CN105318909B - 大型振动台系统健康监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型振动台系统健康监测装置。该健康监测装置由93个传感器、6个振动台参数采集模块、1个扩展台参数采集模块、1个水平滑台采集模块、2个功放采集模块、网络服务器、监控设备、大型液晶显示器组成，其中，93个传感器用于监测大型振动台系统多处位置的温度、液位、压力、流量、电流信号；健康监测装置由数据处理模块处理各个传感器的信息，并将数据进行自动或手动存储并在数据显示模块上进行显示。本发明的大型振动台系统健康监测装置能够实时的掌握大型振动台的工作状态，及时发现异常，并且有很好的人机交互界面且设计合理，实现方便，操作便捷，监测精度高、范围广、功能完备、实用性强。

Description

大型振动台系统健康监测装置

技术领域

本发明属于航天器力学环境试验领域，具体涉及一种大型振动台系统健康监测装置。

背景技术

为满足大型航天器力学环境试验的需要，需要建立大型的振动台试验系统。大型振动台试验系统一般由多个振动台以并激的方式组成，主要包括振动台、扩展台、水平滑台、功率放大器、冷却系统等设备。由于大型振动台系统复杂，设备繁多，且设备分布相对分散，为此，设计一种能够监测大型振动台系统试验期间各设备的运行状况的健康监测装置对于大型航天器力学环境试验安全性和可靠性来说非常必要。目前国内外还没有一套独立完整的健康监测装置用于监测大型振动台系统的运行状态信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种大型振动台系统健康监测装置，以实时的掌握大型振动台的工作状态，及时发现异常，并且有很好的人机交互界面。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种大型振动台系统健康监测装置，所述大型振动台系统健康监测装置由93个传感器、6个振动台参数采集模块、1个扩展台参数采集模块、1个水平滑台采集模块、2个功放采集模块、网络服务器、监控设备、大型液晶显示器组成，其中，所述93个传感器包括温度传感器、液位传感器、压力传感器、流量传感器、电流传感器，用于监测大型振动台系统多处位置的温度、液位、压力、流量、电流信号；所述监控设备包括五个模块：参数配置模块、数据处理模块、数据显示模块、数据存储与回放模块、数据报警模块；所述健康监测装置由数据处理模块处理各个传感器的信息，并将数据进行自动或手动存储并在数据显示模块上进行显示；若有监测点的信息高于报警上限、或低于报警下限时，数据报警模块发出声音进行报警，同时报警信息在数据显示模块上进行显示。

本发明公开的大型振动台系统健康监测装置，为试验系统操作人员实时关注试验期间大型振动台各系统的运行状态提供了一种新的监测装置，该装置结构合理，实现方便，操作便捷，监测精度高、范围广、功能完备、实用性强，同时该装置的应用能节约人员成本，提高试验效率。

附图说明

图1为本发明的大型振动台系统健康监测装置示意图；

其中，01－四台垂直并激振动试验系统、011－第一振动台参数采集模块、012－第二振动台参数采集模块、013－第三振动台参数采集模块、014－第四振动台参数采集模块、015－扩展台参数采集模块、016－垂直并激功放参数采集模块；02－双台水平并激振动试验系统、021－第五振动台参数采集模块、022－第六振动台参数采集模块、023－水平滑台参数采集模块、024－水平并激功放参数采集模块；03－网络服务器；04－监控设备；05－大型液晶显示器。

具体实施方式

下面对本发明的大型振动台系统健康监测装置作进一步的说明。

图1为本发明的大型振动台系统健康监测装置示意图。如图1所示，该大型振动台系统包括四台垂直并激振动试验系统01和双台水平并激振动试验系统02。大型振动台系统健康监测装置主要由93个传感器(包括温度、压力、液位、流量、电流传感器)、6个振动台参数采集模块、1个扩展台参数采集模块、1个水平滑台采集模块、2个功放采集模块、网络服务器03、监控设备04、大型液晶显示器05组成。

大型振动台系统健康监测装置共有6个振动台，对应6个振动台参数采集模块，每个振动台参数采集模块共有13个采集通道，分别与3个温度传感器、3个液位传感器、3个压力传感器、4个流量传感器相连接。这些传感器的安装位置要求如下：

上述3个温度传感器包括第一水温度传感器ST1，第二水温度传感器ST2，以及第一油温度传感器ST3。第一水温度传感器ST1安装在振动台动圈水箱高度1/3处位置；第二水温度传感器ST2安装在振动台静圈水箱高度1/3处位置；第一油温度传感器ST3安装在振动台油泵油箱高度1/3处位置。

