航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)速傳感器、電壓比較模塊、邏輯處理計數(shù)模塊、PLC控制器、并行輸出模塊和電源模塊，共包括兩路轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，一路為測量發(fā)動機高壓轉(zhuǎn)子端的高壓轉(zhuǎn)速傳感器，另一路為測量發(fā)動機低壓轉(zhuǎn)子端的低壓轉(zhuǎn)速傳感器，對高低壓轉(zhuǎn)子均進行轉(zhuǎn)速的測量；邏輯處理計數(shù)模塊采用CPLD芯片，將轉(zhuǎn)速波形轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的轉(zhuǎn)速值，并通過并行輸出模塊輸出，并行輸出模塊采用NPN型三極管集電極開路輸出，可靈活連接各種負載；PLC控制器控制所述邏輯處理計數(shù)模塊實現(xiàn)高速計數(shù)和低速計數(shù)的切換。該轉(zhuǎn)速測量裝置提高試車的準確性、有效性，以及縮短試車周期，節(jié)約能源，降低工人勞動強度，提高發(fā)動機性能參數(shù)檢測效率。
【專利說明】航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測量航空發(fā)動機測量裝置，具體的說，涉及一種航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機是飛機的核心裝備，是飛機的心臟。航空發(fā)動機性能的好壞直接影響飛機的作戰(zhàn)性能和飛行安全。目前對航空發(fā)動機的轉(zhuǎn)速測量均是采用變磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器進行的，其基本原理為:在永久磁鐵組成的磁路中，如空氣間隙，若改變磁阻的大小則磁通發(fā)生改變，隨之磁路通過的感應(yīng)線圈就會感應(yīng)出一定幅度的交變電勢，該交變電勢的頻率等于磁通變化的頻率。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，高速齒輪箱以一定的變速比例帶動傳感器的驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，從而傳感器的齒盤隨之轉(zhuǎn)動，盤中齒和齒隙間隙通過空氣隙，即永久磁鐵的磁場，不斷改變磁路的磁阻，使鐵芯的磁通量發(fā)生變化，最終在傳感器線圈中產(chǎn)生一定幅值和頻率的電信號，且該電信號的有效值和頻率的大小均與轉(zhuǎn)動速率呈線性關(guān)系，但實際操作中發(fā)現(xiàn)，由于航空發(fā)動機的輸出信號不是標(biāo)準的信號，采用上述轉(zhuǎn)速傳感器測量的方式不能得到精確的轉(zhuǎn)速測量結(jié)果，尤其是在飛機從起飛到降落過程中，隨著飛機發(fā)動機轉(zhuǎn)速頻率由低至高再降低的不斷變化過程，目前的轉(zhuǎn)速傳感器測量的方式不能針對發(fā)動機轉(zhuǎn)動頻率的變化而采取特定的采集方式精確的采集發(fā)動機轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速測量精確度差、智能化程度低，不符合國內(nèi)航空【技術(shù)領(lǐng)域】對飛機運行的安全性和可靠性的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)，可根據(jù)航空發(fā)動機的轉(zhuǎn)速切換計數(shù)模塊的計數(shù)周期，提高了轉(zhuǎn)速測量的可靠性和精確性。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)，包括:轉(zhuǎn)速傳感器、電壓比較模塊、邏輯處理計數(shù)模塊、PLC控制器、并行輸出模塊和電源模塊；所述轉(zhuǎn)速傳感器，輸入端通過航空發(fā)動機的高速齒輪箱與高低壓轉(zhuǎn)子相連，用于檢測航空發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)速信號，轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號輸出端與所述電壓比較模塊電連；所述電壓比較模塊與所述邏輯處理計數(shù)模塊電連，用于對所述轉(zhuǎn)速信號電平轉(zhuǎn)換為方波信號，