数减去与沿着X轴或Y轴，即水平平面，对应的最大级别。因此，在对数轴上，作为频率的函数的KR显示在1Hz～100Hz的范围近似为一条斜率下降的直线。

一第二控制电路通过合计由径向加权系数加权的p^th功率径向分析信号，产生一第二振动级别。优选的是，该电路合计加权信号的第二功率(p＝2)。

一第二比较仪，如果第二振动级别超过一第二预定阈值，则产生一第二预警信号AL2。

参照图3，于是本发明的设备包括一第一和第二分析模块MOD1和MOD2，以及一合成器单元AO。当预警信号AL1和AL2的合并超过一第三预定阈值时，合成器单元产生了一个警报信号。优选的是，这个合并是上述两个预警信号的q^th功率之和，其中，一个简单的方法是q值设定为1。

当然，本发明在应用时具有多种形式。尽管上述公开了几个实施例，很容易理解，其不可能公开了本发明所有可能的实施例。自然的，任何可替代的方式并没有超出本发明的范围。

Claims (15)

1.一种设备，所述设备指示包括旋翼的直升机的振动级别以产生来源于第一加速信号(γ1)的第一振动级别(VIB1)，其特征在于：该设备包括：

第一分析装置(FT1)，其将一个或多个传感器传送的所述的第一加速信号(γ1)分解为多个轴向分析信号(γ1₁)，该传感器在沿着旋翼的轴的方向测量振动，每一个轴向分析信号占有一确定的频段(B₁)；

第一存储器(RM1)，其具有记录在其中的多个轴向加权系数(KA_i)，每一个轴向加权系数对应于其中一个所述的确定的频段(B1)；以及

控制电路(CC)，其用于合计由所述的轴向加权系数(KA_i)加权的所述的轴向分析信号(γ1₁)的p^th功率，由此产生所述的第一振动级别(VIB1)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述控制电路(CC)合计所述的轴向分析信号的第二功率。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述设备包括第一比较仪(COMP1)，当所述的第一振动级别(VIB1)超过第一预定阈值(TH1)时，第一比较仪产生一第一预警信号(AL1)。

4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述设备进一步包括配置的第一集中器单元(MM1)，以便所述的多个轴向分析信号(γ1_i)来自多个测量信号(C1，C2，C3)，每个测量信号来自不同的传感器(S1，S2，S3)。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述的第一集中器单元(MM1)合计所述的测量信号(C1，C2，C3)。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述的第一集中器单元保留了所述测量信号(C1，C2，C3)的最大值。

7.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：在接收由一个或多个测量垂直于旋翼的轴的振动的传感器传送的第二加速信号时，该设备包括：

第二分析装置，其为了将所述第二加速信号分解为多个径向分析信号，每一个径向分析信号占用一个确定的频段；

第二存储器，其记录多个径向加权系数，每个径向加权系数和所述确定的频段相对应；以及

第二控制电路，其用于合计由所述的径向加权系数加权的所述的径向分析信号的p^th功率以产生第二振动级别。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：所述控制电路(CC)合计所述径向分析信号的第二功率。

9.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于：所述设备包括第二比较仪，当所述的第二振动级别超过一第二预定阈值时，第二比较仪用于产生第二预警信号(AL2)。

10.根据权利要求7或8所述的设备，  其特征在于：所述设备包括配置的第二集中器单元，以便所述的多个径向分析信号来自多个评价信号，每个评价信号来自一不同的传感器。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于：所述的第二集中器单元合计所述评价信号。

12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于：所述的第二集中器单元保留了所述评价信号的最大值。

13.根据权利要求9所述的设备，其特征在于：所述设备包括合成器单元(AO)，当所述的预警信号(AL1，AL2)的合成超过第三预定阈值时，合成器单元产生一警报信号(W)。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于：所述的合成器单元(AO)合计所述警报信号(AL1，AL2)的q^th功率。

15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于：q的值等于1。