CN113624498A - 脉动压力传感器测量信号模拟装置、方法和仿真系统 - Google Patents
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Abstract
本公开公开了一种脉动压力传感器测量信号模拟装置、方法和仿真系统，涉及测试领域。该模拟装置包括：模拟单元，被配置为根据上位机发送的脉动压力传感器测量信号和激励信号的传递函数对应的参数，模拟生成发动机喘振特性波形信号；以及乘法器，被配置为对发动机喘振特性波形信号和激励信号进行调制，生成检测发动机运行状态的脉动压力传感器测量反馈的信号。本公开通过改变传递函数中的参数，能够生成发动机在不同运行状态下的脉动压力传感器测量反馈的信号，提高了信号模拟的灵活性。并且，由于能够精确控制传递函数中的参数，因此，提高了信号模拟的准确度。另外，本公开降低了模拟成本。
Description
技术领域
本公开涉及测试领域，尤其涉及一种脉动压力传感器测量信号模拟装置、方法和仿真系统。
背景技术
航空发动机的喘振是比较普遍又严重影响发动机安全的问题。航空发动机大多配备了防喘系统，该系统的作用是在发动机即将发生喘振时，改变发动机的工作状态以远离喘振边界，从而防止喘振的产生。防喘系统通过测量发动机不同部位的压力来判断发动机所处的状态。当测量到发动机不同部位的动态压力与静态压力的比值超过一定数值时，判断发动机即将产生喘振，此时系统将给飞行员告警，同时由机载计算机控制产生一系列动作来防止喘振。
在发动机防喘系统研制和试验过程中，需要产生发动机喘振时的脉动压力信号以测试监测装置的功能性能。目前主要是通过动态压力发生器等方式模拟，或通过压气机逼喘试验、飞行台吞烟试验等实际发动机试车等方式产生发动机喘振时的脉动压力信号，经脉动压力传感器转换为电信号后，由防喘监测装置进行采集计算。该方案产生脉动压力信号的灵活性低、成本高，不利于防喘监测算法及监测装置的研发和测试。
发明内容
本公开要解决的一个技术问题是提供一种脉动压力传感器测量信号模拟装置、方法和仿真系统，提高了信号模拟的灵活性。
根据本公开一方面，提出一种脉动压力传感器测量信号模拟装置，包括：模拟单元，被配置为根据上位机发送的脉动压力传感器测量信号和激励信号的传递函数对应的参数，模拟生成发动机喘振特性波形信号；乘法器，被配置为对发动机喘振特性波形信号和激励信号进行调制，生成检测发动机运行状态的脉动压力传感器测量反馈的信号。
在一些实施例中，传递函数对应的参数包括脉动压力直流分量PDC、脉动压力交流分量PAC(t)、激励线圈到感应线圈的耦合系数KB以及脉动压力影响因子Ka，其中，脉动压力直流分量与脉动压力交流分量的和，与脉动压力影响因子之积为脉动压力对耦合系数的影响系数。
在一些实施例中，模拟单元包括：控制器，被配置为利用公式KB+(PDC+PAC(t))*Ka，生成数字喘振特性波形信号，根据设定的信号频率向数模转换器发送数模转换指令；数模转换器，被配置为根据数模转换指令，将数字喘振特性波形信号转换为模拟喘振特性波形信号。
在一些实施例中，传递函数对应的参数包括激励线圈到感应线圈的耦合系数KB、以及脉动压力对耦合系数的影响系数Ki(t)。
在一些实施例中，模拟单元包括：控制器，被配置为利用公式KB+Ki(t)，生成数字喘振特性波形信号，根据设定的信号频率向数模转换器发送数模转换指令；数模转换器，被配置为根据数模转换指令，将数字喘振特性波形信号转换为模拟喘振特性波形信号。
在一些实施例中，模拟单元还包括：低通滤波器，被配置为对数模转换器输出的模拟喘振特性波形信号进行低通滤波处理，生成发动机喘振特性波形信号。
在一些实施例中，驱动电路，被配置为对乘法器输出的脉动压力传感器测量反馈的信号进行放大处理。
在一些实施例中，喘振数据接收单元，被配置为接收上位机发送的脉动压力传感器检测到的发动机的动态压力数据。
根据本公开的另一方面，还提出一种发动机喘振分析仿真系统，包括：上述的脉动压力传感器测量信号模拟装置；上位机，被配置为向脉动压力传感器测量信号模拟装置发送脉动压力传感器测量信号和激励信号的传递函数对应的参数；以及信号调理装置，被配置为解调脉动压力传感器测量信号模拟装置输出的脉动压力传感器测量反馈的信号，生成发动机喘振特性波形信号。
在一些实施例中，喘振分析装置，被配置为对信号调理装置输出的发动机喘振特性波形信号进行分析，得到脉动压力交流分量和脉动压力直流分量；根据脉动压力交流分量和脉动压力直流分量的比值，预测发动机发生喘振的趋势。