上述3个液位传感器包括第一水液位传感器SH1，第二水液位传感器SH2，第一油液位传感器SH3。第一水液位传感器SH1安装在振动台动圈水箱底部位置；第二水液位传感器SH2安装在振动台静圈水箱底部位置；第一油液位传感器SH3安装在振动台油泵油箱底部位置。

上述3个压力传感器包括第一水压力传感器SP1，第二水压力传感器SP2，第一油压力传感器SP3。第一水压力传感器SP1安装在靠近振动台动圈水箱供水管出口位置；第二水压力传感器SP2安装在靠近振动台静圈水箱供水管出口位置；第一油压力传感器SP3安装在靠近振动台油泵油箱供油管出口位置。

上述4个流量传感器包括第一水流量传感器SF1，第二水流量传感器SF2，第三水流量传感器SF3，第一油流量传感器SF4。第一水流量传感器SF1安装在靠近振动台动圈水箱回水管进口位置；第二水流量传感器SF2安装在靠近振动台静圈水箱回水管进口位置；第三水流量传感器SF3安装在振动台外循环水回水管位置；第一油流量传感器SF4安装在靠近振动台油泵油箱回油管进口位置。

大型振动台系统健康监测装置共有1个扩展台，对应1个扩展台参数采集模块，扩展台参数采集模块共有5个采集通道，分别与1个温度传感器、1个液位传感器、2个压力传感器、1个流量传感器相连接。该温度传感器为第二油温度传感器ET1；液位传感器为第二油液位传感器EH1；2个压力传感器分别为第二油压力传感器EP1，气压力传感器EP2；流量传感器为第二油流量传感器EF1。这些传感器的安装位置要求如下：

第二油温度传感器ET1安装在扩展台油泵油箱高度1/3处位置；第二油液位传感器EH1安装在扩展台油泵油箱底部位置；第二油压力传感器EP1安装在靠近扩展台油泵油箱供油管出口位置；气压力传感器EP2安装在扩展台气囊进气口位置；第二油流量传感器EF1安装在靠近扩展台油泵油箱回油管进口位置。

大型振动台系统健康监测装置共有1个水平滑台，对应1个水平滑台参数采集模块，水平滑台参数采集模块共有4个采集通道，分别与1个温度传感器、1个液位传感器、1个压力传感器、1个流量传感器相连接。该温度传感器为第三油温度传感器TT1；液位传感器为第三油液位传感器TH1；压力传感器分别为第三油压力传感器TP1；流量传感器为第三油流量传感器TF1。这些传感器的安装位置要求如下：

第三油温度传感器TT1安装在水平滑台油泵油箱高度1/3处位置；第三油液位传感器TH1安装在水平滑台油泵油箱底部位置；第三油压力传感器TP1安装在靠近水平滑台油泵油箱供油管出口位置；第三油流量传感器TF1安装在靠近水平滑台油泵油箱回油管进口位置。

大型振动台系统健康监测装置共有2套功放，对应2个功放参数采集模块。垂直并激功放参数采集模块有4个采集通道，分别与4个功放电流传感器相连接；水平并激功放参数采集模块有2个采集通道，分别与2个功放电流传感器相连接。这些传感器的安装位置要求如下：

上述与垂直并激功放参数采集模块连接的4个功放电流传感器包括第一电流传感器VC1，第二电流传感器VC2，第三电流传感器VC3，第四电流传感器VC4。第一电流传感器VC1安装在1#垂直振动台功率放大器电流线缆正极或负极位置；第二电流传感器VC2安装在2#垂直振动台功率放大器电流线缆正极或负极位置；第三电流传感器VC3安装在3#垂直振动台功率放大器电流线缆正极或负极位置；第四电流传感器VC4安装在4#垂直振动台功率放大器电流线缆正极或负极位置。上述与水平并激功放参数采集模块连接的2个功放电流传感器包括第五电流传感器HC1，第六电流传感器HC2。第五电流传感器HC1安装在1#水平振动台功率放大器电流线缆正极或负极位置；第六电流传感器HC2安装在2#水平振动台功率放大器电流线缆正极或负极位置。

6个振动台参数采集模块、1个扩展台参数采集模块、1个水平滑台参数采集模块、2个功放电流参数采集模块与网络服务器相连，网络服务器通过网线与监控设备相连。

监控设备主要包括五个模块：参数配置模块、数据处理模块、数据显示模块、数据存储与回放模块、数据报警模块。

参数配置模块包括用户信息管理设置模块、采集通道设置模块、采集设置模块。用户信息管理包含测试员和管理员两种，测试员的权限包括修改密码和查看自己的登录信息，管理员除了含有测试员的权限外，还包含添加用户、删除用户和修改权限等；采集通道设置模块负责传感器的灵敏度、增益、滤波频率、供电方式等参数设置；采集设置模块负责采样频率的设置和通道的自检等工作。

