航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速振動(dòng)智能檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

譚衛(wèi)娟

(西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安 710089)

0 引言

飛機(jī)飛行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控是飛行安全保障的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的核心部件，其運(yùn)行狀態(tài)與飛行安全緊密相關(guān)。隨著航空技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，而影響飛行安全的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度絕大多數(shù)是由高速振動(dòng)導(dǎo)致。航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速振動(dòng)信號(hào)異常，其結(jié)果會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)損傷，甚至危及飛行安全[1]。因而在空中飛行或地面試驗(yàn)過(guò)程中，必須要對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并提供故障診斷信息，以此確保飛行安全。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)振動(dòng)參數(shù)受現(xiàn)有理論模型的局限很難預(yù)測(cè)，且由于其復(fù)雜的幅頻特性，其測(cè)試比較復(fù)雜[2]。目前國(guó)內(nèi)主要研究是在LabVIEW基礎(chǔ)上研究發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷系統(tǒng)，進(jìn)行了較強(qiáng)的理論研究和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，但在工程應(yīng)用上仍未成熟[3-4]。本文針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)高速振動(dòng)信號(hào)測(cè)試，在傳統(tǒng)測(cè)試原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種新型測(cè)試系統(tǒng)，在工程應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)高速振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理和安全監(jiān)控，供飛行員或飛行指揮員判斷飛機(jī)狀態(tài)并做出相應(yīng)處理措施，同時(shí)也為后期故障診斷維修提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1 系統(tǒng)工作原理

航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速振動(dòng)智能檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)獲取、記錄與實(shí)時(shí)檢測(cè)分析和故障診斷等功能。通過(guò)上位機(jī)的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)及監(jiān)控軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)高速振動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)，為飛行指揮員提供所需數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)工作原理如圖1所示。當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)部位的振動(dòng)信號(hào)傳感器和應(yīng)變傳感器通過(guò)信號(hào)調(diào)理器進(jìn)行濾波、A/D轉(zhuǎn)換等初步處理，高速振動(dòng)智能檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行同步采樣，并實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。同時(shí)，系統(tǒng)可通過(guò)RS422或以太網(wǎng)接口與筆記本電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，測(cè)試工程師可通過(guò)電腦中的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)及監(jiān)控軟件，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理。

系統(tǒng)最多可以對(duì)16路振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行同步采集，單通道采樣率最高可達(dá)到20 K，振動(dòng)信號(hào)電壓輸入范圍為-5 V(峰值)，對(duì)原始信號(hào)的采集精度為16位。同時(shí)，系統(tǒng)可對(duì)4路模擬測(cè)速進(jìn)行測(cè)速(-15～+15 V，判決門(mén)限<2 V判決位低，>6 V判決位高)；通過(guò)422總線接收發(fā)動(dòng)機(jī)總線參數(shù)或者機(jī)載采集設(shè)備的數(shù)據(jù)包，并進(jìn)行數(shù)據(jù)解析獲取多路轉(zhuǎn)速信號(hào)。

圖1 系統(tǒng)工作原理框圖

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為保證系統(tǒng)的通用性、提高模塊化程度，航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速振動(dòng)智能檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)采用了標(biāo)準(zhǔn)CPCI插卡結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，該結(jié)構(gòu)形式在電信、鐵路、軍事等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，經(jīng)過(guò)了充分驗(yàn)證，可有效提升產(chǎn)品可靠性及功能板卡可復(fù)用性和可置換能力，從而為設(shè)備擴(kuò)容和產(chǎn)品升級(jí)提供便利。航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速振動(dòng)智能檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)主要由控制與數(shù)據(jù)記錄板、信號(hào)采集與處理模塊、配套電源模塊以及加固機(jī)箱等組成。

信號(hào)采集與處理模塊共兩塊，分別標(biāo)識(shí)為AD1、AD2，用于完成16路振動(dòng)信號(hào)(單板8路)的實(shí)時(shí)采集與解算功能；信號(hào)檢測(cè)與數(shù)據(jù)記錄模塊用于完成高速振動(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)定、振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)回放及狀態(tài)輸出等功能；配套電源模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電源EMC濾波，輸入電源監(jiān)控、內(nèi)、外供電切換以及設(shè)備內(nèi)部供電。

