CN100465606C - 用于指示跳动程度的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于指示跳动程度L的装置，该装置特征在于包括分析器装置(FT)，该分析器装置(FT)响应基准频率Ω和谐波系数B以从评测信号E中提取出如下内容：-在等于基准频率Ω与所述谐波系数B的乘积的频率上的第一加速信号γB；以及-在等于基准频率Ω与所述谐波系数减一的乘积的频率上的第二加速信号γB-1；并且其进一步包括控制电路CC，该控制电路CC接收加速信号γB、γB-1，以产生所述跳动程度L。

Description

用于指示跳动程度的装置
技术领域
本发明涉及一种用于指示跳动程度的设备。
本发明的领域为分析车辆内的振动，尤其是当车辆提供有驱动旋转推进元件的发动机时来分析车辆内的振动。本发明的应用的典型实例是呈现高度振动的直升机、车辆，这些直升机、车辆呈现高度振动主要源于用于同时提供提升和推进的主马达。
背景技术
表征在这种车辆中所呈现的振动是重要的，这是因为振动代表了导致不同材料疲劳现象并因此对安全具有直接影响的应力。振动也会降低安装在车辆上不同装备的性能。另外，在直升机舱室的振动决定乘客和驾驶员的舒适性，毫无疑问，驾驶员舒适性也是安全的一个重要因素。
已知一种用于连续记录直升机内振动的系统，所述系统已知为健康使用及监控系统(HUMS)。只要在已识别频率Ω、2Ω或BΩ上振动程度超过预定阈值，该系统则在可移动监控磁盘内记录警告，其中Ω表示马达旋转速度，B表示安装在马达上叶片的数量。
还已知平衡马达以便除谐波B之外，在基频Ω的每个谐波上减小舱室内的振动。
然而目前还没有装置在不限定识别频率的情况下用于提供指示振动程度，也即，还不存在考虑到马达全部行为的装置。
发明内容
因而本发明的目的在于提供一种指示振动程度的设备，其能够评定不能由简单的频率分析进行检测的平衡缺陷。
根据本发明，用于指示跳动程度的指示器装置包括：
-分析器装置，其对应于基准频率和谐波系数以从评测信号中抽取出如下内容：
-在等于基准频率与所述谐波系数的乘积的频率上的第一加速信号；以及
-在等于基准频率与所述谐波系数减去一的乘积的频率上的第二加速信号；
-以及控制电路，其接收加速信号以便产生跳动程度。
另外，该设备包括比较器，如果跳动程度超过预定阈值则该比较器产生警告信号。
首先，跳动程度是马达的移动元件中一个或多个异常的表征，马达的移动元件例如叶片、间距控制链路、滞后阻尼器或适配器、或者铰链(滚珠轴承或叠片连接)。
其次，跳动导致在舱室内的事实上的不平衡感觉，这对于直升机的全体乘务员和乘客来说尤其不舒服。
再者，指示跳动程度在车辆维护方面是基本的。
在优选实施例中，跳动程度是首先所述第二加速信号的n次幂和其次第一加速信号之间的差值的函数。
优选地，跳动程度等于所述第二加速信号的n次幂除以第一加速信号的比率。
有益地，n的值等于2。
根据所述设备的附加特征，所述评测信号取自振动传感器。
所述设备进一步包括用于响应多个测量信号而产生评测信号的集中器组件，每个测量信号来自不同的振动传感器。
在第一种选择中，评测信号等于测量信号的总和。
在第二种选择中，评测信号是测量信号中最大的一个。
另外，基准频率取自旋转传感器的速度。
本发明以特别有益的方式适用于直升机，在该情况下，旋转速度是主马达的旋转速度，并且谐波系数等于所述马达叶片的数量。
根据另一方面，本发明提供一种用于指示旋转翼飞行器的跳动程度的装置，该旋转翼飞行器具有带有多个叶片的马达，该装置包括：
-用于测量在飞行器上振动的振动传感器S1、S2、S3；
-用于测量马达旋转速度的速度传感器T，该速度传感器提供具有基准频率Ω的基准信号；
-用于同步分析来自振动传感器的振动信号E的谐波分量的同步分析装置FT，该同步分析装置FT连接到振动传感器和速度传感器，该同步分析装置FT被配置以从振动信号E中提取：
i)频率BΩ的第一谐波分量γB，该频率BΩ等于所述基准频率Ω与等于马达叶片数量的谐波系数B的乘积，以及
ii)频率(B—1)Ω的第二谐波分量γB-1，该频率(B-1)Ω等于所述基准频率Ω与所述谐波系数B减一的乘积；
-连接到同步分析装置FT的控制电路CC，该控制电路接收所述第一和第二谐波分量并输出跳动程度L。
附图说明
下面在实施例的如下描述中更加详细地讲述本发明，该实施例以示例方式给出并且参照图1，该图1是所述设备的框图。
具体实施方式
参照图1，第一、第二和第三传感器S1、S2和S3布置在直升机的舱室内以测量振动。这三个传感器传送相应的第一、第二和第三测量信号C1、C2和C3，上述三个测量信号代表每个传感器所经受的加速。传感器优选是加速计或应变仪。
集中器组件MM接收三个测量信号C1、C2和C3，以便将它们结合入(使用某些功能)评测信号E。
在第一种选择中，其对测量信号求和。
在第二种选择中，其将测量信号中最大的一个视为评测信号。
合理地观察到当仅仅提供一个传感器时本发明也成立，在此情况中，该传感器直接传送评测信号E，并且省略了集中器组件MM。
转速计T传送直升机的主马达的旋转Ω的速度。
分析器装置FT从时域到频域转换评测信号E。该分析器装置FT有权使用马达的旋转Ω的速度和所述马达的叶片的数量B，以便产生在频率B*Ω上表示评测信号的光谱分量的第一加速信号γB，其中符号“*”用于表示相乘。
类似地，其产生第二加速信号γB-1，该第二加速信号γB-1表示在频率(B—1)*Ω时评测信号的光谱分量。
从而能够看到叶片B的数量事实上表示谐波系数。
控制电路CC接收两个加速信号γB和γB-1，以产生作为这些信号的函数的跳动程度L。
优选地，该跳动程度由下式给出：
L＝[(γB-1)n]/γB
幂n有益地等于2，但是本发明无论n的值是多少均成立。重要的是测量第二加速信号的n次幂和第一加速信号之间的差值。
有益地，所述装置进一步包括比较器COMP，如果跳动程度L超过预定阈值TH则该比较器COMP产生警告信号AL。
当然，本发明能够以多种方式进行改变。尽管上面描述了一种实现方式，应该理解的是，彻底鉴定所有可能的实现方式是不可能的。很明显可以用等价装置替换所描述的任何装置，而这并不超出本发明的范围。

