CN114136613B - 一种用于发动机轴承工作状态的监测系统及在线监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于发动机轴承工作状态的监测系统及在线监测方法，监测系统包括读取天线、信号调理电路、传感器组，传感器组包括无源MEMS温度传感器、无源MEMS转速传感器、无源MEMS振动传感器，分别设置在轴承内圈、保持架上、轴承外圈上。在线监测方法包括获取温度信号、转速信号、振动信号输出至读取天线，读取天线向信号调理电路输出初始采集信号，信号调理电路对初始采集信号进行滤波调解、降噪、功率放大、分频处理、特征提取等后输出温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线，本发明能准确的获取发动机轴承的温度、震动、转速等参数的特征频率，提高监测数据的准确度。

Description

一种用于发动机轴承工作状态的监测系统及在线监测方法

技术领域

本发明涉及航空发动机轴承工作状态监测技术领域，具体为一种用于发动机轴承工作状态的监测系统及在线监测方法。

背景技术

航空发动机工作过程中，需要对其工作过程中轴承的温度、震动、转速等参数进行监测，以便于及时准确的掌握发动机的情况，以避免其在极端环境下，如：轴承在内圈温度过高(＞250℃)、保持架转速过快(＞10000rpm)、外圈振动过强(＞100g)等异常工况下工作，引起的轴承故障导致空中停车等情况，甚至严重影响飞行安全的问题。

随着先进航空发动机性能的逐渐提升，开展航空发动机轴承内圈温度、保持架转速、外圈振动参数同步精准测试技术等方面的研究有助于轴承故障监测及寿命预测，对保障飞行安全，防范重大事故发生具有十分重要的意义。

目前，对发动机轴承的温度、震动、转速等参数的监测时，由于轴承内圈和保持架都是高速转动的，且轴承内圈和保持架位置的温度高，传感器大多设置在轴承外圈外表面采集数据，通过对采集的数据进行反推对轴承温度和转速进行监测，其存在监测精度低，不利于轴承故障监测及寿命预测，很难准确掌握发动机的实际情况，存在飞行安全隐患问题。

发明内容

本发明的目的在于设计一种用于发动机轴承工作状态的监测系统及在线监测方法，监测系统通过对传感器进行设计使其能够在任何工况下都能够稳定的设置在轴承的不同位置，且通过无线连接的方式将其与天线连接进行数据的输送，确保采集数据的准确度；在线监测方法通过对信号调理电路进行设计，对采集的数据进行计算，准确的获取发动机轴承的温度、震动、转速等参数的特征频率，提高监测数据的准确度。

通过对监测系统及在线监测方法的设计及改进，能够实现对狭小空间内高温、高速、强振环境下轴承温－速－振多信息参数同步精准测试，以准确了解发动机的实际情况。

实现发明目的的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种用于发动机轴承工作状态的监测系统，包括读取天线、信号调理电路、传感器组。

其中，传感器组包括多个结构不同的无源MEMS传感器，无源MEMS传感器包括无源MEMS温度传感器、无源MEMS转速传感器、无源MEMS振动传感器，无源MEMS温度传感器设置在轴承内圈上，无源MEMS转速传感器设置在保持架上，无源MEMS振动传感器设置在轴承外圈上。

其中，读取天线经电磁耦合方式与无源MEMS温度传感器、无源MEMS转速传感器、无源MEMS振动传感器无线通讯连接，获取无源MEMS温度传感器采集的温度信号、无源MEMS转速传感器采集的转动信号、无源MEMS振动传感器采集的振动信号后形成初始采集信号；读取天线与信号调理电路连接，信号调理电路对读取天线输出的初始采集信号进行处理，获取发动机轴承工作状态输出曲线，发动机轴承工作状态输出曲线包括转速输出曲线、振动输出曲线、温度输出曲线。

本发明通过对监测系统进行设计，特别是针对监测发动机轴承工作状态的传感器进行设计，通过多个传感器形成传感器组，将传感器分别设置在发动机轴承的不同位置以直接获取发动机轴承的温度信号、转速信号、振动信号等信号，解决了传统的将传感器设置在发动机轴承外部获取间接数据然后再经算法计算，影响检测数据精度的问题。同时，本发明的传感器采用无源MEMS传感器，其读取天线通过电磁耦合方式与各个传感器无线通讯连接获取各个传感器获取的信号后形成初始采集信号，避免因需要使用电缆而导致的传感器不便或无法安装在发动机轴承内圈或保持架上的问题。