軟件設(shè)計(jì)包括DSP軟件及PowerPC軟件兩部分，其中，DSP軟件設(shè)備的核心軟件，完成振動(dòng)信號(hào)的采集、記錄和實(shí)時(shí)分析功能，提供所需的振動(dòng)參數(shù)頻譜、功率譜圖等。軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各個(gè)功能模塊之間獨(dú)立開(kāi)發(fā)，沒(méi)有直接耦合，通過(guò)調(diào)用庫(kù)函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。極大提升了軟件的適應(yīng)性和靈活性，采用復(fù)用、可配置等方法，能夠支持可變化的邏輯結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也允許系統(tǒng)的分步建成。

2.1 信號(hào)采集與處理模塊(AD-DSP)設(shè)計(jì)

信號(hào)采集與處理模塊(AD-DSP)用于實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)的采樣與實(shí)時(shí)解算，主要由16路AD通道、FPGA、DSP、SRAM、FLASH等模塊組成，其設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 信號(hào)采集與處理模塊設(shè)計(jì)框圖

由于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)參數(shù)要求采樣率高，數(shù)據(jù)量和參數(shù)計(jì)算量大，因而采用傳統(tǒng)DSP技術(shù)面臨片內(nèi)RAM容量不夠，需頻繁訪問(wèn)片外RAM造成DSP速度大幅度下降的不足。同時(shí)，考慮到參數(shù)算法計(jì)算量非常大，單顆DSP速度不足。設(shè)計(jì)方案采用內(nèi)嵌在FPGA中多核DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)高速解析計(jì)算。

信號(hào)采集與處理模塊板載高性能32/40位浮點(diǎn)DSP芯片，最高主頻可達(dá)400 M，DSP型號(hào)為ADSP-21489處理器。該DSP采用Super Harvard架構(gòu)，具有大容量片內(nèi)SRAM，并提供創(chuàng)新的數(shù)字應(yīng)用接口。ADSP-21489 DSP芯片具有強(qiáng)大的運(yùn)算功能，利用SIMD計(jì)算硬件并以400 MHz速率運(yùn)行時(shí)，浮點(diǎn)處理能力可達(dá)2.4 GFLOPS。除了強(qiáng)大的運(yùn)算能力外，該DSP也包括了豐富的系統(tǒng)外設(shè)，如外部端口接口(SDRAM、AMI)、串行端口(SPORT、SPI、UART等)、FIR、IIR、FFT加速器、脈沖寬度調(diào)制(PWM)等。每塊AD-DSP板包括16路AD采集通道，采用4片ADI數(shù)據(jù)采集芯片AD7606-4實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)板載同步信號(hào)實(shí)現(xiàn)兩塊AD-DSP板的同步采集。芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

信號(hào)采集與處理模塊采用AD7606-4實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)采集，單板可完成16通道振動(dòng)信號(hào)的同步采集與信號(hào)處理，電壓輸入范圍為-5～5 V，并可通過(guò)外部配置電阻配置為-10～10 V。硬件設(shè)計(jì)中，每個(gè)ADC芯片中的4個(gè)通道采樣率相同，通過(guò)DSP對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行軟件抽取，可實(shí)現(xiàn)各通道采樣率的調(diào)整控制。

振動(dòng)信號(hào)ADC數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理及傳輸存儲(chǔ)均在DSP和FPGA支撐軟件控制下實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)ADSP-21489處理器SPORT接口進(jìn)行傳輸。SPORT接口由2根數(shù)據(jù)線，1根時(shí)鐘線和1根幀同步信號(hào)組成，最高通信速率可達(dá)12.5 MB/s。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，設(shè)計(jì)緩沖區(qū)為環(huán)形結(jié)構(gòu)，每個(gè)緩沖區(qū)大小512字，存儲(chǔ)一個(gè)FPGA輸出的完整格式數(shù)據(jù)幀。輪詢讀寫(xiě)控制器設(shè)計(jì)為公平輪詢方式，對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)通道的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)讀請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)。多個(gè)通道同時(shí)工作時(shí)，起始狀態(tài)默認(rèn)通道0具有最高優(yōu)先級(jí)，通道0的數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)被服務(wù)過(guò)后，優(yōu)先級(jí)降為最低，此時(shí)通道1的優(yōu)先級(jí)變?yōu)樽罡撸来晤愅茖?shí)現(xiàn)。