所述邏輯處理計數(shù)模塊與所述并行輸出模塊電連，用于實現(xiàn)對所述方波信號的高速計數(shù)，計算并輸出方波周期值，所述并行輸出模塊與用于將所述邏輯處理計數(shù)模塊計算出的周期值轉(zhuǎn)換為16位的并行數(shù)據(jù)輸出至PLC控制器，所述PLC控制器與所述邏輯處理計數(shù)模塊的控制信號輸入端電連，用于為所述邏輯處理計數(shù)模塊提供一定頻率的時鐘切換信號，以及接收所述邏輯處理計數(shù)模塊發(fā)出的中斷命令，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)速傳感器輸出正弦波電壓頻率，控制所述邏輯處理計數(shù)模塊實現(xiàn)高速計數(shù)和低速計數(shù)的切換。
[0005]優(yōu)選的是，所述轉(zhuǎn)速傳感器的輸出三路相位差為120°的正弦波電壓，電壓幅值為O?35V，頻率為O?45Hz。
[0006]優(yōu)選的是，所述電壓比較模塊的轉(zhuǎn)速信號輸入端與所述轉(zhuǎn)速傳感器的輸出三路中的任意兩路電連。
[0007]優(yōu)選的是，所述PLC控制器控制所述邏輯處理計數(shù)模塊的實現(xiàn)高速計數(shù)的計數(shù)周期為0.001毫秒，實現(xiàn)低速計數(shù)的周期為0.1毫秒。
[0008]優(yōu)選的是，所述邏輯處理計數(shù)模塊，采用CPLD芯片，所述CPLD芯片的計數(shù)脈沖率設(shè)為可調(diào)，即根據(jù)輸入的方波信號的頻率，通過PLC控制器控制并調(diào)節(jié)CPLD芯片的計數(shù)脈沖率。
[0009]優(yōu)選的是，所述并行輸出模塊采用NPN型三極管集電極開路輸出。
[0010]優(yōu)選的是，所述電壓比較模塊，包括限流電阻、鉗位二極管、運算放大器和光耦合器，所述轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號輸出端依次通過限流電阻、鉗位二極管與所述運算放大器的正輸入端與負輸入端電連，所述運算放大器的輸出端與所述光稱合器電連。
[0011]優(yōu)選的是，所述電源模塊為24V直流供電電源，電源模塊設(shè)有電壓轉(zhuǎn)換電路，通過電壓轉(zhuǎn)換電路將所述24V直流供電電壓轉(zhuǎn)換為±12V直流電壓、±5V直流電壓和3.3V直流電壓，分別為運算放大器、邏輯處理計數(shù)模塊和并行輸出模塊供電。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為:
[0013]該轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速傳感器、電壓比較模塊、邏輯處理計數(shù)模塊、PLC控制器、并行輸出模塊和電源模塊，共包括兩路轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，一路為測量發(fā)動機高壓轉(zhuǎn)子端的高壓轉(zhuǎn)速傳感器，另一路為測量發(fā)動機低壓轉(zhuǎn)子端的低壓轉(zhuǎn)速傳感器，對高低壓轉(zhuǎn)子均進行轉(zhuǎn)速的測量；電壓比較模塊包括限流電阻、鉗位二極管、運算放大器和光耦合器，限流電阻用于降低運算放大器的正輸入端的輸入信號電流，起到降低功耗的作用，鉗位二極管實現(xiàn)對運算放大器的輸入端電壓的鉗位，可防止運算放大器的輸入端電壓過大而損壞運算放大器，起到過壓保護的作用，光耦合器實現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號的電平轉(zhuǎn)換，將運算放大器輸出的正負交替的方波信號轉(zhuǎn)換為單一方向的方波；邏輯處理計數(shù)模塊采用CPLD芯片，將轉(zhuǎn)速波形轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的轉(zhuǎn)速值，并通過并行輸出模塊輸出，并行輸出模塊采用NPN型三極管集電極開路輸出，可靈活連接各種負載，具有較強的驅(qū)動能力；PLC控制器用于為所述邏輯處理計數(shù)模塊提供一定頻率的時鐘切換信號，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)速傳感器輸出正弦波電壓頻率，控制所述邏輯處理計數(shù)模塊實現(xiàn)高速計數(shù)和低速計數(shù)的切換。該轉(zhuǎn)速測量裝置提高試車的準確性、有效性，以及縮短試車周期，節(jié)約能源，降低工人勞動強度，提高發(fā)動機性能參數(shù)檢測效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明電壓比較模塊的電路圖。

