RU114168U1

RU114168U1 - SYSTEM OF PRE-FLIGHT CONTROL OF THE STATE OF VIBRATION MEASURING EQUIPMENT ON THE BOARD OF THE AIRCRAFT

Info

Publication number: RU114168U1
Application number: RU2011150836/28U
Authority: RU
Inventors: Эдуард Григорьевич Левтеев; Николай Александрович Моисеев; Ирина Владиславовна Гвиздон; Ирина Валентиновна Васильева; Михаил Григорьевич Савицкий; Татьяна Викторовна Конина
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-03-10

Abstract

Система предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры на борту летательного аппарата, содержащая блок вибрационных воздействий, последовательно связанные виброизмерительные датчики, средства сбора и регистрации данных, средства хранения данных, носитель информации, переносной блок аппаратно-программных средств, включающий модуль перезаписи, распаковки и сохранения данных вибрационных воздействий, модуль формирования задания для графического отображения данных, модуль чтения и преобразования исходных данных, модуль графического отображения данных, модуль интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных, модуль математического преобразования данных, модуль статистической обработки данных, модуль формирования отчетных документов, отличающаяся тем, что в качестве блока вибрационных воздействий используют, например, двигатель летательного аппарата, также последовательно связанные виброизмерительные датчики, средства сбора и регистрации данных, средства хранения данных объединены в бортовую систему сбора данных, также в систему предполетного контроля введены модуль сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик, модуль принятия решения о продолжении летных испытаний, наряду с этим модуль интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных реализует графический интерфейс пользователя, предоставляющий возможность многооконного режима работы с множеством различных анализируемых вибропараметров, при этом к выходу модуля перезаписи, распаковки и сохранения данных вибрационных воздействий последовательно подключены модуль ф� A system for pre-flight monitoring of the state of vibration measuring equipment on board an aircraft, containing a vibration action unit, sequentially connected vibration measuring sensors, data collection and recording means, data storage media, a storage medium, a portable hardware and software unit, including a module for rewriting, unpacking and storing vibration data influences, a module for generating a task for graphic display of data, a module for reading and transforming initial data, a module for graphic display of data, a module for interactive interaction with a graphic representation of data, a module for mathematical transformation of data, a module for statistical data processing, a module for generating reporting documents, characterized in that in as a block of vibration effects, for example, an aircraft engine is used, also sequentially connected vibration measuring sensors, data collection and recording means, storage means data are integrated into the on-board data collection system, a module for comparative assessment of the obtained vibration characteristics, a module for making a decision on the continuation of flight tests, along with this, the module for interactive interaction with graphical data presentation implements a graphical user interface providing the possibility of a multi-window mode of operation with a variety of different analyzed vibration parameters, while the output of the module for rewriting, unpacking and saving vibration data is connected in series with the module f�

Description

Полезная модель относится к средствам контроля виброизмерительной аппаратуры и может быть использована для предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры на борту летательного аппарата.The utility model relates to means for controlling vibration measuring equipment and can be used for pre-flight monitoring of the state of vibration measuring equipment on board an aircraft.

Известна система IADS фирмы SYMVIONICS, которая содержит единый пакет программного обеспечения для отображения и анализа данных в реальном времени и в период послеполетной обработки. Используя интерактивный интерфейс, пользователь может легко настраивать отображение, описание параметров, опции анализа и прочие установки. Программное обеспечение включает в себя несколько компонентов, в частности, клиентский пакет, содержащий средства отображения данных, процедуры анализа и обработки данных; сервер архива и накопления данных и др.The well-known IADS system of SYMVIONICS company, which contains a single software package for displaying and analyzing data in real time and in the period of post-flight processing. Using an interactive interface, the user can easily customize the display, description of parameters, analysis options and other settings. The software includes several components, in particular, a client package containing data display tools, data analysis and processing procedures; archive server and data storage, etc.

Указанная система имеет широкий спектр функциональных возможностей, однако для оперативного предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры нерационально использовать дорогой и громоздкий программный комплекс.The specified system has a wide range of functionality, however, for the operational pre-flight monitoring of the state of vibration measuring equipment, it is irrational to use an expensive and cumbersome software package.