根据本公开的另一方面，还提出一种脉动压力传感器测量信号模拟方法，包括：根据上位机发送的脉动压力传感器测量信号和激励信号的传递函数对应的参数，模拟生成发动机喘振特性波形信号；以及对发动机喘振特性波形信号和激励信号进行调制，生成检测发动机运行状态的脉动压力传感器测量反馈的信号。
在一些实施例中，传递函数对应的参数包括脉动压力直流分量PDC、脉动压力交流分量PAC(t)、激励线圈到感应线圈的耦合系数KB以及脉动压力影响因子Ka；或者传递函数对应的参数包括激励线圈到感应线圈的耦合系数KB、以及脉动压力对耦合系数的影响系数Ki(t)，其中脉动压力直流分量与脉动压力交流分量的和，与脉动压力影响因子之积为脉动压力对耦合系数的影响系数。
根据本公开的另一方面，还提出一种电子设备，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行如上述的脉动压力传感器测量信号模拟方法。
根据本公开的另一方面，还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上述的脉动压力传感器测量信号模拟方法。
本公开实施例中，通过模拟装置先模拟生成发动机喘振特性波形信号，然后将该发动机喘振特性波形信号与激励信号进行调制，通过改变传递函数中的参数，能够生成发动机在不同运行状态下的脉动压力传感器测量反馈的信号，提高了信号模拟的灵活性。并且，由于能够精确控制传递函数中的参数，因此，提高了信号模拟的准确度。另外，该实施例无需搭建成本高并且占地面积大的动态压力测试台试验设备，降低了模拟成本，对于测试、校准、验证发动机喘振监测系统具有重要意义。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1为脉动压力传感器原理示意图。
图2为本公开的一些实施例中信号波形示意图。
图3为本公开的另一些实施例中信号波形示意图。
图4为本公开的另一些实施例中信号波形示意图。
图5为本公开的另一些实施例中信号波形示意图。
图6为本公开的脉动压力传感器测量信号模拟装置的一些实施例的结构示意图。
图7为本公开的脉动压力传感器测量信号模拟装置的仿真模型的一些实施例的结构示意图。
图8为本公开的脉动压力传感器测量信号模拟装置的仿真模型的另一些实施例的结构示意图。
图9为本公开的脉动压力传感器测量信号模拟装置的另一些实施例的结构示意图。
图10为本公开的发动机喘振分析仿真系统的一些实施例的结构示意图。
图11为本公开的发动机喘振分析仿真系统的另一些实施例的结构示意图。
图12为本公开的脉动压力传感器测量信号模拟方法的一些实施例的流程示意图。
图13为本公开的电子设备的一些实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
脉动压力传感器广泛应用在航空发动机的压气机脉动压力监测，是发动机防喘系统的重要组成部分。脉动压力传感器的基本原理如图1所示，其内部的受感器110感受高压气体和低压气体的压力差，带动衔铁120运动，改变激励线圈磁芯和感应线圈磁芯之间的气隙，从而改变激励线圈130和感应线圈140之间的互感，最终使得感应线圈上的感应电动势随高低压气体间的压差变化而变化，信号调理装置150对感应电动势进行分析，能够预测出发动机是否即将出现喘振。
例如激励信号为UEXC，该激励信号可采用方波、正弦波等周期性信号。高压气体和低压气体之间没有压力差时，激励线圈到感应线圈的耦合系数为KB，其中，KB为脉动压力传感器特性参数，脉动压力对耦合系数的影响系数为Ki(t)，感应线圈输出电压信号UO(t)。
在不考虑噪声、磁路非线性等情况下，高压气体和低压气体之间没有压力差时，Ki(t)＝0，感应线圈输出电压UO(t)＝KBUEXC。如图2所示，激励信号UEXC以正弦波信号为例，感应线圈输出电压信号UO(t)如图3所示也是正弦波信号。
高压气体和低压气体之间有压力差时，Ki(t)≠0，感应线圈输出电压UO(t)＝(KB+Ki(t))UEXC，信号波形如图4所示，其中，Ki(t)＝(PDC+PAC(t))*Ka。PDC为脉动压力直流分量，PAC(t)为脉动压力交流分量，Ka为脉动压力影响因子，即脉动压力直流分量与脉动压力交流分量的和与Ki(t)之间的关系，Ka为脉动压力传感器特性参数。
对图4中的信号进行解调并滤除高频分量后的信号波形如图5所示，该波形中包含脉动压力直流分量和脉动压力交流分量，通过分析脉动压力交流分量与脉动压力直流分量的比值，就可以预测发动机是否即将发生喘振，脉动压力交流分量对应动态压力，脉动压力直流分量对应静态压力。