【具體實施方式】
[0016]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0017]實施例1
[0018]參加圖1，一種航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)，包括:轉(zhuǎn)速傳感器、電壓比較模塊、邏輯處理計數(shù)模塊、PLC控制器、并行輸出模塊和電源模塊；
[0019]轉(zhuǎn)速傳感器的輸入端通過航空發(fā)動機的高速齒輪箱與高低壓轉(zhuǎn)子相連，用于檢測航空發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)速信號，轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號輸出端與電壓比較模塊電連；轉(zhuǎn)速傳感器采用變磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器，共包括兩路轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，一路為測量發(fā)動機高壓轉(zhuǎn)子端的高壓轉(zhuǎn)速傳感器，高壓轉(zhuǎn)速傳感器通過航空發(fā)動機的高速齒輪箱與高壓轉(zhuǎn)子相連，測量航空發(fā)動機高壓轉(zhuǎn)子端的轉(zhuǎn)速，另一路為測量發(fā)動機低壓轉(zhuǎn)子端的低壓轉(zhuǎn)速傳感器，通過航空發(fā)動機的高速齒輪箱與低壓轉(zhuǎn)子相連，測量航空發(fā)動機低壓轉(zhuǎn)子端的轉(zhuǎn)速，且轉(zhuǎn)速傳感器的輸出三路相位差為120°的正弦波電壓，電壓幅值為O?35V，頻率為O?45Hz。
[0020]參加圖2，電壓比較模塊與邏輯處理計數(shù)模塊電連，用于對轉(zhuǎn)速信號電平轉(zhuǎn)換為方波信號，且電壓比較模塊的轉(zhuǎn)速信號輸入端與轉(zhuǎn)速傳感器的輸出三路中的任意兩路電連，電壓比較模塊包括限流電阻R1、鉗位二極管Dl和D2、運算放大器Ul和光耦合器U2，轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號輸出端依次通過限流電阻R1、鉗位二極管Dl和D2與運算放大器Ul的正輸入端與負輸入端電連，運算放大器Ul的輸出端與光稱合器U2電連。其中限流電阻Rl可降低輸入信號電流，起到降低功耗的作用，鉗位二極管Dl和D2并聯(lián)接入運算放大器Ul的正輸入端與負輸入端之間，且鉗位二極管Dl和鉗位二極管D2首尾相接，實現(xiàn)對運算放大器Ul輸入電壓鉗位，防止因輸入電壓過大而損壞運放；該電壓比較模塊還包括電阻R2，電阻R2引入電壓正反饋，可保證正弦波信號有效的轉(zhuǎn)換為方波信號；光耦合器U2實現(xiàn)對輸入信號的隔離，同時起到電平轉(zhuǎn)換的作用。
[0021]邏輯處理計數(shù)模塊與并行輸出模塊電連，用于實現(xiàn)對方波信號的高速計數(shù)，計算并輸出方波周期值，邏輯處理計數(shù)模塊采用CPLD芯片，CPLD芯片的計數(shù)脈沖率設(shè)為可調(diào)，即根據(jù)輸入的方波信號的頻率，通過邏輯處理計數(shù)模塊將周期值轉(zhuǎn)換為16位的并行數(shù)據(jù)輸出至PLC控制器，通過PLC控制器發(fā)出時鐘切換信號，控制并調(diào)節(jié)CPLD芯片的計數(shù)脈沖率。
[0022]并行輸出模塊用于將邏輯處理計數(shù)模塊計算出的周期值轉(zhuǎn)換為16位的并行數(shù)據(jù)輸出至PLC控制器，并行輸出模塊采用NPN型三極管集電極開路輸出，可靈活連接各種負載，具有較強的驅(qū)動能力。
[0023]PLC控制器與邏輯處理計數(shù)模塊的控制信號輸入端電連，用于為邏輯處理計數(shù)模塊提供一定頻率的時鐘切換信號，以及接收邏輯處理計數(shù)模塊發(fā)出的中斷命令，并根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器輸出正弦波電壓頻率，發(fā)出時鐘切換信號，控制邏輯處理計數(shù)模塊實現(xiàn)高速計數(shù)和低速計數(shù)的切換。通過PLC控制器控制邏輯處理計數(shù)模塊的實現(xiàn)高速計數(shù)的計數(shù)周期為
