CN202501918U - 一种手持式直升机振动信号测试分析设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手持式直升机振动信号测试分析设备，它包括上壳体（７）和下壳体（４），其特征在于所述上壳体（7）的正面上有触摸屏（6）和按键（9）；下壳体（4）上装有触摸笔（2），其侧面上有一路转速通道（１１）、四路振动通道（１０）和一路通讯/充电通道（１２）；在上壳体（７）和下壳体（４）组成的壳体内安装嵌入式平台及数据采集板卡（5）和电池（3）；采用嵌入式ARM处理器、FPGA以及DSP技术，实现振动信号采集接口、数据实时通讯、数据同步显示的一体化硬件电路设计，确保了振动测量设备的小型化设计，可手持携带使用；并且在软件设计上实现了故障判别的自动化，通过设备组态软件，可实现测试对象、测点、传感器、分析参数等的通用化配置，满足不同机型的测振要求。

Description

一种手持式直升机振动信号测试分析设备

技术领域：

本实用新型涉及直升机振动测试领域，具体地讲是一种手持式直升机振动信号测试分析设备。

背景技术：

目前针对不同机型研制的直升机振动测试设备，绝大多数是基于工控机的PCI总线、ISA总线、VXE总线以及PC104总线等数据采集模板，涉及处理器、存储器、A/D采集、I/O模板等多个独立板卡，数量多，使得设备集成化程度低，体积大，不方便外场携带使用，扩展性也不强。另外，现有的设备通用化与智能化程度低，无法实现对直升机部件故障判别的自动化，并且无法满足不同机型的测振要求。

发明内容：

本实用新型的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种手持式直升机振动信号测试分析设备，主要解决现有的直升机振动测试设备集成化程度低、体积大、不方便外场携带使用、扩展性不强及智能化程度低等问题。

本实用新型的技术方案是：一种手持式直升机振动信号测试分析设备，它包括上壳体和下壳体，其特殊之处在于所述上壳体的正面上有触摸屏和按键，以提供触摸屏以及按键两种操作方式；下壳体上装有触摸笔，其侧面上有一路转速通道可采集转速信号、四路振动通道可同时采集四路振动信号、一路通讯/充电通道可分别用220V交流电或28V直流电供电电源对设备锂电池充电，并可兼用数据通讯传输功能；在上壳体和下壳体组成的壳体内安装嵌入式平台、数据采集板卡和电池；

嵌入式平台上设有ARM嵌入式处理器PXA255，ARM嵌入式处理器PXA255通过LCD控制器与LCD显示屏连接，通过USB接口与USB设备连接，通过总线与数据采集模块接口连接，通过FLASH控制器和SDRAM控制器分别与FLASH存储器和SDRAM存储器连接，通过线路与电源连接；

数据采集板卡上设数据采集模块，数据采集模块由现场可编程逻辑门阵列FPGA、AD转换器和DSP数字信号处理器组成，A/D转换器的信号输入接口与信号调整模块连接，A/D转换器的SPI接口与FPGA连接，用于数据传输，FPGA与DSP数字信号处理器之间采用16位并行总线连接，FPGA与ARM之间同样通过16位并行总线进行连接；

所述壳体上还设减震套和软提带。

本实用新型所述的一种手持式直升机振动信号测试分析设备与已有技术相比具有如下积极效果：采用嵌入式ARM处理器、FPGA以及DSP技术，实现振动信号采集接口、数据实时通讯、数据同步显示的一体化硬件电路设计，确保了振动测量设备的小型化设计，可手持携带使用；并且在软件设计上实现了故障判别的自动化，通过设备组态软件，可实现测试对象、测点、传感器、分析参数等的通用化配置，满足不同机型的测振要求。

附图说明：

图１为本实用新型的结构示意图；

图２为图１的分解结构示意图；

图３是本实用新型的硬件总体组成原理图；

图４是嵌入式平台结构框图；

图５是数据采集模块框图；

图６是软件功能图。

具体实施方式：

为了更好地理解与实施，下面结合附图给出具体实施例详细说明本实用新型。

实施例１，参见图１、２、３、４、５，加工制成上壳体７和下壳体４，由上壳体７和下壳体４组成的设备壳体尺寸为208mm×146mm×50mm，壳体上装有减震套1、软提带8；在上壳体7的正面上有触摸屏6和按键9以提供触摸屏以及按键两种操作方式；下壳体4上装有触摸笔2，其侧面上有一路转速通道11可采集转速信号、四路振动通道10可同时采集四路振动信号、一路通讯/充电通道12可分别用220V交流电或28V直流电供电电源对设备锂电池充电，并可兼用数据通讯传输功能；在壳体内安装嵌入式平台及数据采集板卡5、以及电池3；