数据处理模块负责将采集到的温度、液位、压力、流量、电流物理量进行分析处理，计算出各物理量值。对于温度、液位、压力、流量四类变化缓慢的物理量，数据处理模块需处理出采集时间内的峰值；而对于电流这类变化迅速的物理量，数据处理模块需根据振动控制系统输出的COLA信号(即恒幅值电压输出参考信号)辨识当前试验频率，并处理出当前频率下采集时间内的峰值。

数据显示模块负责将大型振动台系统信息传递给大型液晶显示器，在显示器上显示振动台、扩展台或水平滑台设备运行状态信息。数据显示模块主界面上要求有功放的电流显示区域、启动和停止按钮，显示的曲线横坐标为试验频率，纵坐标为垂直系统各个振动台功放的电流峰值；显示模块次界面一要求显示与振动台采集模块相连的传感器的参数值；显示模块次界面二要求显示与扩展台采集模块相连的传感器的参数值；显示模块次界面三要求显示与水平滑台采集模块相连的传感器的参数值。

数据存储与回放模块负责健康监测装置测量数据的存储和回放工作。该模块要求每隔一定时间间隔自动存储一组温度、液位、压力、流量四类缓变量传感器的采集数据，存储的数据要求放置自动存储数据库，数据自动覆盖，覆盖数据组的周期数可以自行定义；该模块还要求具有手动存储功能，当用户按下存储按钮后，温度、压力、流量、液位传感器的当前采集值将立即存储，存储的数据要求放到手动存储数据库中，数据不会被覆盖，供后续调用；大型振动台系统的电流信息在试验期间自动存储，永久保存。

数据报警模块负责大型振动台系统的运行状态报警。该模块具备所有传感器报警容差设定值。当监测点的信息高于报警上限、或低于报警下限时，该模块发出声音进行报警，同时报警信息在数据显示模块上进行显示。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种大型振动台系统健康监测装置，其特征在于，所述大型振动台系统健康监测装置由93个传感器、6个振动台参数采集模块、1个扩展台参数采集模块、1个水平滑台采集模块、2个功放采集模块、网络服务器、监控设备、大型液晶显示器组成，其中，所述93个传感器包括温度传感器、液位传感器、压力传感器、流量传感器、电流传感器，用于监测大型振动台系统多处位置的温度、液位、压力、流量、电流信号；

所述监控设备包括五个模块：参数配置模块、数据处理模块、数据显示模块、数据存储与回放模块、数据报警模块；

所述健康监测装置由数据处理模块处理各个传感器的信息，并将数据进行自动或手动存储并在数据显示模块上进行显示；若有监测点的信息高于报警上限、或低于报警下限时，数据报警模块发出声音进行报警，同时报警信息在数据显示模块上进行显示。

2.如权利要求1所述的大型振动台系统健康监测装置，其特征在于，所述大型振动台系统健康监测装置中温度传感器安装在水箱或油箱高度1/3处位置；液位传感器安装在水箱或油箱的底部位置；压力传感器安装在水箱供水管出口位置或油箱供油管出口位置；流量传感器安装在水箱回水管进口位置或油箱回油管进口位置；电流传感器安装在振动台功率放大器电流线缆正极或负极位置。

3.如权利要求1所述的大型振动台系统健康监测装置，其特征在于，对于温度、液位、压力、流量四类变化缓慢的物理量，数据处理模块需处理出采集时间内的峰值；对于电流这类变化迅速的物理量，数据处理模块需根据振动控制系统输出的COLA信号辨识当前试验频率，并处理出当前频率下采集时间内的电流峰值。

4.如权利要求1所述的大型振动台系统健康监测装置，其特征在于，数据显示模块包括1个主界面，3个次界面；主界面有电流显示区域，显示的曲线横坐标为试验频率，频率根据振动控制系统输出的COLA信号来进行辨识，纵坐标为各个振动台功放的电流峰值；次界面分别显示与振动台采集模块、扩展台采集模块、水平滑台采集模块相连的传感器的参数值。

5.如权利要求1所述的大型振动台系统健康监测装置，其特征在于，数据存储与回放模块要求具备自动和手动存储功能，两者存储的数据放置不同的文件夹，前者数据可自动覆盖，后者的数据永久存放。