基于上述原理，本公开利用模拟装置来模拟脉动压力传感器测量反馈的信号，具体实现如下述实施例所示。
图6为本公开的脉动压力传感器测量信号模拟装置的一些实施例的结构示意图。该模拟装置包括模拟单元610和乘法器620。
模拟单元610被配置为根据上位机发送的脉动压力传感器测量信号和激励信号的传递函数对应的参数，模拟生成发动机喘振特性波形信号，其中，发动机喘振特性波形信号如图5所示，该发动机喘振特性波形信号中包含分析喘振关注的脉动压力交流分量与脉动压力直流分量。
在一些实施例中，传递函数对应的参数包括：脉动压力直流分量PDC、脉动压力交流分量PAC(t)、激励线圈到感应线圈的耦合系数KB以及脉动压力影响因子Ka。例如，根据KB+(PDC+PAC(t))*Ka生成发动机喘振特性波形信号，该仿真模型例如如图7所示。
在另一些实施例中，传递函数对应的参数包括：激励线圈到感应线圈的耦合系数KB、以及脉动压力对耦合系数的影响系数Ki(t)。例如，根据KB+Ki(t)生成发动机喘振特性波形信号，该仿真模型例如如图8所示。
乘法器620被配置为对发动机喘振特性波形信号和激励信号进行调制，生成检测发动机运行状态的脉动压力传感器测量反馈的信号，其中，脉动压力传感器测量反馈的信号如图4所示。
脉动压力传感器测量反馈的信号UO(t)＝(KB+(PDC+PAC(t))*Ka)UEXC或UO(t)＝(KB+Ki(t))UEXC，该模拟仿真模型例如如图7或图8所示。
在上述实施例中，通过模拟装置先模拟生成发动机喘振特性波形信号，然后将该发动机喘振特性波形信号与激励信号进行调制，通过改变传递函数中的参数，能够生成发动机在不同运行状态下的脉动压力传感器测量反馈的信号，提高了信号模拟的灵活性。并且，由于能够精确控制传递函数中的参数，因此，提高了信号模拟的准确度。另外，该实施例无需搭建成本高并且占地面积大的动态压力测试台试验设备，降低了模拟成本，对于测试、校准、验证发动机喘振监测系统具有重要意义。
图9为本公开的脉动压力传感器测量信号模拟装置的另一些实施例的结构示意图。该模拟装置中的模拟单元610包括控制器611和数模转换器612。
控制器611可以通过串行接口613接收上位机发送的脉动压力直流分量PDC、脉动压力交流分量PAC(t)、激励线圈到感应线圈的耦合系数KB、脉动压力影响因子Ka以及信号频率f，利用公式KB+(PDC+PAC(t))*Ka，生成数字喘振特性波形信号，根据设定的信号频率向数模转换器612发送数模转换指令。或者，控制器611可以通过串行接口613接收上位机发送的激励线圈到感应线圈的耦合系数KB、以及脉动压力对耦合系数的影响系数Ki(t)，利用公式KB+Ki(t)生成发动机喘振特性波形信号，根据设定的信号频率向数模转换器612发送数模转换指令。
控制器611可以将该数字喘振特性波形信号存储在存储器中，根据信号频率计算喘振特性波形信号输出时间间隔，并驱动数模转换器612将数字喘振特性波形信号转换为模拟喘振特性波形信号。
控制器611例如为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，内部设置有程序。MCU可采用STM32F103C8T6集成芯片，该芯片具有37个IO引脚、2.0V～3.6V供电、72MHz ARMCortexTM-M3内核，支持SPI、I2C、UART通信。
串行接口613例如为RS232串行接口，RS232串行接口可采用LTC2802集成电路。LTC2802集成电路的供电范围为1.8V～5.5V，支持全双工1Mbps通信LTC2802将控制器611的UART接口转换为RS232电平，以实现与上位机通信。
数模转换器612根据数模转换指令，将数字喘振特性波形信号转换为模拟喘振特性波形信号。
数模转换器612例如为AD5754集成芯片，AD5754芯片为四通道输出、16位串行输入、双极性电压输出、建立时间10us、内置基准电压的数模转换器。数模转换器612通过SPI接口与控制器611相连，接收控制器611发出的指令，并转换模拟电压进行输出。
在另一些实施例中，该模拟单元610还包括低通滤波器614，被配置为对数模转换器613输出的模拟喘振特性波形信号进行低通滤波处理，生成发动机喘振特性波形信号。
低通滤波器614例如为OPA2277滤波器，内部搭建二阶巴特沃兹低通滤波器，其截至频率大于预定倍数的发动机喘振特性波形信号最高频率并小于预定倍数的数模转换器输出信号频率，以滤除数模转换器转换输出的高频噪声信号，预定倍数例如为5倍。通过设置低通滤波器614，能够滤除模拟喘振特性波形信号中的高频噪声信号。