Известна автоматизированная система проверки виброизмерительных приборов, «Организация автоматизированной системы проверки виброизмерительных приборов (ВП)» Сборник материалов 111 Международной, Научно - технической конференции. - Новополоцк 2004.С.292-295, содержащая вибрационный контроллер, осуществляющий формирование вибрационного управляющего сигнала, ввод и аналого-цифровое преобразование сигналов, поступающих от образцового и проверяемого ВП; переносную ЭВМ Intel архитектуры; согласующий усилитель и электродинамический вибростенд; образцовый ВП «Брюль & Къер»; программное обеспечение для поддержки процедур проведения поверки, обработки и документирования результатов в лабораторных и производственных условиях. Однако система позволяет определить коэффициент преобразования датчика, его амплитудную и амплитудно-частотную характеристики методом сравнения только при наличии образцового и проверяемого ВП.Known automated system for checking vibration measuring devices, "Organization of an automated system for checking vibration measuring devices (VP)" Proceedings of the 111th International, Scientific and Technical Conference. - Novopolotsk 2004.S.292-295, containing a vibration controller that generates a vibrational control signal, input and analog-to-digital conversion of signals from an exemplary and verified VP; Intel laptop architecture; matching amplifier and electrodynamic vibrostand; exemplary VP “Bruhl &Kjерr”; software to support verification procedures, processing and documentation of results in laboratory and production conditions. However, the system allows you to determine the conversion coefficient of the sensor, its amplitude and amplitude-frequency characteristics by comparison only in the presence of an exemplary and verified VP.

Технический результат состоит в повышении качества и надежности поступающей информации от датчиков ЛА за счет применения системы предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры на борту летательного аппарата, позволяющей обрабатывать и анализировать данные вибрационных воздействий, зарегистрированные при диагностическом обследовании средств регистрации виброизмерительной информации, за счет обеспечения комплексной автоматизации и гибкости обработки и анализа больших объемов данных, включая использование многооконного режима и настроек конфигурации, и принятия решения о работоспособности измерительных каналов и продолжении летного эксперимента.The technical result consists in improving the quality and reliability of the incoming information from aircraft sensors through the use of a pre-flight monitoring system for the state of vibration measuring equipment on board the aircraft, which allows to process and analyze vibration data recorded during a diagnostic examination of vibration measuring information registration tools, by providing comprehensive automation and the flexibility of processing and analyzing large amounts of data, including the use of multi horse mode and configuration settings, and deciding on the operability of the measuring channels and the continuation of the flight experiment.

Для достижения технического результата в систему предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры, содержащую блок вибрационных воздействий, последовательно связанные виброизмерительные датчики, средства сбора и регистрации данных, средства хранения данных, носитель информации, переносной блок аппаратно-программных средств, включающий модуль перезаписи, распаковки и сохранения данных вибрационных воздействий, модуль формирования задания для графического отображения данных, модуль чтения и преобразования исходных данных, модуль графического отображения данных, модуль интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных, модуль математического преобразования данных, модуль статистической обработки данных, модуль формирования отчетных документов, в качестве блока вибрационных воздействий используют, например, двигатель летательного аппарата, а также в систему введены модуль сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик, модуль принятия решения о продолжении летных испытаний. При этом модуль интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных реализует графический интерфейс пользователя, предоставляющий возможность многооконного режима работы с множеством различных анализируемых вибропараметров. К выходу модуля перезаписи, распаковки и сохранения данных вибрационных воздействий последовательно подключены модуль формирования задания для графического отображения данных, модуль чтения и преобразования исходных данных, модуль графического отображения данных, выходы которого связаны с входами модулей интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных, математического преобразования данных и статистической обработки данных, а выходы соединены с входом модуля сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик, последовательно соединенного с модулем принятия решения о продолжении проведения летных испытаний и модулем формирования отчетных документов.To achieve a technical result, a pre-flight monitoring system for the state of vibration measuring equipment, containing a block of vibration effects, sequentially connected vibration measuring sensors, data collection and recording tools, data storage media, a storage medium, a portable hardware and software unit, including a data rewriting, unpacking and storage module vibration effects, task generation module for graphical display of data, module for reading and transforming the source data module, a graphical display of data, a module for interactive interaction with a graphical representation of data, a module for mathematical data conversion, a module for statistical data processing, a module for generating reporting documents, for example, an aircraft engine is used as a block of vibration effects, and a comparative module is also introduced into the system evaluation of the obtained vibrational characteristics, decision-making module on the continuation of flight tests. At the same time, the module for interactive interaction with the graphical representation of the data implements a graphical user interface that provides the possibility of a multi-window mode of operation with many different analyzed vibration parameters. The output module for overwriting, unpacking and saving data of vibrational effects is connected in series with a task generation module for graphically displaying data, a module for reading and converting source data, a graphical data mapping module, the outputs of which are connected to the inputs of modules for interactive interaction with graphical data representation, mathematical data transformation, and statistical data processing, and the outputs are connected to the input of the module for the comparative evaluation of the obtained vibrational characteristics veristik, connected in series with the decision-making module on the continuation of flight tests and the reporting document generation module.