进一步的，由于各无源MEMS传感器需要设定在发动机轴承上的不同位置，且在发动机工作过程中，各无源MEMS传感器处于高温－高旋－强振环境，为了避免无源MEMS传感器在发动机工作过程中出现高温损坏、高璇/强振掉落等问题，本发明对无源MEMS传感器进行设计，使得上述无源MEMS传感器包括依次设置的NiCrAlY/Al₂O₃陶瓷过渡层、Ta₂O₅陶瓷绝缘层、Au功能层、Ta₂O₅陶瓷绝缘层、Al₂O₃陶瓷/ZrB₂-SiC陶瓷/Al₂O₃陶瓷保护层。根据无源MEMS传感器的类型的不同，其Au功能层和NiCrAlY/Al₂O₃陶瓷过渡层有不同，例如无源MEMS温度传感器设置在轴承内圈上，因此其Au功能层内含有测温结构，且NiCrAlY/Al₂O₃陶瓷过渡层与轴承内圈的材质相同或接近，其能够确保无源MEMS传感器固定在轴承内圈上，并在发动机工作过程中，无源MEMS传感器能够承受较高的问题，且由两者材质接近其几乎不会出现脱落的问题。

更进一步的，多个无源MEMS传感器分别经溅射工艺固定在发动机轴承的轴承内圈、或保持架、或轴承外圈表面。

更进一步的，无源MEMS传感器的Au功能层内设有LC谐振回路，LC谐振回路由等效为电感线圈与寄生电容串联形成。

进一步的，上述信号调理电路包括环形器、滤波器、解调器、中控逻辑单元、分频电路、功率放大器、特征提取模块，中控逻辑单元接收经滤波调解、降噪、功率放大处理的信号，并将其输出至特征提取模块进行EMD特征提取及IMF分量筛选重构，输出发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

更进一步的，上述监测系统还包括与信号调理电路连接的上位机，上位机用于显示和存储发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

第二方面，本发明提供了一种用于发动机轴承工作状态的在线监测方法，采用第一方面的监测系统对发动机轴承的转速、温度、振动参数检测，包括以下步骤：

S1、发动机轴承工作，无源MEMS温度传感器获取轴承内圈的温度信号、无源MEMS转速传感器获取保持架的转速信号、无源MEMS振动传感器获取轴承的振动信号；

S2、读取天线经电磁耦合的方式获取温度信号、转速信号、振动信号，形成并输出初始采集信号；

S3、信号调理电路接收初始采集信号并对初始采集信号进行滤波调解、降噪、功率放大处理，获得初级输出曲线；

S4、基于IMF分量筛选重构方法，对初级输出曲线进行分频处理，获得温度初级输出曲线、转速初级输出曲线、振动初级输出曲线；

S5、基于EMD特征提取方法，分别对温度初级输出曲线、转速初级输出曲线、振动初级输出曲线处理，输出发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

本发明发动机轴承工作状态的监测方法的原理是：首先，通过不同类型的无源MEMS传感器分别获取发动机轴承的温度信号、转速信号、振动信号，读取天线经电磁耦合的方式(也可称之为射频无线传输方法)获取各信号并获得初始采集信号；其次，信号调理电路接收对接收的初始采集信号进行初步处理，经IMF分量筛选重构方法将信号分成转速初级输出曲线、温度初级输出曲线、振动初级输出曲线；最后，通过EMD特征提取方法分别对各个初级输出曲线进行处理获取最终的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。本发明的方法能够实时准确的获取发动机轴承在工作时的振动、温度、转速的参数。

进一步的，上述步骤中S5中EMD特征提取方法为：

S501、基于狭小空间多物理场交叉干扰理论模型，以发动机轴承的LC回路谐振频率为因变量，以无源MEMS传感器特征频率和耦合系数为自变量，推导函数关系式；

S503、基于平面螺旋电感模型和热-速-振耦合敏感模型，获得依电感尺寸仿真的耦合系数以及采集的含有无源MEMS传感器特征频率的信号数据，求解获得LC回路的谐振频率；