0.001毫秒，實現(xiàn)低速計數(shù)的周期為0.1毫秒。
[0024]電源模塊為24V直流供電電源，電源模塊設(shè)有電壓轉(zhuǎn)換電路，通過電壓轉(zhuǎn)換電路將24V直流供電電壓轉(zhuǎn)換為土 12V直流電壓、± 5V直流電壓和3.3V直流電壓，分別為運算放大器、邏輯處理計數(shù)模塊和并行輸出模塊供電。
[0025]該轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)對航空發(fā)動機的高壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子進行轉(zhuǎn)速測量時，兩路轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)分別通過航空發(fā)動機的高速齒輪箱將轉(zhuǎn)速信號傳遞至轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器端輸出三路相位差為120°的正弦波電壓，電壓幅值為O?35V，頻率為O?45Hz，該正弦波電壓經(jīng)運算放大器Ul處理后得到正負交替的方波信號，該方波信號經(jīng)過光耦合器U2進行電平轉(zhuǎn)換后輸出單一方向的方波信號，邏輯處理計數(shù)模塊實現(xiàn)對方波信號的高速計數(shù)，計算并輸出方波周期值，且邏輯處理計數(shù)模塊發(fā)出的中斷命令控制PLC控制器讀取并行輸出電路輸出的16位的并行數(shù)據(jù)，同時PLC控制器為邏輯處理計數(shù)模塊提供一定頻率的時鐘切換信號，并根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器輸出正弦波電壓頻率，控制邏輯處理計數(shù)模塊實現(xiàn)高速計數(shù)和低速計數(shù)的切換，即當(dāng)航空飛機處于起飛階段時，飛機發(fā)動機的轉(zhuǎn)速從O逐漸增大，轉(zhuǎn)速傳感器輸出正弦波電壓頻率的頻率逐漸增高，此時，PLC控制器控制邏輯處理計數(shù)模塊的實現(xiàn)低速計數(shù)周期為0.1毫秒；當(dāng)航空飛機處于飛行階段時，飛機發(fā)動機的轉(zhuǎn)速在小范圍內(nèi)波動且明顯高于起飛階段的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速傳感器輸出正弦波電壓頻率的頻率處于高頻狀態(tài)，此時為提高計數(shù)的精確性，此時，PLC控制器控制邏輯處理計數(shù)模塊的切換至高速計數(shù)周期為0.0Ol毫秒；當(dāng)航空飛機處于降落階段時，飛機發(fā)動機的轉(zhuǎn)速逐漸減小至0，轉(zhuǎn)速傳感器輸出正弦波電壓頻率的頻率為低頻，此時，PLC控制器控制邏輯處理計數(shù)模塊的切換至低速計數(shù)周期為0.1毫秒。
[0026]本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解附圖只為一個優(yōu)選的實施例的示意圖，附圖中的工作流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。
[0027]本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解CPLD芯片的計數(shù)脈沖率設(shè)為可調(diào)，根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器輸出正弦波電壓頻率的頻率為低頻或高頻，調(diào)節(jié)CPLD芯片的計數(shù)脈沖率，以提高計數(shù)的精確性，其中正弦波電壓頻率的切換點并不局限于低頻與高頻這兩個頻率階段，為提高計數(shù)的精確性，可將航空飛機飛行至降落的過程任意劃分為多個階段的頻率，與此同時，PLC控制器控制邏輯處理計數(shù)模塊的切換頻率也并不局限于低速計數(shù)周期為0.1毫秒和低速計數(shù)周期為0.001毫秒，為提高計數(shù)的精確性，可將航空飛機飛行至降落的過程任意劃分為多個階段的計數(shù)周期，通過PLC控制器控制邏輯處理計數(shù)模塊實現(xiàn)各個階段計數(shù)周期的切換，實現(xiàn)一種變頻測量航空發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，提高了轉(zhuǎn)速測量的可靠性和精確性。