Предлагаемая система организована на базе современных технических средств, функционирует в рамках различных модификаций ОС Windows (Windows ХР, Windows VISTA, Windows 7), обеспечивает обработку большого числа параметров в многооконном режиме, документирование результатов обработки и анализа в различных формах (печать, файл, экспорт в Microsoft Excel).The proposed system is organized on the basis of modern technical means, operates within the framework of various modifications of the Windows OS (Windows XP, Windows VISTA, Windows 7), provides processing of a large number of parameters in multi-window mode, documentation of the results of processing and analysis in various forms (printing, file, export in Microsoft Excel).

На фиг.1 показана структурная схема системы предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры.Figure 1 shows a structural diagram of a pre-flight monitoring system for the state of vibration measuring equipment.

На фиг.2 показано интерфейсное окно модуля формирования задания для графического отображения данных.Figure 2 shows the interface window of the task generation module for graphically displaying data.

На фиг.3 показано графическое отображение СКО 12-ти файлов данных вибрационных характеристик.Figure 3 shows a graphical display of the MSE of 12 data files of vibrational characteristics.

На фиг.4 показано интерфейсное окно модуля статистической обработки данных.Figure 4 shows the interface window of the statistical data processing module.

На фиг.5 показаны графические представления СКО и спектральной плотности мощности файла исходных данных.Figure 5 shows a graphical representation of the standard deviation and power spectral density of the source data file.

На фиг.6 показано интерфейсное окно модуля формирования отчетных документов.Figure 6 shows the interface window of the module for generating reporting documents.