S504、将利用解算模型求得的LC回路谐振频率值与理论分析数据、实测得到的特征频率进行对比修正获得修正系数，得到多构件参数同步精准提取解算模型，并计算发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过对传感器组进行设计，使得传感器组包括多个不同的无源MEMS传感器，将无源MEMS传感器分别固定到发动机轴承的不同部件上能够直接获取各部件的参数，同时将无源MEMS传感器与读取天线经电磁耦合方式无线通讯连接，能够简化监测系统的结果，且避免因电缆的因素导致无法固定无源MEMS传感器的问题。

2.通过对各个无源MEMS传感器进行设计，使其材质与固定到发动机轴承不同部件的材质相同或接近，且通过磁控溅射工艺将其沉积在轴承表面，具有质量小、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优点，由于无源MEMS传感器与固定其不同部件的材质接近或相同，因此在固定后基本不会出现脱落的现象，确保监测系统的正常运行，且几乎不影响航空发动机轴承的正常运行。

3.本发明的在线监测方法能够实时获取发动机轴承的温度、振动、转速情况，且通过IMF分量筛选重构方法和EMD特征提取方法能够准确的获取发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线，提高系统的监测精度。

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为实施例1中发动机轴承工作状态的监测系统的系统框图；

图2为实施例2中发动机轴承工作状态的在线监测方法的流程图；

图3为具体实施方式中航空发动机轴承的温度、转速、振动的同步精准提取解算方法；

图4为具体实施方式中航空发动机轴承在不同温度、转速、振动环境下输出信号电压幅值随时间周期性变化波形；

其中，1.读取天线；2.信号调理电路；2－1.环形器；2－2.调解器；2－3.中控逻辑单元；2－4.分频电路；2－5.功率放大器；2－6.特征提取模块；3.传感器组；3－1.无源MEMS温度传感器；3－3.无源MEMS转速传感器；3－3.无源MEMS振动传感器；4.上位机。

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。

实施例1：

本实施例提供了一种监测系统，用于发动机轴承工作状态的实时监测，如图1所示，监测系统包括读取天线1、信号调理电路2、传感器组3。

其中，如图1所示，传感器组3包括多个结构不同的无源MEMS传感器，具体的，无源MEMS传感器包括无源MEMS温度传感器3－1、无源MEMS转速传感器3－2、无源MEMS振动传感器3－3，无源MEMS温度传感器3－1设置在轴承内圈上，用于测定轴承内圈表面的温度数据；无源MEMS转速传感器设置在保持架上，用于测定保持架的转速数据；无源MEMS振动传感器设置在轴承外圈上，用于测定轴承外圈的振动数据。

进一步的，由于各无源MEMS传感器需要设定在发动机轴承上的不同位置，且在发动机工作过程中，各无源MEMS传感器处于高温－高旋－强振环境，为了避免无源MEMS传感器在发动机工作过程中出现高温损坏、高璇/强振掉落等问题，本发明对无源MEMS传感器进行设计。使得上述无源MEMS传感器包括依次设置的NiCrAlY/Al₂O₃陶瓷过渡层、Ta₂O₅陶瓷绝缘层、Au功能层、Ta₂O₅陶瓷绝缘层、Al₂O₃陶瓷/ZrB₂-SiC陶瓷/Al₂O₃陶瓷保护层，上述各绝缘层可提高Au功能层的电性能特性，Al₂O₃陶瓷/ZrB₂-SiC陶瓷/Al₂O₃陶瓷保护层可防止恶劣环境对Au功能层的氧化及腐蚀。

作为对上述无源MEMS传感器的改进，在无源MEMS传感器的一种优选实施例中，无源MEMS传感器可以优选采用溅射工艺固定在发动机轴承的轴承内圈、或保持架、或轴承外圈表面，当然也可采用其他现有的方式例如粘接、卡结等固定的方式固定。

作为对上述无源MEMS传感器的改进，在无源MEMS传感器的一种优选实施例中，上述无源MEMS传感器的Au功能层内设有LC谐振回路，LC谐振回路由等效为电感线圈与寄生电容串联形成。无源MEMS传感器能够在高温-高旋-强振环境中稳定的工作，其自身电感线圈与寄生电容串联等效为LC谐振回路，用于感知轴承外圈振动、或保持架转速、或内圈温度的参数变化。

