CN113998129B - 一种用于直升机健康监控的实时振动告警系统 - Google Patents

一种用于直升机健康监控的实时振动告警系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于直升机健康监控的实时振动告警系统，包括振动监测子系统，振动监测子系统包括监测处理机、振动告警组件、多个第一振动传感器，第一振动传感器实时采集直升机的第一振动信号并发送至监测处理机。振动监测子系统经总线双向连接有飞行参数记录子系统，飞行参数记录子系统包括飞行参数采集记录器、多个第二振动传感器，第二振动传感器实时采集直升机的第二振动信号并发送至监测处理机。监测处理机基于第一振动信号、第二振动信号、振动告警判断条件，形成并输出告警信号，振动告警组件执行告警信号并将告警执行结果反馈至监测处理机。本发明告警系统具有集成度高、可靠性高、虚警率低等优点，能确保直升机的飞行安全。

Description

一种用于直升机健康监控的实时振动告警系统
技术领域
本发明属于航空电子领域，涉及实时振动告警系统设计技术，具体为一种用于直升机健康监控的实时振动告警系统。
背景技术
随着振动监控技术和飞行参数采集记录技术的发展，健康监控技术和飞行参数采集记录技术已经被广泛应用于直升机健康监控，但是目前直升机存在的振动告警系统存在集成度较低、计算负荷不均衡且仅支持离线监控、虚警率高等不足。
因此，需要对直升机健康监控的振动告警系统进行改进。
发明内容
本发明的目的在于设计一种用于直升机健康监控的实时振动告警系统，其是利用直升机飞行数据、振动数据、振动告警阈值等数据进行实时在线监控，具有计算负载平衡、数据融合度高、系统集成度高、可靠性高、虚警率低、保障飞行安全能力等优点。
实现发明目的的技术方案如下：一种用于直升机健康监控的实时振动告警系统，包括振动监测子系统、飞行参数记录子系统。
其中，振动监测子系统包括监测处理机、振动告警组件、多个第一振动传感器，第一振动传感器实时采集直升机的第一振动信号并发送至监测处理机。
其中，振动监测子系统经总线双向连接有飞行参数记录子系统，飞行参数记录子系统包括飞行参数采集记录器、多个第二振动传感器，第二振动传感器实时采集直升机的第二振动信号并发送至监测处理机。
其中，监测处理机基于第一振动信号、第二振动信号、振动告警判断条件，形成并向振动告警组件输出告警信号，振动告警组件执行告警信号并将告警执行结果反馈至监测处理机。
本发明通过对于直升机健康监控的实时振动告警系统进行设计，在振动监测子系统和飞行参数记录子系统分别设计振动传感器，通过振动传感器对直升机不同位置的振动信号进行采集并及时发送至监测处理机中对其进行分析，以降低虚警率提高振动警示准确度，确保直升机的飞行安全。
在本发明的一个实施例中，监测处理机内设有第一主计算机模块、第一振动信号处理模块、第二振动信号处理模块，第二振动信号处理模块接收第一振动信号并进行FFT计算后形成特征频率A1。
飞行参数采集记录器内设有第二主计算机模块和第三振动信号处理模块，第三振动信号处理模块接收第二振动信号并进行FFT计算后形成特征频率A2；第二主计算机模块将特征频率A2、飞行数据、第二振动信号打包并输出至第一主计算机模块。
第一主计算机模块接收特征频率A1、特征频率A2并形成特征频率矩阵A＝[A1、A2]，且第一主计算机模块将特征频率矩阵A及飞行数据输出至第一振动信号处理模块；第一振动信号处理模块基于第一振动信号、第二振动信号、振动告警判断条件形成并输出告警信号。
进一步的，上述监测处理机内还设有数据卡，数据卡接收并存储振动监测子系统和飞行参数记录子系统的数据。
更进一步的，上述飞行参数采集记录器内设有抗坠毁保护组件记录单元，抗坠毁保护组件记录单元接收并存储振动监测子系统和飞行参数记录子系统的数据。
在本发明的一个实施例中，振动告警组件包括告警控制盒，告警控制盒的输出端并行连接有2个告警灯。告警控制盒接收告警信号，并向所述告警灯输出开关量信号控制所述告警灯进行告警、或提醒、或不告警操作，且告警控制盒还用于形成并向监测处理机输出告警执行结果。
在本发明的一个实施例中，实时振动告警系统还包括维护设备，维护设备与监测处理机连接，维护设备用于向监测处理机发送振动告警判断条件。
进一步的，上述振动告警判断条件包括振动告警阈值、告警开关信号。
在本发明的一个实施例中，实时振动告警系统还包括数据地面处理站，数据地面处理站用于回放振动监测子系统包括各设备BIT、第一振动信号、特征频率、告警信号、告警执行结果的数据，以及回放飞行参数记录子系统包括飞行数据、第二振动信号的数据。
在本发明的一个优选实施例中，飞行参数记录子系统内还设有音频监控器及拾音器，拾音器用于采集舱音信号，音频监控器接收舱音信号并将其输出至飞行参数采集记录器。