Система предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры (см. фиг.1) содержит блок вибрационных воздействий 11, последовательно связанные виброизмерительные датчики 13, средства сбора и регистрации данных 14, средства хранения данных 15, входящие в бортовую систему сбора данных 16, носитель информации 12, переносной блок аппаратно-программных средств, содержащий модуль перезаписи, распаковки и сохранения данных вибрационных воздействий 10, модуль формирования задания для графического отображения данных1, модуль чтения и преобразования исходных данных 2, модуль графического отображения данных 3, модуль интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных 4, модуль математического преобразования данных 5, модуль статистической обработки данных 6, модуль формирования отчетных документов 7, введены модуль сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик 8, модуль принятия решения о продолжении летных испытаний 9. При этом модуль интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных 4 реализует графический интерфейс пользователя, предоставляющий возможность многооконного режима работы с множеством различных анализируемых вибропараметров. К выходу модуля перезаписи, распаковки и сохранения данных вибрационных воздействий 10 последовательно подключены модуль формирования задания для графического отображения данных 1, модуль чтения и преобразования исходных данных 2, модуль графического отображения данных 3, выходы которого связаны с входами модулей интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных 4, математического преобразования данных 5 и статистической обработки данных 6, а выходы соединены с входом модуля сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик 8, последовательно соединенного с модулем принятия, решения о продолжении проведения летных испытаний 9 и модулем формирования отчетных документов 7.The pre-flight condition monitoring system of vibration measuring equipment (see Fig. 1) contains a vibration block 11, sequentially connected vibration measuring sensors 13, data collection and recording means 14, data storage 15 included in the on-board data collection system 16, portable data carrier 12 a hardware-software unit containing a module for rewriting, unpacking and storing data of vibration effects 10, a task generating module for graphically displaying data1, a reading and conversion module of input data 2, module for graphical display of data 3, module for interactive interaction with graphical representation of data 4, module for mathematical transformation of data 5, module for statistical processing of data 6, module for generating reporting documents 7, a module for comparative evaluation of the obtained vibrational characteristics 8, a decision-making module on the continuation of flight tests 9. At the same time, the module for interactive interaction with the graphical representation of data 4 implements a graphical user interface To offer the ability to multi modes with many different analytes of vibration. To the output of the module for rewriting, unpacking and saving data of vibration effects 10, a task generation module for graphically displaying data 1, a module for reading and converting source data 2, a graphical data mapping module 3, the outputs of which are connected to the inputs of interactive interaction modules with a graphical representation of data 4 are connected in series , mathematical data transformation 5 and statistical data processing 6, and the outputs are connected to the input of the module for the comparative evaluation of the received vibration x characteristics 8, connected in series with the decision module, the decision to continue the flight tests 9 and the module for generating reporting documents 7.

Система предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры осуществляет предполетный контроль с целью:The pre-flight monitoring system for vibration measuring equipment performs pre-flight monitoring in order to:

оценки работоспособности измерительных каналов;assessing the performance of measuring channels;

оперативного проведения экспресс-анализа для принятия решения о дальнейшем проведении летных испытаний;operational express analysis to decide on further flight tests;

повышения зачетности полетов, так как при наличии огромного числа датчиков вибропараметров особую актуальность приобретает качество и надежность поступающей от них информации.increase flight credibility, since in the presence of a huge number of sensors of vibration parameters, the quality and reliability of the information received from them becomes especially relevant.

При этом под измерительным каналом подразумевается совокупность аппаратных средств, обеспечивающих передачу сигналов от датчиков до конечного носителя информации (кассеты).At the same time, a measuring channel is a set of hardware that provides the transmission of signals from sensors to the final storage medium (cassette).

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

При проведении контроля виброизмерительной аппаратуры (см. фиг.1) осуществляется определенное воздействие на места крепления вибродатчиков, например, простукивание или, что более эффективно, гонка двигателей, и последующий анализ поступивших с датчиков сигналов.When conducting control of vibration measuring equipment (see Fig. 1), a certain effect is exerted on the attachment points of vibration sensors, for example, tapping or, more efficiently, race of engines, and subsequent analysis of signals received from sensors.

Бортовая система сбора информации 16 записывает поступающие при воздействии сигналы на накопители, в состав которых входят сменные кассеты (носители) 12. Носители 12 подключаются к переносному блоку аппаратно-программных средств, с помощью которого осуществляют сравнительную оценку вибрационных характеристик.The on-board information collection system 16 records the signals received when exposed to the drives, which include removable cartridges (media) 12. The media 12 are connected to a portable unit of hardware and software, with which a comparative assessment of vibration characteristics is performed.

Модуль перезаписи, распаковки и сохранения данных вибрационных воздействий 10 осуществляет перезапись с носителя зарегистрированной на борту информации, распаковку данных потоков стандарта IRIG из файлов потоков данных, распаковку необходимых файлов параметров из данных потоков стандарта IRIG, сохранение результирующих двоичных файлов параметров виброизмерений.The module for overwriting, unpacking, and storing data of vibration influences 10 rewrites the information registered on board from the carrier, unpacks the data of the IRIG standard streams from data stream files, unpacks the necessary parameter files from the IRIG standard stream data, saves the resulting binary files of vibration measurement parameters.