低通滤波器614输出的发动机喘振特性波形信号输入至乘法器620，乘法器620还可以接收喘振测量系统信号调理装置产生的激励信号，将发动机喘振特性波形信号和激励信号进行调制，调制后的波形如图4所示。
乘法器620例如为AD633集成芯片，AD633芯片为四象限模拟乘法器，包括高阻抗差分X和Y输入以及高阻抗求和输入Z，具有1MHz带宽和20V/μs压摆率。在10Hz至10kHz带宽内，Y输入的非线性典型值小于0.1％，折合到输出端的噪声典型值低于100μV均方根。低通滤波器614的输出信号和原始激励信号分别接入AD633芯片的高阻抗差分X和Y输入，进行模拟信号乘法，Z端口接地。
在本公开的另一些实施例中，该模拟装置还包括驱动电路630，被配置为对乘法器620输出的脉动压力传感器测量反馈的信号进行放大处理，提高信号驱动能力。
驱动电路630例如为OPA547高电压、高电流功率放大器。OPA547放大器的供电电压范围为±4V～±30V，最大连续电流输出为500mA，具有关断控制、热关断保护、可调输出电流限制等功能。该放大器将乘法器的输出信号放大到传感器所需的激励电压范围，满足脉动压力传感器指标要求。
在上述实施例中，利用模拟装置代替现有动态压力发生器或试车方式测试，模拟出脉动压力传感器反馈的信号，能够实现程序化、自动化测试，该方案能够任意设定脉动压力的大小和变化规律，更贴近发动机喘振实际工作情况，解决现有动态压力发生器压力范围设置有限且难以灵活动态调整的问题。另外，该模拟装置为电子装置，尺寸小、重量轻、场地限制小，相比于动态压力发生器或试车方式测试，该实施例能够通过硬件回路的方式在实现发动机控制和防喘系统的功能性能测试的同时，节省试验成本。
在本公开的另一些实施例中，该模拟装置还包括喘振数据接收单元，被配置为接收上位机发送的脉动压力传感器检测到的发动机的动态压力数据。
该实施例中，模拟装置能够加载发动机试车过程中的实测的各种动态压力数据，并进行存储，形成测试数据库，从而可以使测试更加全面，支持喘振识别和预测算法的研制及测试，再现发动机真实喘振脉动压力情况。
图10为本公开的发动机喘振分析仿真系统的一些实施例的结构示意图。该仿真系统包括脉动压力传感器测量信号模拟装置1010、上位机1020和信号调理装置1030。其中，脉动压力传感器测量信号模拟装置1010已在上述实施例中进行了详细介绍。
上位机1020配置为向脉动压力传感器测量信号模拟装置1010发送脉动压力传感器测量信号和激励信号的传递函数对应的参数。
可以在上位机1020中设置脉动压力直流分量PDC、脉动压力交流分量PAC(t)、激励线圈到感应线圈的耦合系数KB、脉动压力对耦合系数的影响系数Ki(t)、脉动压力影响因子Ka以及信号频率f等。上位机1020通过RS232串行接口将传递函数对应的参数发送给脉动压力传感器测量信号模拟装置1010。
在一些实施例中，还可以在上位机1020中设置测试模式，例如设置连续测试或单次测试。上位机1010例如采用Labview在计算机上编程，测试模式信息可以以下拉列表控件实现输出，脉动压力直流分量PDC、脉动压力交流分量PAC(t)、激励线圈到感应线圈的耦合系数KB、脉动压力对耦合系数的影响系数Ki(t)、脉动压力影响因子Ka以及信号频率f等以文本输入控件实现输入。
在一些实施例中，该上位机1020还可以采用路径控件直接加载发动机实测的喘振数据，在完成信息采集后，将上述数据加入帧头和帧尾识别标志，通过VISA控件实现计算机串行COM口与模拟装置1010的RS232接口的通信。使得模拟装置1010再现发动机真实喘振脉动压力情况。
信号调理装置1030被配置为解调脉动压力传感器测量信号模拟装置1010输出的脉动压力传感器测量反馈的信号，生成发动机喘振特性波形信号。
在一些实施例中，信号调理装置1030还可以向脉动压力传感器测量信号模拟装置1010发送激励信号。例如，如图11所示，信号调理装置1030将激励信号反馈至乘法器620。
在上述实施例中，利用脉动压力传感器测量原理，通过上位机1020对脉动压力传感器测量信号模拟装置1010进行控制，可以任意调整脉动压力直流分量PDC、脉动压力交流分量PAC(t)、激励线圈到感应线圈的耦合系数KB、脉动压力对耦合系数的影响系数Ki(t)、脉动压力影响因子Ka以及信号频率f的大小和变化规律，更贴近发动机喘振实际工作情况，然后通过信号调理装置1030输出调理后的发动机喘振特性波形信号，能够解决现有动态压力发生器压力范围设置有限且难以灵活动态调整的问题。