[0028]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其進行限制，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)，其特征在于，包括:轉(zhuǎn)速傳感器、電壓比較模塊、邏輯處理計數(shù)模塊、PLC控制器、并行輸出模塊和電源模塊；所述轉(zhuǎn)速傳感器，輸入端通過航空發(fā)動機的高速齒輪箱與高低壓轉(zhuǎn)子相連，用于檢測航空發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)速信號，轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號輸出端與所述電壓比較模塊電連；所述電壓比較模塊與所述邏輯處理計數(shù)模塊電連，用于對所述轉(zhuǎn)速信號電平轉(zhuǎn)換為方波信號，所述邏輯處理計數(shù)模塊與所述并行輸出模塊電連，用于實現(xiàn)對所述方波信號的高速計數(shù)，計算并輸出方波周期值，所述并行輸出模塊與用于將所述邏輯處理計數(shù)模塊計算出的周期值轉(zhuǎn)換為16位的并行數(shù)據(jù)輸出至PLC控制器，所述PLC控制器與所述邏輯處理計數(shù)模塊的控制信號輸入端電連，用于為所述邏輯處理計數(shù)模塊提供一定頻率的時鐘切換信號，以及接收所述邏輯處理計數(shù)模塊發(fā)出的中斷命令，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)速傳感器輸出正弦波電壓頻率，控制所述邏輯處理計數(shù)模塊實現(xiàn)高速計數(shù)和低速計數(shù)的切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)速傳感器的輸出三路相位差為120°的正弦波電壓，電壓幅值為O?35V，頻率為O?45Hz。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓比較模塊的轉(zhuǎn)速信號輸入端與所述轉(zhuǎn)速傳感器的輸出三路中的任意兩路電連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC控制器控制所述邏輯處理計數(shù)模塊的實現(xiàn)高速計數(shù)的計數(shù)周期為0.001毫秒，實現(xiàn)低速計數(shù)的周期為0.1毫秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)，其特征在于:所述邏輯處理計數(shù)模塊，采用CPLD芯片，所述CPLD芯片的計數(shù)脈沖率設(shè)為可調(diào)，即根據(jù)輸入的方波信號的頻率，通過PLC控制器控制并調(diào)節(jié)CPLD芯片的計數(shù)脈沖率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)，其特征在于:所述并行輸出模塊采用NPN型三極管集電極開路輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓比較模塊，包括限流電阻、鉗位二極管、運算放大器和光耦合器，所述轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號輸出端依次通過限流電阻、鉗位二極管與所述運算放大器的正輸入端與負輸入端電連，所述運算放大器的輸出端與所述光稱合器電連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊為24V直流供電電源，電源模塊設(shè)有電壓轉(zhuǎn)換電路，通過電壓轉(zhuǎn)換電路將所述24V直流供電電壓轉(zhuǎn)換為±12V直流電壓、±5V直流電壓和3.3V直流電壓，分別為運算放大器、邏輯處理計數(shù)模塊和并行輸出模塊供電。
【文檔編號】G01P3/481GK104198754SQ201410461757
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】王占勇, 唐有才, 王哲, 周凱, 鄒剛, 劉振崗, 張玎, 郭剛 申請人:中國人民解放軍海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)