Модуль формирования задания для графического отображения данных 1 (см. фиг.2) выполняет формирование, корректировку и сохранение задания для графического отображения исходных данных, полученных с модуля 10. Сформированное задание для графического отображения данных содержит имя исходного файла данных, тип данных (байт, слово, 4-х байтное число), тип представления данных в графическом окне (физические данные, среднеквадратическое отклонения, матожидание), область данных (временную или частотную), период опроса данных или частоту дискретизации, значения тарировочного коэффициента и электрического нуля, единицы измерения сигнала, служебную информацию, а также вспомогательные сведения, необходимые для работы системы. Задание для графического отображения данных может формироваться как для каждого исходного файла в отдельности, так и для группы файлов и соответственно нескольких графических окон сразу.The task generation module for graphically displaying data 1 (see FIG. 2) performs the generation, adjustment, and saving of a task for graphically displaying the source data received from module 10. The generated task for graphically displaying data contains the name of the original data file, data type (byte, word, 4-byte number), type of data representation in the graphic window (physical data, standard deviation, expectation), data area (time or frequency), data polling period or sampling rate and the values of the calibration coefficient and the electrical zero signal units, overhead information, and auxiliary information necessary for system operation. The task for the graphic display of data can be generated both for each source file separately, and for a group of files and, accordingly, several graphic windows at once.

Модуль чтения и преобразования исходных данных 2 в соответствии с заданием для графического отображения данных, получаемого от модуля 1, осуществляет чтение исходной информации из указанного файла, преобразование электрического нуля, центрирование по мере необходимости при графическом отображении.The module for reading and converting the source data 2 in accordance with the task for the graphic display of data received from the module 1, reads the source information from the specified file, converts the electrical zero, centering as necessary in the graphic display.

Модуль графического отображения данных 3 (см. фиг.3) отображает подготовленный модулем 2 массив данных в одном или нескольких графических окнах, выполняет масштабирование координатных осей в соответствии с заданием.The data graphic display module 3 (see FIG. 3) displays the data array prepared by module 2 in one or more graphic windows, performs scaling of the coordinate axes in accordance with the task.

Модуль интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных 4 (см. фиг.3) реализует графический интерфейс пользователя, выполняет позиционирование графического курсора, выделение фрагмента данных и сохранение его по необходимости, укрупнение участка графика (ZOOM), выделение группы окон с целью выполнения групповых операций, синхронного курсора, динамического просмотра.The interactive interaction module with a graphical representation of data 4 (see Fig. 3) implements a graphical user interface, performs positioning of the graphical cursor, selects a data fragment and saves it as necessary, enlarges the plot section (ZOOM), selects a group of windows in order to perform group operations, synchronous cursor, dynamic viewing.

Модуль математического преобразования данных 5 выполняет математические преобразования: сложение/вычитание вещественных чисел, умножение/деление на вещественное число, циклический сдвиг влево на N точек, дифференцирование, интегрирование, вычисление матожидания и среднеквадратического отклонения (СКО).The mathematical data transformation module 5 performs mathematical transformations: addition / subtraction of real numbers, multiplication / division by a real number, a cyclic left shift by N points, differentiation, integration, calculation of mean and standard deviation (RMS).

Модуль статистической обработки данных 6 (см. фиг.4, 5) выполняет спектральный анализ: вычисляются амплитудный спектр, спектральная плотность мощности, октавный спектр, модуль и фаза, реальная и мнимая части исходных сигналов - как в двухмерном формате осредненных значений, так в трехмерном формате в виде множественного графика.Statistical data processing module 6 (see Figs. 4, 5) performs spectral analysis: the amplitude spectrum, power spectral density, octave spectrum, module and phase, real and imaginary parts of the source signals are calculated, both in the two-dimensional format of averaged values and in the three-dimensional format in the form of a multiple graph.

Модуль формирования отчетных документов 7 (см. фиг.6) осуществляет формирование отчетных документов в соответствии с предоставляемыми шаблонами, сохранение сформированных документов в виде слайдов, а также экспорт данных в Microsoft Excel.The module for generating reporting documents 7 (see Fig. 6) generates reporting documents in accordance with the templates provided, saves the generated documents in the form of slides, and also exports data to Microsoft Excel.