嵌入式平台设有ARM嵌入式处理器PXA255　13， ARM嵌入式处理器PXA255　１３通过LCD控制器１４与LCD显示屏１５连接，通过USB接口１６与USB设备１７连接，通过总线１８与数据采集模块接口１９连接，通过FLASH控制器和SDRAM控制器２０分别与FLASH存储器２１和SDRAM存储器２２连接，通过线路与电源２３连接；

数据采集板卡上有数据采集模块，数据采集模块由现场可编程逻辑门阵列FPGA24、AD转换器26和DSP数字信号处理器２７等组成， A/D转换器26选用AD7671，AD7671的信号输入接口与信号调整模块25连接，AD7671的SPI接口连接到FPGA24用于数据传输；FPGA24与DSP数字信号处理器２７之间采用16位并行总线连接，FPGA24与ARM 13之间同样通过16位并行总线进行连接。

本实用新型所述的一种手持式直升机振动信号测试分析设备，其工作原理，将外部信号线接口与数据采集板卡提供的1路转速通道及4路振动通道进行连接，接通电源，通过触摸屏或按键启动数据采集功能后，并对数据进行处理、显示、存储及分析与诊断。在采集卡FPGA和ARM的控制下完成振动信号和转速信号的测量。对于转速信号，被信号调理电路调理成标准方波信号，直接送入FPGA，由FPGA内电子计数器计数测量。对于4路振动信号，经过放大、一次积分电路后，由4片A/D并行采集。A/D的SPI接口连接到FPGA用于数据传输。FPGA与DSP之间采用16位并行总线连接，FPGA与ARM之间同样通过16位并行总线进行连接。ARM通过A/D接口模块对A/D的工作进行控制，A/D转换后的数据通过SPI接口进入FPGA的FIFO，再传递到DSP进行抗混滤波处理，同时FPGA对ARM产生DMA中断，等待ARM读取数据。ARM对数据进行处理、显示、存储及分析。

本实用新型所述的一种手持式直升机振动信号测试分析设备，其软件功能如图６所示，包括如下几方面：

设备的嵌入式软件是基于Windows CE操作系统开发的。

1）直升机振动信号滤波处理

采用了运用前端的模拟抗混滤波和后端的过采样数字抗混滤波、基于最大差异延展的非线性信号降噪的组合滤波，有效解决了直升机振动信号测试的滤波降噪问题。

2）振动数据管理及分析

该模块是对已采集存储的数据文件进行管理与回放分析。数据管理包括文件排列、数据回放、文件删除等功能。数据分析包括转速历程监控、振动时域波形/频域谱分析、振动-转速显示等功能。具有部件故障自动判别功能，能够监视发动机及动部件的健康状况。

3）系统设置

采用软件组态设置设计思想，实现了设备的通用性，满足不同机型的测振要求。该模块包括组态设置、传感器设置、分析参数设置等功能。

组态设置

根据直升机型号和测试需求进行组态设置、包括直升机振动测点名称、振动报警值、振动值类型、测量通道量程设置、工程单位设置等。

传感器设置

编辑传感器库，即输入传感器的类型、传感器编号以及传感器的灵敏度。

分析参数

根据直升机不同测试类型（动部件测试、发动机测试、整机测试），分别设置振动采集的采样频率、频谱分析的谱线数等。

Claims (2)

1. 一种手持式直升机振动信号测试分析设备，它包括上壳体（７）和下壳体（４），其特征在于所述上壳体（7）的正面上有触摸屏（6）和按键（9）；下壳体（4）上装有触摸笔（2），其侧面上有一路转速通道（１１）、四路振动通道（１０）和一路通讯/充电通道（１２）；在上壳体（７）和下壳体（４）组成的壳体内安装嵌入式平台及数据采集板卡（5）和电池（3）；

嵌入式平台包括ARM嵌入式处理器PXA255（１３），ARM嵌入式处理器PXA255（１３）通过LCD控制器（１４）与LCD显示屏（１５）连接，通过USB接口（１６）与USB设备（１７）连接，通过总线（１８）与数据采集模块接口（１９）连接，通过FLASH控制器和SDRAM控制器（２０）分别与FLASH存储器（２１）和SDRAM存储器（２２）连接，通过线路与电源（２３）连接；

数据采集板卡上设数据采集模块，数据采集模块由现场可编程逻辑门阵列FPGA（２４）、AD转换器（２６）和DSP数字信号处理器（２７）组成，A/D转换器（２６）的信号输入接口与信号调整模块（25）连接，A/D转换器（２６）的SPI接口与FPGA（２４）连接， FPGA（２４）与DSP数字信号处理器（２７）之间采用16位并行总线连接，FPGA（２４）与ARM（13）之间同样通过16位并行总线进行连接。

2.根据权利要求１所述的一种手持式直升机振动信号测试分析设备，其特征在于所述的壳体上设减震套（1）和软提带（8）。

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