[實用新型]一種手持的非介入式壓力測量裝置

有效

• 申請號: 201320212127.0
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN203249727U
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 裴鶴巖;郭元軍;曾迎春;徐陽輝;劉名貴
• 申請（專利權）人: 武漢航空儀表有限責任公司
• 主分類號: G01L11/04
• 分類號: G01L11/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本實用新型屬于預測與健康管理技術（prognostics?and?health?management?PHM），涉及一種手持的非介入式壓力測量裝置。

背景技術

手持的非介入式壓力測量裝置是基于飛機預測與健康管理技術（PHM）的設計過程要求而提出的，預測和健康管理（PHM）的設計內容中故障診斷包括故障的準確檢測與隔離定位，則需要在被測系統中布置大量的傳感器來檢測、提取被測系統的狀態信息，給故障的診斷和預測提供原始數據。目前，對于壓力管路的壓力測量是通過固定安裝的介入式壓力傳感器進行壓力檢測，需要在壓力管路上開孔將被測介質引入到壓力傳感器感壓腔中。為了保證壓力管路的耐壓強度，無法大量地布置壓力傳感器，那么就限制了壓力信息的全面性。

發明內容

本實用新型的目的是：針對目前測量裝置限制了壓力信息全面性的不足，設計一種手持的非介入式壓力檢測裝置。

本實用新型的技術方案是：

一種手持的非介入式壓力測量裝置，包括預埋部分與手持檢測部分，預埋部分為超聲波發生器、超聲波接收器，手持檢測部分包含了微處理器、顯示器、鍵盤、電源管理電路、高速脈沖發生電路、TDC時間數字轉換電路、超聲波換能器驅動電路和信號放大及濾波電路；微處理器控制高速脈沖發生電路產生電壓脈沖信號，并通過超聲波換能器驅動電路進行功率放大，激勵超聲波換能器發生超聲波脈沖信號，同時觸發TDC時間數字轉換電路開始計時；超聲波接收器拾取脈沖信號，并通過信號放大及濾波電路對超聲波接收器輸出的微弱電壓脈沖信號進行放大和整形，輸出信號觸發TDC時間數字轉換電路停止計時；TDC時間數字轉換電路將時間信號傳輸給微控制器，微控制器對時間信號進行標定及補償計算，從而解算出壓力信號并通過顯示器將實時的壓力信息通過顯示器顯示；鍵盤與微處理器通用IO連接，電源管理電路為整個裝置提供電源。

本實用新型通過監測超聲波在壓力管路上傳播時間的變化，間接解算出壓力的變化，解決了需要在壓力管路上開孔的問題，突破了傳感器數量的限制，為預測和健康管理的實施提供了足夠的狀態信息，該裝置不需要在壓力管路上開孔就可以進行壓力測量，實現了無損檢測，具有較大的推廣應用價值，壓力測量裝置的手持部分與預埋部分分離，只有在使用時才連接在一起，降低了機載設備的復雜度。

附圖說明

圖1為本實用新型方案的裝置框圖。

具體實施方式

下面對本實用新型的實施方式做進一步詳細說明。

一種手持的非介入式壓力測量裝置，包括預埋部分與手持檢測部分，預埋部分為超聲波發生器、超聲波接收器，手持檢測部分包含了微處理器、顯示器、鍵盤、電源管理電路、高速脈沖發生電路、TDC時間數字轉換電路、超聲波換能器驅動電路和信號放大及濾波電路；微處理器控制高速脈沖發生電路產生電壓脈沖信號，并通過超聲波換能器驅動電路進行功率放大，激勵超聲波換能器發生超聲波脈沖信號，同時觸發TDC時間數字轉換電路開始計時；超聲波接收器拾取脈沖信號，并通過信號放大及濾波電路對超聲波接收器輸出的微弱電壓脈沖信號進行放大和整形，輸出信號觸發TDC時間數字轉換電路停止計時；TDC時間數字轉換電路將時間信號傳輸給微控制器，微控制器對時間信號進行標定及補償計算，從而解算出壓力信號并通過顯示器將實時的壓力信息通過顯示器顯示；鍵盤與微處理器通用IO連接，電源管理電路為整個裝置提供電源。

使用超聲波發生器將超聲波耦合到壓力管路上并接收，通過監測超聲波傳播時間的變化解算出壓力變化。超聲波的發生和接收可采用超聲波換能器，主要由壓電晶片組成，利用壓電效應實現聲電轉換。本實用新型通過微處理器控制高速脈沖發生電路產生電壓脈沖信號，并通過超聲波換能器驅動電路進行功率放大激勵超聲波換能器發生超聲波脈沖信號，同時觸發TDC時間數字轉換電路開始計時。超聲波接收器拾取脈沖信號，并通過放大及濾波電路對超聲波接收器輸出的微弱電壓脈沖信號進行放大和整形，輸出信號觸發TDC時間數字轉換電路停止計時。TDC時間數字轉換電路將時間信號傳輸給微控制器，微控制器對時間信號進行標定及補償計算，從而解算出壓力信號并通過液晶顯示器將實時的壓力信息顯示出來。保障人員將檢測到的大量壓力信息進行數據融合及特征提取并結合歷史數據最終給出保障決策。

使用本裝置進行檢測時，將手持檢測部分與預埋部分的超聲波發生器、超聲波接收器相連接，預埋部分即超聲波發生器、超聲波接收器通過粘接的方式在各個檢測點進行預埋，距離為L，其中，距離L的選取依據TDC時間數字轉換電路的最大測量時間（即TDC時間數字轉換電路中包含門電路的個數）來確定；手持檢測部分包含了微處理器、顯示器、鍵盤、電源管理電路、高速脈沖發生電路、TDC時間數字轉換電路、超聲波換能器驅動電路和信號放大及濾波電路；微處理器控制高速脈沖發生電路產生電壓脈沖信號，同時觸發TDC時間數字轉換電路開始計時，電壓脈沖信號通過超聲波換能器驅動電路進行功率放大驅動超聲波發生器產生脈沖超聲波，脈沖超聲波在壓力管路上傳播一段時間后被超聲接收器拾取到，并由超聲波接收器轉換為微弱的電壓脈沖信號；微弱的電壓脈沖信號通過信號放大及濾波電路后被放大、整形，得到了TDC時間數字轉換電路可以檢測到的電壓脈沖信號，隨即TDC時間數字轉換電路被觸發停止計時，TDC時間數字轉換電路通過計算觸發信號通過門電路的個數計算出超聲波在壓力管路上的傳播時間，并傳遞給微處理器。微處理器對傳播時間進行標定和補償計算出傳播時間所對應的壓力值，并將壓力值進行編碼顯示在顯示器上。電源管理電路為整個裝置提供電源，并監控電源的電量，當裝置電量不足時發出報警信息。進一步地，壓力測量裝置的手持部分與預埋部分分離，只有在使用時才通過電連接器連接在一起，對于不需要實時監測的壓力狀態信息，可以通過本裝置在必要的時間進行檢測，降低了飛機測試系統的復雜度。