[發明專利]用于旋轉機構的信號采集模塊、監測系統、飛機和監測旋轉機構的方法

有效

• 申請號: 201980033904.5
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN112154314B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 丹尼·阿布德;穆罕默德·EL巴達維
• 申請（專利權）人: 賽峰集團
• 主分類號: G01M13/028
• 分類號: G01M13/028;G01M15/02;H03M1/12;G05D19/02
• 代理公司: 廈門龍格專利事務所(普通合伙) 35207
• 代理人: 婁燁明

一種用于監測旋轉機，尤其是飛機發動機的系統的采集模塊(10)，其包括用于檢測所述旋轉機的部件的物理量的模擬信號x(t)的至少一個傳感器(11)，至少一個采樣保持裝置(13)，采樣保持裝置(13)被配置為在采樣時間t_n收集模擬信號x(t)的樣本并在兩個采樣時間t_n之間保持樣本恒定，以及用于存儲樣本的至少一個存儲器(16)，采樣保持裝置(13)被配置為在以隨機方式定義的采樣時間t_n收集模擬信號x(t)的樣本，采樣時間t_n根據以下法則定義：t_n＝nΔ_t+τ_n，樣本和采樣時間t_n存儲在存儲器(16)中。

技術領域

本發明涉及旋轉機監測領域，尤其涉及飛機發動機監測領域。

背景技術

為了能夠執行對飛機發動機的預防性維修，已知的是使用監測系統追蹤飛機發動機不同部件(例如，齒輪、軸承、活動葉片等)的健康狀態。

已知的，監測系統包括用于采集信號的模塊(下文稱作采集模塊)和處理模塊，所述處理模塊被配置為通過計算數學估計值來判斷飛機發動機的健康狀態。

參考圖1，采集模塊110包括測量傳感器111，所述測量傳感器111被配置為測量物理量(例如加速度)，并將所述物理量轉換成模擬信號x(t)，特別是模擬電壓信號。采集模塊110包括采樣保持裝置113，所述采樣保持裝置113被配置為收集模擬信號x(t)的樣本，并在由定時器114所控制的保持時間Δ_t內維持所述樣本恒定。已知地，采樣保持裝置113具有采樣頻率f_e，采樣頻率f_e遵循Shannon定理，即，至少等于要采樣的模擬信號x(t)所包含的最大頻率的兩倍。已知地，保持時間Δ_t是恒定的，并且是采樣周期(Δ_t＝1/f_e)的函數。而且，樣本在時間t_n＝nΔ_t時被收集，其中n為自然整數。

仍參考圖1，采集模塊110還包括抗混疊濾波器112，所述抗混疊濾波器112被配置為濾除具有高于Shannon頻率的頻率分量。已知地，抗混疊濾波器112的截止頻率f_cut被定義為是采樣頻率f_e的一半，即f_e/2。抗混疊濾波器112位于測量傳感器111與采樣保持裝置113之間。

采集模塊110還包括模數轉換器115，所述模數轉換器115被配置為將模擬信號的樣本轉換為在有限位數上量化的數字量值x[nΔ_t]，所述有限位數取決于精確度的要求。如圖1所示，采集模塊110還包括存儲器116以存儲數字樣本x[nΔ_t]。在本示例中，采集模塊110還包括通信模塊117，例如通過衛星裝置，以將存儲器116的數據傳輸至位于地面控制中心的處理模塊。

已知地，信號處理模塊呈運算單元的形式，所述運算單元包括微處理器以對數字樣本x[nΔ_t]上的信號執行數字處理操作，以便從中得出診斷信息。數字處理操作可以是多種多樣的，并且涉及簡單的統計指標(均方根、峰度、波峰因數等)，并且還會在譜域(頻譜，包絡分析等)內進行變換。

鑒于旋轉機所產生信號的統計信息(差不多)會隨時間周期性地演進，因此譜域中的變化在旋轉機監測領域中特別重要。周期性可在階段1或階段2體現。

例如，在階段1中，所述信號的平均值是周期性的，且頻譜是諧波的離散分布，所述諧波和與旋轉元件相關的的頻率相關。可通過應用下述離散傅里葉變換(DFT)來評估長度為L的信號x[nΔ_t]的頻譜：