根据传感器组内无源MEMS传感器的类型的不同，其Au功能层和NiCrAlY/Al₂O₃陶瓷过渡层有不同，例如无源MEMS温度传感器设置在轴承内圈上，因此其Au功能层用于实现特征信号的原位拾取，因此内设有测温结构；NiCrAlY/Al₂O₃陶瓷过渡层与轴承内圈的材质相同或接近，其能提高与轴承基底的粘附性能，确保无源MEMS传感器固定在轴承内圈上，在发动机工作过程中无源MEMS传感器能够承受较高的问题，且由两者材质接近其几乎不会出现脱落的问题。无源MEMS转速传感器和无源MEMS振动传感器的结构与无源MEMS温度传感器的结构类似，根据检测的数据和发动机不同部件的材质的不同，Au功能层和NiCrAlY/Al₂O₃陶瓷过渡层略微有不同。

作为对无源MEMS传感器的改进，由于无源MEMS传感器没有与任何部件连线了，其可以通过读取天线1提供电能以确保其正常工作。具体的，读取天线1通过线性扫频激励源提供能量，实现电感线圈与读取天线之间能量传输。

其中，如图1所示，读取天线1经电磁耦合方式与无源MEMS温度传感器3－1、无源MEMS转速传感器3－2、无源MEMS振动传感器3－3无线通讯连接，读取天线1获取无源MEMS温度传感器3－1采集的温度信号、无源MEMS转速传感器3－2采集的转动信号、无源MEMS振动传感器3－3采集的振动信号后形成初始采集信号。具体的，当三个无源MEMS传感器与读取天线1的读取线圈耦合时，读取线圈端阻抗相位曲线出现三个波谷，因此可通过追踪多个相位波谷点所对应的频率值来实现多参数的测量。

其中，如图1所示，读取天线1与信号调理电路2连接，信号调理电路对读取天线输出的初始采集信号进行处理，获取发动机轴承工作状态输出曲线，发动机轴承工作状态输出曲线包括转速输出曲线、振动输出曲线、温度输出曲线。

其中，如图1所示，上述信号调理电路2包括环形器2－1、滤波器(附图未画出)、解调器2－2、中控逻辑单元2－3、分频电路2－4、功率放大器2－5、特征提取模块2－6，中控逻辑单元2－3接收经滤波调解、降噪、功率放大处理后获得含轻微噪声干扰的的信号，并将其输出至特征提取模块2－6进行EMD特征提取及IMF分量筛选重构，输出发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

其中，如图1所示，上述监测系统还包括与信号调理电路2连接的上位机4，上位机4用于显示和存储发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

本发明通过对监测系统进行设计，特别是针对监测发动机轴承工作状态的传感器进行设计，通过多个传感器形成传感器组3，将传感器分别设置在发动机轴承的不同位置以直接获取发动机轴承的温度信号、转速信号、振动信号等信号，解决了传统的将传感器设置在发动机轴承外部获取间接数据然后再经算法计算，影响检测数据精度的问题。同时，本发明的传感器采用无源MEMS传感器，其读取天线1通过电磁耦合方式与各个传感器无线通讯连接获取各个传感器获取的信号后形成初始采集信号，避免因需要使用电缆而导致的传感器不便或无法安装在发动机轴承内圈或保持架上的问题。

实施例2：

本实施例提供了一种用于发动机轴承工作状态的在线监测方法，采用实施例1的监测系统对发动机轴承的转速、温度、振动参数检测，如图2所示，在线监测方法包括以下步骤：

S1、发动机轴承工作，无源MEMS温度传感器获取轴承内圈的温度信号、无源MEMS转速传感器获取保持架的转速信号、无源MEMS振动传感器获取轴承的振动信号。

具体的，无源MEMS温度传感器通过溅射工艺固定在轴承内圈表面，可以通过其Au功能层内实时获取轴承内圈的温度信号；无源MEMS转速传感器通过溅射工艺设置在保持架上，可以通过其Au功能层实时获取保持架的转速信号；无源MEMS振动传感器设置在轴承外圈上，可以通过其Au功能层实时获取振动信号；其中，不同无源MEMS传感器的Au功能层内均设有由自身电感线圈与寄生电容串联等效为LC谐振回路，其主要用来感知并获取转速、温度、振动的信号。

S2、读取天线经电磁耦合的方式获取温度信号、转速信号、振动信号，形成并输出初始采集信号。

S3、信号调理电路接收初始采集信号并对初始采集信号进行滤波调解、降噪、功率放大处理，获得初级输出曲线。

具体的，初始采集信号为发动机轴承的实际信号参数，其可能存在噪音、杂质、信号可也能比较弱，其均不利于后期的处理，因此需要对其进行滤波调解、降噪、功率放大等处理，以便于后端的处理。