在本公开的另一些实施例中，如图11所示，该仿真系统还包括喘振分析装置1040，被配置为对信号调理装置1030输出的发动机喘振特性波形信号进行分析，得到脉动压力交流分量和脉动压力直流分量；根据脉动压力交流分量和脉动压力直流分量的比值，预测发动机发生喘振的趋势。
在该实施例中，利用幅值调制方法，将发动机喘振特性波形信号调制为包含直流分量和交流分量幅值和频率信息的高频信号，进而能够分析出发动机发生喘振的趋势。
图12为本公开的脉动压力传感器测量信号模拟方法的一些实施例的流程示意图。
在步骤1210，根据上位机发送的脉动压力传感器测量信号和激励信号的传递函数对应的参数，模拟生成发动机喘振特性波形信号。
传递函数对应的参数包括脉动压力直流分量、脉动压力交流分量、激励线圈到感应线圈的耦合系数、以及脉动压力影响因子，利用公式KB+(PDC+PAC(t))*Ka，生成数字喘振特性波形信号。或者传递函数对应的参数包括激励线圈到感应线圈的耦合系数KB、以及脉动压力对耦合系数的影响系数Ki(t)，利用公式KB+Ki(t)，生成数字喘振特性波形信号。
在一些实施例中，根据设定的信号频率，将数字喘振特性波形信号转换为模拟喘振特性波形信号。然后对数模转换器输出的模拟喘振特性波形信号进行低通滤波处理，生成发动机喘振特性波形信号。
在步骤1220，对发动机喘振特性波形信号和激励信号进行调制，生成检测发动机运行状态的脉动压力传感器测量反馈的信号。
在一些实施例中，对乘法器输出的脉动压力传感器测量反馈的信号进行放大处理，提高信号驱动能力。
在上述实施例中，利用脉动压力传感器测量原理，通过模拟装置先模拟生成发动机喘振特性波形信号，然后将该生成发动机喘振特性波形信号与激励信号进行调制，通过改变传递函数中的参数，能够生成发动机在不同运行状态下的脉动压力传感器测量反馈的信号，提高了信号模拟的灵活性。
图13为本公开的电子设备的一些实施例的结构示意图。该电子设备1300包括存储器1310和处理器1320。其中：存储器1310可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器1310用于存储图12所对应实施例中的指令。处理器1320耦接至存储器1310，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器1320用于执行存储器中存储的指令。
在本公开的另一些实施例中，处理器1320通过BUS总线1330耦合至存储器1310。该电子设备1300还可以通过存储接口1340连接至外部存储装置1350以便调用外部数据，还可以通过网络接口1360连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)，此处不再进行详细介绍。
该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，能够解决现有测试方法获取精确的脉动压力信号困难，调节不灵活，难以精确控制脉动压力信号特征的问题。
在另一些实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现图12所对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
可能以许多方式来实现本公开的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (14)
1.一种脉动压力传感器测量信号模拟装置，包括：
模拟单元，被配置为根据上位机发送的脉动压力传感器测量信号和激励信号的传递函数对应的参数，模拟生成发动机喘振特性波形信号；以及
乘法器，被配置为对所述发动机喘振特性波形信号和激励信号进行调制，生成检测发动机运行状态的脉动压力传感器测量反馈的信号。
2.根据权利要求1所述的脉动压力传感器测量信号模拟装置，其中，所述传递函数对应的参数包括脉动压力直流分量PDC、脉动压力交流分量PAC(t)、激励线圈到感应线圈的耦合系数KB以及脉动压力影响因子Ka，其中，所述脉动压力直流分量与所述脉动压力交流分量的和，与所述脉动压力影响因子之积为脉动压力对所述耦合系数的影响系数。
3.根据权利要求2所述的脉动压力传感器测量信号模拟装置，其中，所述模拟单元包括：
控制器，被配置为利用公式KB+(PDC+PAC(t))*Ka，生成数字喘振特性波形信号，根据设定的信号频率向数模转换器发送数模转换指令；以及
数模转换器，被配置为根据所述数模转换指令，将所述数字喘振特性波形信号转换为模拟喘振特性波形信号。