2.2 信號(hào)檢測(cè)與數(shù)據(jù)記錄模塊(MPU)設(shè)計(jì)

MPU模塊主要用于實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)監(jiān)控設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)定、狀態(tài)輸出、系統(tǒng)調(diào)度與管理，以及數(shù)據(jù)記錄等功能。該功能模塊主要由PowerPC核心板、FPGA、電子盤(pán)等組成，如圖4所示。

圖4 監(jiān)控與數(shù)據(jù)記錄模塊(MPU)設(shè)計(jì)框圖

下面主要對(duì)模塊的核心部件：PowerPC核心板卡和FPGA設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明[5]。

2.2.1 PowerPC核心板卡

PowerPC核心板卡主要由MPC8315 CPU構(gòu)成，包括MPC8315E處理器、256MDDR2存儲(chǔ)器、32MFLASH、32G電子盤(pán)、以太網(wǎng)接口等。用于高速振動(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備的系統(tǒng)管理及狀態(tài)指示、匯報(bào)。其組成如圖5所示。

圖5 PowerPC核心板卡設(shè)計(jì)框圖

PowerPC數(shù)據(jù)處理流程為：FPGA按照設(shè)定采樣率將采集數(shù)據(jù)通過(guò)ADC轉(zhuǎn)換讀入內(nèi)部FIFO，當(dāng)FIFO非空時(shí)，數(shù)據(jù)按照采樣同道分別寫(xiě)入ADC緩存和SRAM隊(duì)列。當(dāng)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)達(dá)到緩存長(zhǎng)度觸發(fā)中斷時(shí)，DSP申請(qǐng)控制讀取，獲取緩存隊(duì)列訪問(wèn)權(quán)。

DSP讀取數(shù)據(jù)后，按照公式進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)分析并調(diào)用SPORT數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)，在數(shù)據(jù)解算的同時(shí)，以DMA方式同步進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，將解算后的數(shù)據(jù)傳輸至MPU板卡。數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)SPORT0和SPORT1兩個(gè)SPORT接口配合，以消息方式實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)時(shí)主要關(guān)注的是，數(shù)據(jù)傳輸首先要通過(guò)SPORT0接口發(fā)送消息參數(shù)，完成后在通過(guò)SPORT1接口傳輸消息ID和參數(shù)長(zhǎng)度信息。

系統(tǒng)配備兩塊固態(tài)盤(pán)，兩塊固態(tài)盤(pán)互為備份，100%數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是以磁盤(pán)操作的方式存在第一塊固態(tài)盤(pán)上，存儲(chǔ)格式符合IRIGB第十章格式。在接收線程中，網(wǎng)絡(luò)原始數(shù)據(jù)首先排列放置在64 Mbytes的環(huán)形緩存中，每滿8 Mbytes設(shè)置數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好標(biāo)志為真。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程檢測(cè)到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好標(biāo)志為真時(shí)，從環(huán)形緩存中相應(yīng)數(shù)據(jù)所放置位置將8 Mbytes數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤(pán)上。數(shù)據(jù)接收存儲(chǔ)格式采用符合IRIG106第10章的格式，為了便于數(shù)據(jù)回放，按照固定長(zhǎng)度將數(shù)據(jù)分塊存放。

結(jié)合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程如圖6所示。設(shè)備每次上電重啟時(shí)，新建一個(gè)數(shù)據(jù)文件，根據(jù)任務(wù)信息填寫(xiě)數(shù)據(jù)包中計(jì)算機(jī)生成包內(nèi)容。在數(shù)據(jù)接收線程中，接收到數(shù)據(jù)時(shí)，以524,288字節(jié)為每個(gè)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，填寫(xiě)包頭信息，將數(shù)據(jù)組包，放置在環(huán)形緩存中，當(dāng)緩存夠8 MB時(shí)通知數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程將8 MB一次存儲(chǔ)在磁盤(pán)中。