Данные анализа, полученные в модулях 4, 5, 6, передаются на модуль 8. Модуль сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик 8 на основе СКО и спектральных характеристик вибрационных параметров дает возможность проверить попадание значений вибропараметров в заданный диапазон значений, насколько уровень сигнала соответствует предъявляемым требованиям и не попадает в диапазон шумовых помех, наличие сильных помех от сети бортового питания, степень смещения электрического нуля к какому-либо краю диапазона значений (см. фиг.3). Упомянутая информация позволяет принимать решение о работоспособности измерительного канала.The analysis data obtained in modules 4, 5, 6 are transmitted to module 8. The module for a comparative assessment of the obtained vibrational characteristics 8 based on the standard deviation and spectral characteristics of the vibrational parameters makes it possible to verify that the values of the vibration parameters are in the given range of values, how much the signal level meets the requirements and does not fall into the range of noise interference, the presence of strong interference from the onboard power supply, the degree of displacement of electrical zero to any edge of the value range (see figure 3). The mentioned information allows you to make a decision about the operability of the measuring channel.

Модуль принятия решения о продолжении проведения летных испытаний 9 позволяет принимать решение о дальнейших действиях инженера-испытателя на основе результатов модуля сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик 8, например, о восстановлении конкретных аппаратных средств, образующих измерительный канал.The decision module on the continuation of flight tests 9 allows you to make a decision on the further actions of the test engineer based on the results of the comparative evaluation module of the obtained vibrational characteristics 8, for example, on the restoration of specific hardware forming the measuring channel.

Таким образом, система позволяет инженеру-испытателю выполнять экспресс-анализ информации, полученной с виброизмерительной аппаратуры, просмотр графической информации, оценку корректности полученных данных с точки зрения установленных диапазонов значений, выбор участков для последующей обработки, графическое и математическое преобразование, статистическую обработку исходных данных для более детального анализа с отображением результатов в новых открывающихся окнах и документирование результатов анализа и обработки (формирование отчетных документов по установленным шаблонам, сохранение сформированных документов в электронном виде, экспорт данных в Microsoft Excel) и принимать решения о работоспособности каналов и дальнейшем продолжении летных испытаний.Thus, the system allows the test engineer to perform express analysis of information received from vibration measuring equipment, view graphical information, evaluate the correctness of the received data from the point of view of the established ranges of values, select areas for subsequent processing, graphic and mathematical conversion, statistical processing of the source data for more detailed analysis with the display of results in new windows that open and documenting the results of analysis and processing (formation reporting documents according to the established templates, saving the generated documents in electronic form, exporting data to Microsoft Excel) and making decisions about the operability of the channels and the further continuation of flight tests.

Claims

A pre-flight monitoring system for the state of vibration measuring equipment on board the aircraft, containing a block of vibration effects, sequentially coupled vibration measuring sensors, data collection and recording tools, data storage tools, a storage medium, a portable unit of hardware and software tools, including a module for rewriting, unpacking and saving vibration data actions, task generation module for graphical display of data, module for reading and transforming source data, mod ul graphic display of data, a module for interactive interaction with a graphical representation of data, a module for mathematical transformation of data, a module for statistical data processing, a module for generating reporting documents, characterized in that, for example, the aircraft engine is also used as a block of vibration effects, as well as vibration sensors connected in series , data collection and registration tools, data storage tools are integrated into the on-board data collection system, also in the system a pre-flight control module was introduced to him, a comparative assessment of the obtained vibrational characteristics, a decision-making module on the continuation of flight tests, along with this, an interactive interaction module with a graphical representation of the data implements a graphical user interface that provides the possibility of a multi-window mode of operation with many different vibration parameters to be analyzed, with the module output dubbing, unpacking and saving data of vibration influences the pho module is connected in series tasks for graphical display of data, a module for reading and transforming source data, a module for graphical data mapping, the outputs of which are connected to the inputs of modules for interactive interaction with a graphical representation of data, mathematical data conversion and statistical data processing, the outputs of which are connected to the input of the module for comparative evaluation of the received vibration characteristics connected in series with the decision-making module on the continuation of flight tests and fashion lem of formation of reporting documents