4.根据权利要求1所述的脉动压力传感器测量信号模拟装置，其中，所述传递函数对应的参数包括激励线圈到感应线圈的耦合系数KB、以及脉动压力对耦合系数的影响系数Ki(t)。
5.根据权利要求4所述的脉动压力传感器测量信号模拟装置，其中，所述模拟单元包括：
控制器，被配置为利用公式KB+Ki(t)，生成数字喘振特性波形信号，根据设定的信号频率向数模转换器发送数模转换指令；以及
数模转换器，被配置为根据所述数模转换指令，将所述数字喘振特性波形信号转换为模拟喘振特性波形信号。
6.根据权利要求3或5所述的脉动压力传感器测量信号模拟装置，其中，所述模拟单元还包括：
低通滤波器，被配置为对所述数模转换器输出的模拟喘振特性波形信号进行低通滤波处理，生成所述发动机喘振特性波形信号。
7.根据权利要求1至5任一所述的脉动压力传感器测量信号模拟装置，还包括：
驱动电路，被配置为对所述乘法器输出的脉动压力传感器测量反馈的信号进行放大处理。
8.根据权利要求1至5任一所述的脉动压力传感器测量信号模拟装置，还包括：
喘振数据接收单元，被配置为接收所述上位机发送的脉动压力传感器检测到的发动机的动态压力数据。
9.一种发动机喘振分析仿真系统，包括：
权利要求1至8任一所述的脉动压力传感器测量信号模拟装置；
上位机，被配置为向所述脉动压力传感器测量信号模拟装置发送脉动压力传感器测量信号和激励信号的传递函数对应的参数；以及
信号调理装置，被配置为解调所述脉动压力传感器测量信号模拟装置输出的脉动压力传感器测量反馈的信号，生成发动机喘振特性波形信号。
10.根据权利要求9所述的发动机喘振分析仿真系统，还包括：
喘振分析装置，被配置为对所述信号调理装置输出的发动机喘振特性波形信号进行分析，得到脉动压力交流分量和脉动压力直流分量；根据所述脉动压力交流分量和所述脉动压力直流分量的比值，预测所述发动机发生喘振的趋势。
11.一种脉动压力传感器测量信号模拟方法，包括：
根据上位机发送的脉动压力传感器测量信号和激励信号的传递函数对应的参数，模拟生成发动机喘振特性波形信号；以及
对所述发动机喘振特性波形信号和激励信号进行调制，生成检测发动机运行状态的脉动压力传感器测量反馈的信号。
12.根据权利要求11所述的脉动压力传感器测量信号模拟方法，其中，
所述传递函数对应的参数包括脉动压力直流分量PDC、脉动压力交流分量PAC(t)、激励线圈到感应线圈的耦合系数KB以及脉动压力影响因子Ka；或者
所述传递函数对应的参数包括激励线圈到感应线圈的耦合系数KB、以及脉动压力对耦合系数的影响系数Ki(t)，
其中所述脉动压力直流分量与所述脉动压力交流分量的和，与所述脉动压力影响因子之积为脉动压力对所述耦合系数的影响系数。
13.一种电子设备，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求11或12所述的脉动压力传感器测量信号模拟方法。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求11或12所述的脉动压力传感器测量信号模拟方法。
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Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4545198A (en) * | 1982-08-10 | 1985-10-08 | Nissan Motor Company, Limited | Gas turbine engine control system |
| CN1330229A (zh) * | 2001-07-06 | 2002-01-09 | 中国科学院工程热物理研究所 | 压缩系统喘振在线预报、自适应调节方法和装置 |
| US20060288703A1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-12-28 | Kurtz Anthony D | System for detecting and compensating for aerodynamic instabilities in turbo-jet engines |
| CN101446255A (zh) * | 2008-12-29 | 2009-06-03 | 联合汽车电子有限公司 | 燃油导轨总成压力脉动测试仪及测试方法 |
| CN102768336A (zh) * | 2012-07-20 | 2012-11-07 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 基于片上系统或系统级封装的内建自测试系统 |