算法設(shè)計(jì)時(shí)，數(shù)據(jù)中絕對(duì)時(shí)間是從數(shù)據(jù)本身提取出出來(lái)，并且打入數(shù)據(jù)包中的，包括文件頭的時(shí)間數(shù)據(jù)包和每個(gè)數(shù)據(jù)包中的時(shí)間標(biāo)志。

圖6 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)流程圖

2.2.2 FPGA設(shè)計(jì)

MPU功能母板設(shè)計(jì)中，通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)了AD-DSP板數(shù)據(jù)接收SPORT接口、電子盤(pán)接口、GPS授時(shí)處理、SPI命令發(fā)送接口、PowerPC LBC局部總線接口等功能，F(xiàn)PGA選型為Xilinx公司的Spartan6系列XC6LX25。

其中，SPORT口用于接收AD-DSP板數(shù)據(jù)接收，按照板卡分為兩組，SPORT0/1用于接收AD-DSP1板數(shù)據(jù)，SPORT2/3用于接收AD-DSP2板數(shù)據(jù)，其工作流程如下：

1)FPGA接收到參數(shù)口(SPORT0/SPORT2)數(shù)據(jù)時(shí)，將A口和B口接收數(shù)據(jù)同時(shí)寫(xiě)入32位“參數(shù)FIFO”寫(xiě)入端口；“參數(shù)FIFO”讀取端口為16位，F(xiàn)IFO深度16 K×16；

2)FPGA接收到命令口(SPORT1/SPORT3)數(shù)據(jù)時(shí)，將A口和B口接收數(shù)據(jù)同時(shí)寫(xiě)入32位“命令FIFO”寫(xiě)入端口，并生成SPORT接收中斷；“命令FIFO”讀取口為16位，F(xiàn)IFO深度為1 K；

3)中斷處理服務(wù)例程ISR中，CPU讀取命令口(SPORT1/SPORT3)，并將讀取的數(shù)據(jù)寫(xiě)入“命令隊(duì)列”，然后釋放相應(yīng)的信號(hào)量SEM_xxx；

4)中斷后處理函數(shù)中，等待并響應(yīng)SEM_xxx信號(hào)量，讀取“命令隊(duì)列”、參數(shù)口(數(shù)據(jù)長(zhǎng)度LEN及參數(shù))，并將其封裝為SPORT消息結(jié)構(gòu)，并寫(xiě)入消息隊(duì)列(消息隊(duì)列深度最大可容納64個(gè)SPORT消息)；

5)中斷后處理函數(shù)釋放計(jì)數(shù)型信號(hào)量SEM_yyy；

6)應(yīng)用程序等待并信號(hào)量SEM_yyy，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2.3 供電單元設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)供電直接從飛機(jī)上取DC 28 V電源作為輸入工作電源，因此在電源設(shè)計(jì)時(shí)必須符合滿足《GJB181A-2003 飛機(jī)供電特性及對(duì)用電設(shè)備的要求》。其中耐過(guò)壓指標(biāo)為：DC80V@50 ms，耐欠壓指標(biāo)為：DC8V@50 ms，兩次試驗(yàn)時(shí)間間隔為一分鐘。

為滿足以上相關(guān)指標(biāo)，采用在電源輸入端先采用第一級(jí)的濾波處理，經(jīng)過(guò)濾波后的電源再輸入到電源模塊上，并且在輸入端進(jìn)行欠過(guò)壓保護(hù)電路，確保在輸入電源有欠過(guò)壓狀態(tài)時(shí)不會(huì)損壞設(shè)備；在欠過(guò)壓電路有效時(shí)，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，供電單元上的儲(chǔ)能電容開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)設(shè)備供電，以此來(lái)達(dá)到并滿足欠過(guò)壓的50 ms沖擊。儲(chǔ)能電容的容量設(shè)計(jì)考慮了低溫加熱時(shí)的功率，因此在常溫下的斷電延時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)。

