[發明專利]一種渦輪燃油質量流量計的信號處理方法及設備

有效

• 申請號: 202110411728.3
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113340369B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 侯小宇;車巍巍;劉富榮
• 申請（專利權）人: 中國民用航空適航審定中心
• 主分類號: G01F9/00
• 分類號: G01F9/00;G01M15/04
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 鐘繼蓮

本發明實施例公開了一種渦輪燃油質量流量計的信號處理方法及設備。本方法首先對輸入信號進行模擬濾波和放大，其次對模擬調理后的信號進行快速采集轉換為數字信號，最后對數字信號進行數字濾波、脈沖信號過零判斷、脈沖過零時間差計算，將脈沖信號的時間差轉換為燃油質量流量。本申請采用模擬濾波和數字濾波結合的方式進行信號去噪處理，提升了信號的抗干擾能力；采用快速AD采集原始信號，以數字方式進行后處理，可以獲得較好的后處理效果和適應性；采用數字下降沿過零判斷，極大提升了信號下降沿過零判斷的精度，可以實現小流量的監測，監測精度得到極大提高。

技術領域

本發明涉及航空發動機的控制與燃油系統技術領域，具體涉及一種渦輪燃油質量流量計的信號處理方法及設備。

背景技術

航空發動機的燃油消耗量監測是航空發動機運行監測的重要內容。一方面燃油消耗量是衡量航空發動機性能的重要指標，對航空發動機任務能力、運行狀態的評估具有重要意義；另一方面燃油消耗量監測是燃油系統故障診斷的重要手段，通過比較燃油實際消耗量與燃油系統的給定量差異，可以對燃油系統的供油異常進行診斷。當代航空發動機，均配裝有渦輪燃油渦輪質量流量計傳感器。

渦輪燃油質量流量計傳感器在燃油流經傳感器時產生兩個脈沖信號，通過測量兩個脈沖信號的時間差來確定燃油質量流量，燃油質量流量與兩個脈沖信號的時間差成正比關系。渦輪燃油質量流量計所產生的脈沖信號屬于低頻弱小脈沖信號，信號的噪聲較大，較容易受到干擾，其頻率范圍通常為2-10Hz，信號幅值范圍通常為-100～400mv。

航空發動機在實際運行過程中，其燃油質量流量變化大，最小到100～200kg/h，最大到5000～9000kg/h，相應的信號幅值變化也很大，最小到-5～15mv，最大到-100～400mv，小流量的時候受信號噪聲影響，容易出現測量不到或大誤差的情況，在大流量的時候受信號噪聲的影響，容易出現較大的誤差，最大到100kg/h以上，影響航空發動機運行狀態的評估和燃油系統供油故障的診斷。

常用處理方法是對輸入信號進行模擬調理，通過幅值比較產生I/O脈沖電平，采用數字方法計算I/O脈沖電平的時間差，最終將脈沖電平的時間差轉換為燃油質量流量。該方法的優點是設計簡單，易于實現；缺點是模擬濾波的去噪能力有限，導致信號容易受干擾，通過閾值判斷將脈沖信號轉換為脈沖電平進行下降沿判斷，導致信號處理的精度不高，特別是流量較小、信號幅值較小的情況下，存在較大的誤差，可能無法滿足測量精度要求。

發明內容

本發明實施例的目的在于滿足航空發動機全運行范圍內運行狀態評估和燃油系統供油故障診斷的需求，進一步提升燃油質量流量信號的測量精度和抗干擾能力，提出一種用于渦輪質量流量計信號的高精度處理方法。

為此，本發明所提供的技術方案如下：

一種渦輪燃油質量流量計的信號處理方法，包括：

對輸入的模擬信號1和模擬信號2進行處理，得到數字信號1和數字信號2；

采用數字可調低通濾波器對所述數字信號1和數字信號2進行濾波處理；

采用波形過零識別方法對濾波后的所述數字信號1和數字信號2進行下降沿過零判斷處理，得到過零信號1和過零信號2；

采用高速數字時鐘計算所述過零信號1和過零信號2過零點的時間差；

結合渦輪燃油質量流量計的特性，將所述時間差轉換為燃油質量流量；其中，所述過零信號1和過零信號2過零點的時間差與燃油質量流量成正比關系。

在本申請的某些具體實施方式中，得到數字信號1和數字信號2具體為：

對輸入的模擬信號1和模擬信號2進行模擬低通濾波、放大調理及模數轉換處理，得到數字信號1和數字信號2。

進一步地，在本申請的某些優選實施方式中，得到數字信號1和數字信號2具體為：