| US20130159225A1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-20 | Honeywell International Inc. | Model based calibration of inferential sensing |
| CN103217365A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-24 | 电子科技大学 | 一种在线油路磨粒监测装置 |
| CN104239614A (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-24 | 西北工业大学 | 压气机气动失稳信号的模拟方法 |
| EP2843428A2 (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-04 | Raycap Intellectual Property, Ltd. | Devices and methods for providing an impulse current |
| CN106678069A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-05-17 | 重庆江增船舶重工有限公司 | 离心式压缩机防喘振发生的检测方法 |
| CN106872096A (zh) * | 2015-12-13 | 2017-06-20 | 姚秋丽 | 一种滑油压力表信号测量和处理电路 |
| CN108225988A (zh) * | 2016-12-14 | 2018-06-29 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种基于调幅波解调的滑油金属屑传感器信号处理方法 |
| US20190156600A1 (en) * | 2006-11-16 | 2019-05-23 | Ge Global Sourcing Llc | Locomotive sensor system for monitoring engine and lubricant health |
| CN110131193A (zh) * | 2018-02-02 | 2019-08-16 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 航空发动机喘振故障监测方法和系统 |
-
2020
- 2020-05-09 CN CN202010387414.XA patent/CN113624498B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4545198A (en) * | 1982-08-10 | 1985-10-08 | Nissan Motor Company, Limited | Gas turbine engine control system |
| CN1330229A (zh) * | 2001-07-06 | 2002-01-09 | 中国科学院工程热物理研究所 | 压缩系统喘振在线预报、自适应调节方法和装置 |
| US20060288703A1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-12-28 | Kurtz Anthony D | System for detecting and compensating for aerodynamic instabilities in turbo-jet engines |
| US20190156600A1 (en) * | 2006-11-16 | 2019-05-23 | Ge Global Sourcing Llc | Locomotive sensor system for monitoring engine and lubricant health |
| CN101446255A (zh) * | 2008-12-29 | 2009-06-03 | 联合汽车电子有限公司 | 燃油导轨总成压力脉动测试仪及测试方法 |