在本发明的一个优选实施例中，振动监测子系统内还设有转速传感器，转速传感器用于采集旋翼转速信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过对于直升机健康监控的实时振动告警系统进行设计，在振动监测子系统和飞行参数记录子系统分别设计振动传感器，通过振动传感器对直升机不同位置的振动信号进行采集并及时发送至监测处理机中对其进行分析，以降低虚警率提高振动警示准确度，确保直升机的飞行安全。
2.通过将振动监测子系统和飞行参数记录子系统关联起来，能够平衡计算负载、提高数据融合度、提高告警系统集成度及可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为具体实施方式中用于直升机健康监控的实时振动告警系统的结构框图；
其中，1.振动监测子系统；2.飞行参数记录子系统；3.监测处理机；4.第一振动传感器；5.飞行参数采集记录器；6.第二振动传感器；7.数据卡；8.抗坠毁保护组件记录单元；9.告警控制盒；10.告警灯；11.维护设备；12.数据地面处理站；13.音频监控器；14.拾音器；15.转速传感器。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本具体实施方式提供了一种用于直升机健康监控的实时振动告警系统，如图1所示，包括振动监测子系统1、飞行参数记录子系统2。
其中，如图1所示，振动监测子系统1包括监测处理机3、振动告警组件、多个第一振动传感器4，第一振动传感器4实时采集直升机的第一振动信号并发送至监测处理机3。具体的，监测处理机3与第一振动传感器4之间双向连接，监测处理机3将恒流源激励信号输出给第一振动传感器4，第一振动传感器4将采集的振动信号发送给监测处理机3进行处理。
其中，如图1所示，振动监测子系统1经总线双向连接有飞行参数记录子系统2，飞行参数记录子系统2包括飞行参数采集记录器5、多个第二振动传感器6，第二振动传感器实时采集直升机的第二振动信号并发送至监测处理机。监测处理机3基于第一振动信号、第二振动信号、振动告警判断条件，形成并向振动告警组件输出告警信号，振动告警组件执行告警信号并将告警执行结果反馈至监测处理机3。
在本具体实施例中，第一振动传感器4有9个，分别在中间减速器上设置2个、在主减速器上设置3个、在发动机机舱上设置2个、在尾传输出端设置1个、在传动轴支座处设置1个。
在本发明的一个实施例中，监测处理机3内设有第一主计算机模块、第一振动信号处理模块、第二振动信号处理模块，第二振动信号处理模块接收第一振动信号并进行FFT计算后形成特征频率A1。
在本具体实施方式中，第二振动传感器6有3个，分别在前驾驶舱上设置1个、在后驾驶舱上设置1个、在尾梁减速器上设置1个。
在本发明的一个实施例中，飞行参数采集记录器5内设有第二主计算机模块和第三振动信号处理模块，第三振动信号处理模块接收第二振动信号并进行FFT计算后形成特征频率A2；第二主计算机模块将特征频率A2、飞行数据、第二振动信号打包并经RS 422A接口输出至第一主计算机模块。
更具体的，上述第一主计算机模块接收特征频率A1、特征频率A2并形成特征频率矩阵A＝[A1、A2]，且第一主计算机模块将特征频率矩阵A及飞行数据输出至第一振动信号处理模块；第一振动信号处理模块基于第一振动信号、第二振动信号、振动告警判断条件形成并输出告警信号。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，上述振动告警组件包括告警控制盒9，告警控制盒9的输出端并行连接有2个告警灯10。告警控制盒9接收告警信号，并向告警灯10输出开关量信号控制告警灯10进行告警、或提醒、或不告警操作，且告警控制盒9还用于形成并经RS 422A总线接口向监测处理机3输出告警执行结果。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，上述监测处理机3内还设有数据卡7，数据卡7接收并存储振动监测子系统1和飞行参数记录子系统2的数据。具体的，数据卡7存储的数据包括振动监测子系统1包括各设备BIT、第一振动信号、特征频率、告警信号、告警执行结果的数据，以及飞行参数记录子系统2包括飞行数据、第二振动信号的数据。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，上述飞行参数采集记录器2内设有抗坠毁保护组件记录单元8，抗坠毁保护组件记录单元8接收并存储振动监测子系统1和飞行参数记录子系统2的数据。具体的，抗坠毁保护组件记录单元8存储的数据包括振动监测子系统1的数据包括各设备BIT、第一振动信号、特征频率、告警信号、告警执行结果，以及飞行参数记录子系统2的数据包括飞行数据、第二振动信号。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，实时振动告警系统还包括维护设备11，维护设备11与监测处理机3通过维护接口连接，维护设备11用于向监测处理机3发送振动告警判断条件。具体的，上述振动告警判断条件包括振动告警阈值、告警开关信号。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，实时振动告警系统还包括数据地面处理站12，数据地面处理站12用于回放振动监测子系统包括各设备BIT、第一振动信号、特征频率、告警信号、告警执行结果的数据，以及回放飞行参数记录子系统包括飞行数据、第二振动信号的数据。