Claims (14)

1.一种用于指示跳动程度L的设备，该设备的特征在于包括分析器装置FT，该分析器装置对应于基准频率Ω和谐波系数B以从评测信号E中提取出如下内容：
-在等于基准频率Ω与所述谐波系数B的乘积的频率上的第一加速信号γB；以及
-在等于基准频率Ω与所述谐波系数减一的乘积的频率上的第二加速信号γB-1；
并且其特征在于进一步包括控制电路CC，该控制电路CC接收加速信号γB、γB-1，以产生所述跳动程度L，所述跳动程度等于所述第二加速信号γB-1的n次幂除以第一加速信号γB的比率。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，其进一步包括比较器COMP，如果所述跳动程度L超过预定阈值TH，则该比较器产生警告信号AL。
3、如权利要求1所述的设备，其特征在于，n的值等于2。
4、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述评测信号E取自振动传感器。
5、如权利要求1所述的设备，其特征在于，其进一步包括用于响应多个测量信号C1、C2和C3而产生所述评测信号E的集中器组件MM，该每个测量信号来自不同的振动传感器S1、S2、S3。
6、如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述评测信号E等于所述测量信号C1、C2、C3的总和。
7、如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述评测信号E是所述测量信号C1、C2、C3中最大的一个。
8、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述基准频率Ω取自转速计T。
9、一种用于指示旋转翼飞行器的跳动程度L的设备，该旋转翼飞行器具有带有多个叶片的马达，该设备包括：
-用于测量在飞行器上振动的振动传感器S1、S2、S3；
-用于测量马达旋转速度的速度传感器T，该速度传感器提供具有基准频率Ω的基准信号；
-用于同步分析来自振动传感器的评测信号E的谐波分量的同步分析装置FT，该同步分析装置FT连接到振动传感器和速度传感器上，该同步分析装置FT被配置以从评测信号E中提取：
i)频率BΩ的第一谐波分量γB，该频率BΩ等于所述基准频率Ω与等于马达叶片数量的谐波系数B的乘积，以及
ii)频率(B—1)Ω的第二谐波分量γB-1，该频率(B-1)Ω等于所述基准频率Ω与所述谐波系数B减一的乘积；
-连接到同步分析装置FT的控制电路CC，该控制电路接收所述第一和第二谐波分量并输出跳动程度L，所述跳动程度等于所述第二谐波分量γB-1的n次幂除以第一谐波分量γB的比率。
10、如权利要求9所述的设备，进一步包括比较器，如果所述跳动程度L超过预定阈值TH，则该比较器产生警告信号AL。
11、如权利要求9所述的设备，其中n的值等于2。
12、如权利要求9所述的设备，包括用于响应多个测量信号C1、C2和C3而产生所述评测信号E的集中器组件，该每个测量信号来自不同的振动传感器。
13、如权利要求12所述的设备，其中所述评测信号E等于所述测量信号C1、C2、C3的总和。
14、如权利要求12所述的设备，其中所述评测信号E是所述测量信号C1、C2、C3中最大的一个。
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