S4、基于IMF分量筛选重构方法，对初级输出曲线进行分频处理，获得温度初级输出曲线、转速初级输出曲线、振动初级输出曲线。

具体，由于初级输出曲线内同时含有温度、振动、转速信息，需要将其区分，因此通过于IMF分量筛选重构方法对其进行分频处理，分别获得温度初级输出曲线、转速初级输出曲线、振动初级输出曲线，

S5、基于EMD特征提取方法，分别对温度初级输出曲线、转速初级输出曲线、振动初级输出曲线处理，输出发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

具体的，EMD特征提取方法为：

S501、基于狭小空间多物理场交叉干扰理论模型，以发动机轴承的LC回路谐振频率为因变量，以无源MEMS传感器特征频率和耦合系数为自变量，推导函数关系式；

S503、基于平面螺旋电感模型和热-速-振耦合敏感模型，获得依电感尺寸仿真的耦合系数以及采集的含有无源MEMS传感器特征频率的信号数据，求解获得LC回路的谐振频率；

S504、将利用解算模型求得的LC回路谐振频率值与理论分析数据、实测得到的特征频率进行对比修正获得修正系数，得到多构件参数同步精准提取解算模型，并计算发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

本发明发动机轴承工作状态的监测方法的原理是：首先，通过不同类型的无源MEMS传感器分别获取发动机轴承的温度信号、转速信号、振动信号，读取天线经电磁耦合的方式(也可称之为射频无线传输方法)获取各信号并获得初始采集信号；其次，信号调理电路接收对接收的初始采集信号进行初步处理，经IMF分量筛选重构方法将信号分成转速初级输出曲线、温度初级输出曲线、振动初级输出曲线；最后，通过EMD特征提取方法分别对各个初级输出曲线进行处理获取最终的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。本发明的方法能够实时准确的获取发动机轴承在工作时的振动、温度、转速的参数。

以下通过具体的实例对上述发动机轴承工作状态的在线监测方法机进行说明：

首先，在高温、高速、强振环境下，三个无源MEMS传感器实时获取温度信号、振动信号、转速信号，三个无源MEMS传感器同时与读取天线1进行电磁耦合获得初始采集信号，初始采集信号通过无线非接触方式或有线方式传输至信号调理电路；

其次，信号调理电路对初始采集信号进行初步处理得到初级输出曲线；

再次，采用IMF分量筛选重构方法对初级输出曲线处理，获取温度初级输出曲线、转速初级输出曲线、振动初级输出曲线。

最后，采用EMD特征提取方法对温度初级输出曲线、转速初级输出曲线、振动初级输出曲线处理，获得发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

具体的，如图3所示，为航空发动机轴承的温度、转速、振动的同步精准提取解算方法。依据LC回路等效电路模型分析，得到电感线圈的阻抗表达式、自谐振频率、品质因数Q以及平面螺旋线圈的电感值L_i；综合电感线圈金属导体厚度t，导线间距s，导线间隙总长度l；综合得出电感线圈的交流电阻R_ioc；基于狭小空间多物理场交叉干扰理论模型，推导获得LC回路谐振频率f₁₀、f₂₀、f₃₀为因变量，无源MEMS传感器多参数特征频率f₁、f₂、f₃以及耦合系数M₁₂、M₁₃、M₂₃为自变量的函数关系式；借助ADS、HFSS、MATLAB等软件研究热-速-振耦合敏感模型，得到依具体电感尺寸参数计算仿真得到的耦合系数M₁₂、M₁₃、M₂₃以及实测得到的传感器特征频率f₁、f₂、f₃到解算模型中，求解得到LC回路的谐振频率f₁₀、f₂₀、f₃₀；将LC回路谐振频率值与理论分析数据、实测得到的特征频率进行对比修正，获得相应的修正系数，验证解算模型的准确性，得到多构件参数同步精准提取解算模型。需要说明的是，上述f₁、f₁₀、M₁₂对应的是无源MEMS振动传感器；f₂、f₂₀、M₂₂对应的是无源MEMS温度传感器；f₃、f₃₀、M₃₂对应的是无源MEMS转速传感器。