電源模塊采用高效的電路，效率可以超過(guò)92%以上，大大減少電源自身的熱量，可以有效地避免和減少系統(tǒng)工作時(shí)的熱量處理，為系統(tǒng)可靠性打下堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。電源采用CPCI模塊式設(shè)計(jì)，可以快速地進(jìn)行維護(hù)更換。

圖7 供電單元設(shè)計(jì)外形圖

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)核心為DSP軟件暨振動(dòng)數(shù)據(jù)分析處理軟件，開(kāi)發(fā)環(huán)境為ADIVisualDSP++，采用多線程模塊化開(kāi)發(fā)[5]，其工作流程如圖8所示。設(shè)備啟動(dòng)后，軟件自動(dòng)加載，首先載入系統(tǒng)配置信息，并系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行自檢，如果系統(tǒng)工作正常，位于設(shè)備面板的“工作正常”指示燈閃爍。之后軟件開(kāi)始循環(huán)連續(xù)的數(shù)據(jù)接收、解析和存儲(chǔ)線程，并將處理完成的關(guān)鍵數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送至監(jiān)控計(jì)算機(jī)。

圖8 軟件工作流程圖

振動(dòng)數(shù)據(jù)的解析和處理算法為軟件設(shè)計(jì)核心。在數(shù)據(jù)解析處理前必須對(duì)振動(dòng)參數(shù)采樣率進(jìn)行加載和設(shè)置，在參數(shù)配置信息文件中包含：振動(dòng)參數(shù)個(gè)數(shù)、振動(dòng)參數(shù)名稱列表和振動(dòng)參數(shù)采樣率。假如采樣率為每秒64次，那么可以用每秒64次采樣率做為頻率來(lái)提取參數(shù)。振動(dòng)參數(shù)的提取和解析計(jì)算方法如下：首先考慮子幀提取間隔：frmIntervals。每秒鐘子幀頻率：frmFreqs，計(jì)算公式為：frmIntervals= frmFreqs /64. 當(dāng)frmFreqs<64,則frmIntervals等于0.再考慮在此子幀中提取幾個(gè)參數(shù)值：exractParas。每秒鐘參數(shù)采樣率：paraSamples，每秒鐘子幀頻率：frmFreqs，課題要求參數(shù)提取頻率為每秒鐘64次。計(jì)算公式為：exractParas =64 / frmFreqs.

軟件剛開(kāi)始啟動(dòng)即加載參數(shù)配置信息文件，得到存放振動(dòng)參數(shù)信息的結(jié)構(gòu)體。將結(jié)構(gòu)體帶入?yún)?shù)提取和解析函數(shù)中進(jìn)行處理，解析后的數(shù)據(jù)暨參數(shù)工程量值即可以用于監(jiān)控參數(shù)工程量轉(zhuǎn)發(fā)。函數(shù)流程如圖9所示。

圖9 參數(shù)提取和?，F(xiàn)流程圖

4 試驗(yàn)測(cè)試及結(jié)論分析

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，首先依次對(duì)單個(gè)功能模塊進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，然后進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)合測(cè)試。測(cè)試環(huán)境包括實(shí)驗(yàn)室和飛機(jī)真實(shí)飛行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下選擇Tektronics信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源，真實(shí)飛機(jī)試驗(yàn)測(cè)試(發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)車，飛機(jī)不飛行狀態(tài))則采用飛機(jī)上安裝的傳感器信號(hào)作為信號(hào)源[6-7]。通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)處理和監(jiān)控，同時(shí)與模擬信號(hào)源/發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，包括動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)采集-相位差、通頻帶內(nèi)的平坦度、及截頻點(diǎn)和衰減率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求，如圖10和11所示。

圖10 振動(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí)采集驗(yàn)證

圖11 振動(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

5 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)飛行過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)安全監(jiān)控需求，基于PowerPC和FPGA，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速振動(dòng)智能檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)獲取、記錄與實(shí)時(shí)檢測(cè)分析等功能[8]。應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和實(shí)際工程驗(yàn)證，結(jié)果表明系統(tǒng)運(yùn)行有效、可靠，實(shí)現(xiàn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速振動(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí)檢測(cè)、監(jiān)控的工程應(yīng)用。