在本发明的一个优选实施例中，飞行参数记录子系统2内还设有音频监控器13及拾音器14，拾音器14用于采集舱音信号，音频监控器13接收舱音信号并将其输出至飞行参数采集记录器5。
在本发明的一个优选实施例中，振动监测子系统1内还设有转速传感器15，转速传感器15用于采集旋翼转速信号。
本发明通过对于直升机健康监控的实时振动告警系统进行设计，在振动监测子系统1和飞行参数记录子系统2分别设计振动传感器(第一振动传感器4和第二振动传感器6)，通过振动传感器对直升机不同位置的振动信号进行采集并及时发送至监测处理机3中对其进行分析，以降低虚警率提高振动警示准确度，确保直升机的飞行安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种用于直升机健康监控的实时振动告警系统，包括振动监测子系统、飞行参数记录子系统，其特征在于：所述振动监测子系统包括监测处理机、振动告警组件、多个第一振动传感器，所述第一振动传感器实时采集直升机的第一振动信号并发送至所述监测处理机，多个所述第一振动传感器分别设置在中间减速器、主减速器、发动机机舱、尾传输出端和传动轴支座上；
所述振动监测子系统经总线双向连接有所述飞行参数记录子系统，所述飞行参数记录子系统包括飞行参数采集记录器、多个第二振动传感器，所述第二振动传感器实时采集直升机的第二振动信号并发送至所述监测处理机，多个所述第二振动传感器分别设置在前驾驶舱、后驾驶舱和尾梁减速器上；所述飞行参数采集记录器内设有第二主计算机模块和第三振动信号处理模块，所述第三振动信号处理模块接收第二振动信号并进行FFT计算后形成特征频率A2；
所述监测处理机内设有第一主计算机模块、第一振动信号处理模块、第二振动信号处理模块；所述第二振动信号处理模块接收第一振动信号并进行FFT计算后形成特征频率A1；所述第二主计算机模块将特征频率A2、飞行数据、第二振动信号打包并输出至所述第一主计算机模块；所述第一主计算机模块接收特征频率A1、特征频率A2并形成特征频率矩阵A＝[A1、A2]，所述第一主计算机模块将特征频率矩阵A及飞行数据输出至所述第一振动信号处理模块；所述第一振动信号处理模块基于第一振动信号、第二振动信号、振动告警判断条件形成并输出告警信号，所述振动告警组件执行告警信号并将告警执行结果反馈至所述监测处理机。
2.根据权利要求1所述的实时振动告警系统，其特征在于：所述监测处理机内还设有数据卡，所述数据卡接收并存储所述振动监测子系统和所述飞行参数记录子系统的数据。
3.根据权利要求2所述的实时振动告警系统，其特征在于：所述飞行参数采集记录器内设有抗坠毁保护组件记录单元，所述抗坠毁保护组件记录单元接收并存储所述振动监测子系统和所述飞行参数记录子系统的数据。
4.根据权利要求1所述的实时振动告警系统，其特征在于：所述振动告警组件包括告警控制盒，所述告警控制盒的输出端并行连接有2个告警灯；
所述告警控制盒接收告警信号，并向所述告警灯输出开关量信号控制所述告警灯进行告警、或提醒、或不告警操作，且所述告警控制盒还用于形成并向所述监测处理机输出告警执行结果。
5.根据权利要求1所述的实时振动告警系统，其特征在于：实时振动告警系统还包括维护设备，所述维护设备与所述监测处理机连接，所述维护设备用于向所述监测处理机发送振动告警判断条件。
6.根据权利要求5所述的实时振动告警系统，其特征在于：所述振动告警判断条件包括振动告警阈值、告警开关信号。
7.根据权利要求1所述的实时振动告警系统，其特征在于：实时振动告警系统还包括数据地面处理站，所述数据地面处理站用于回放所述振动监测子系统包括各设备BIT、第一振动信号、特征频率、告警信号、告警执行结果的数据，以及回放所述飞行参数记录子系统包括飞行数据、第二振动信号的数据。
8.根据权利要求1～7任一项所述的实时振动告警系统，其特征在于：所述飞行参数记录子系统内还设有音频监控器及拾音器，所述拾音器用于采集舱音信号，所述音频监控器接收舱音信号并将其输出至所述飞行参数采集记录器。
9.根据权利要求1～7任一项所述的实时振动告警系统，其特征在于：所述振动监测子系统内还设有转速传感器，所述转速传感器用于采集旋翼转速信号。
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