如图4所示，为经本发明方法获得发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线示意图，根据曲线变化可知航空发动机轴承在不同温度、转速、振动环境下输出信号电压幅值随时间周期性变化波形为：谐振频率随轴承内圈工况温度升高而减小，输出电压－时间温度输出曲线随温度升高而降低，信号周期稳定不变；输出电压－时间转速输出曲线随保持架转速增大而周期变小，输出电压稳定不变；输出电压－时间振动输出曲线随轴承外圈振动加速度增大而输出电压变大，信号周期稳定不变。

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 (6)

1.一种用于发动机轴承工作状态的监测系统，包括读取天线、信号调理电路、传感器组，其特征在于：所述传感器组包括多个结构不同的无源MEMS传感器，所述无源MEMS传感器包括依次设置的NiCrAlY/Al₂O₃陶瓷过渡层、Ta₂O₅陶瓷绝缘层、Au功能层、Ta₂O₅陶瓷绝缘层、Al₂O₃陶瓷/ZrB₂-SiC陶瓷/Al₂O₃陶瓷保护层，所述Au功能层内设有LC谐振回路，且所述LC谐振回路由等效为电感线圈与寄生电容串联形成；

所述无源MEMS传感器包括无源MEMS温度传感器、无源MEMS转速传感器、无源MEMS振动传感器，所述无源MEMS温度传感器设置在轴承内圈上，所述无源MEMS转速传感器设置在保持架上，所述无源MEMS振动传感器设置在轴承外圈上；

所述读取天线经电磁耦合方式与所述无源MEMS温度传感器、所述无源MEMS转速传感器、所述无源MEMS振动传感器无线通讯连接，获取所述无源MEMS温度传感器采集的温度信号、所述无源MEMS转速传感器采集的转动信号、所述无源MEMS振动传感器采集的振动信号后形成初始采集信号；

所述读取天线与所述信号调理电路连接，所述信号调理电路对所述读取天线输出的初始采集信号进行处理，获取发动机轴承工作状态输出曲线，所述发动机轴承工作状态输出曲线包括转速输出曲线、振动输出曲线、温度输出曲线。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述无源MEMS传感器经溅射工艺固定在发动机轴承的轴承内圈、或保持架、或轴承外圈表面。

3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述信号调理电路包括环形器、滤波器、解调器、中控逻辑单元、分频电路、功率放大器、特征提取模块；

所述中控逻辑单元接收经滤波调解、降噪、功率放大处理的信号，并将其输出至特征提取模块进行EMD特征提取及IMF分量筛选重构，输出发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

4.根据权利要求3所述的监测系统，其特征在于：监测系统还包括与所述信号调理电路连接的上位机，所述上位机用于显示和存储发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

5.一种用于发动机轴承工作状态的在线监测方法，采用权利要求1～4任一项所述的监测系统对发动机轴承的转速、温度、振动参数检测，其特征在于，包括以下步骤：

S1、发动机轴承工作，无源MEMS温度传感器获取轴承内圈的温度信号、无源MEMS转速传感器获取保持架的转速信号、无源MEMS振动传感器获取轴承的振动信号；

S2、读取天线经电磁耦合的方式获取温度信号、转速信号、振动信号，形成并输出初始采集信号；

S3、信号调理电路接收初始采集信号并对初始采集信号进行滤波调解、降噪、功率放大处理，获得初级输出曲线；

S4、基于IMF分量筛选重构方法，对初级输出曲线进行分频处理，获得温度初级输出曲线、转速初级输出曲线、振动初级输出曲线；

S5、基于EMD特征提取方法，分别对温度初级输出曲线、转速初级输出曲线、振动初级输出曲线处理，输出发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

6.根据权利要求5所述的在线监测方法，其特征在于：步骤中S5中EMD特征提取方法为：

S501、基于狭小空间多物理场交叉干扰理论模型，以发动机轴承的LC回路谐振频率为因变量，以无源MEMS传感器特征频率和耦合系数为自变量，推导函数关系式；

S503、基于平面螺旋电感模型和热-速-振耦合敏感模型，获得依电感尺寸仿真的耦合系数以及采集的含有无源MEMS传感器特征频率的信号数据，求解获得LC回路的谐振频率；

S504、将利用解算模型求得的LC回路谐振频率值与理论分析数据、实测得到的特征频率进行对比修正获得修正系数，得到多构件参数同步精准提取解算模型，并计算发动机轴承的温度输出曲线、转速输出曲线、振动输出曲线。

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