| US20130159225A1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-20 | Honeywell International Inc. | Model based calibration of inferential sensing |
| CN102768336A (zh) * | 2012-07-20 | 2012-11-07 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 基于片上系统或系统级封装的内建自测试系统 |
| CN103217365A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-24 | 电子科技大学 | 一种在线油路磨粒监测装置 |
| EP2843428A2 (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-04 | Raycap Intellectual Property, Ltd. | Devices and methods for providing an impulse current |
| CN104239614A (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-24 | 西北工业大学 | 压气机气动失稳信号的模拟方法 |
| CN106872096A (zh) * | 2015-12-13 | 2017-06-20 | 姚秋丽 | 一种滑油压力表信号测量和处理电路 |
| CN108225988A (zh) * | 2016-12-14 | 2018-06-29 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种基于调幅波解调的滑油金属屑传感器信号处理方法 |
| CN106678069A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-05-17 | 重庆江增船舶重工有限公司 | 离心式压缩机防喘振发生的检测方法 |
| CN110131193A (zh) * | 2018-02-02 | 2019-08-16 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 航空发动机喘振故障监测方法和系统 |
Non-Patent Citations (9)
| Title |
|---|
| 万洋: "某型航空发动机滑油金属屑末在线检测系统研制", 中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技II辑, pages 031 - 125 * |
| 何永勃等: "航空发动机滑油大磨粒识别的电感传感器仿真", 计算机仿真, no. 10, pages 39 - 42 * |
| 吕晓武等: "Flow-structure Coupling Simulation of the Turbine Stage in a Gas Turbine", SCIENCE TECHNOLOGY AND ENGINEERING, vol. 14, no. 14, pages 87 - 92 * |
| 徐斌: "电容式滑油磨粒在线监测数据采集系统研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑, pages 031 - 1096 * |
| 段翀等: "某优势发动机的虚拟喘振传感器研究", 燃气涡轮试验与研究, vol. 23, no. 7, pages 24 - 26 * |
| 段翀等: "综合电子调节器喘振信号器的仿真与虚拟设计研究", 燃气涡轮试验与研究, vol. 17, no. 1, pages 43 - 45 * |
| 秦波等: "发动机压力智能测试系统的温漂自动补偿方法", 仪表技术与传感器, no. 04, pages 91 - 96 * |
| 苏一鸣等: "脉动压力发生装置数值模拟", 宇航计测技术, vol. 39, pages 47 - 51 * |
| 赵建平等: "航空发动机滑油金属屑传感器噪音技术研究", 信息通信, no. 09, pages 281 - 282 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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