[發(fā)明專利]一種振動(dòng)信號電荷放大器故障檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111051979.1
• 申請日: 2021-09-08
• 公開（公告）號: CN113865689A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙建平;王偉;牛偉;謝宇辰;王國振;牛天昊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安航空計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11718
• 代理人: 竇雪龍

本發(fā)明屬于航空機(jī)械沖擊振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種振動(dòng)信號電荷放大器故障檢測方法；故障檢測方法所使用的調(diào)理方法為：使用高阻輸出總線驅(qū)動(dòng)電路，使故障檢測電路不影響所述電荷放大器的采集精度；使用無源電壓轉(zhuǎn)電荷電路，實(shí)現(xiàn)所述故障檢測電路中電壓信號至電荷信號的轉(zhuǎn)換；使用數(shù)字方波電壓信號，通過所述無源電壓轉(zhuǎn)電荷電路對交流電荷信號進(jìn)行模擬。該方法設(shè)計(jì)簡單、易于實(shí)現(xiàn)，抗干擾能力強(qiáng)，可以有效檢測振動(dòng)信號電荷放大器故障，且不影響振動(dòng)信號采集精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空機(jī)械沖擊振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種振動(dòng)信號電荷放大器故障檢測方法。

背景技術(shù)

目前，航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)測和控制技術(shù)會(huì)涉及大量的振動(dòng)信號，振動(dòng)信號在航空、航天領(lǐng)域一般通過壓電加速度傳感器進(jìn)行測量。壓電加速度傳感器的輸出需經(jīng)電荷放大器進(jìn)行變換(即電荷-電壓轉(zhuǎn)換)，方可用于后續(xù)的放大、積分和濾波處理。

然而，壓電加速度傳感器輸出的電荷量微弱，使得電荷放大器性能易受干擾，給測量帶來不便，要增加故障檢測功能更是難以實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)電荷放大器的故障檢測功能，并且保證電荷放大器性能不受故障檢測電路影響，需要特殊設(shè)計(jì)一種簡單、可靠的故障檢測方法。

目前已存在的電荷信號放大器都未包括有故障檢測電路，現(xiàn)有技術(shù)中描述的振動(dòng)信號調(diào)理故障檢測方法，大部分基于旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)速和振動(dòng)物理關(guān)系判斷振動(dòng)信號調(diào)理是否故障，比如：當(dāng)轉(zhuǎn)速信號由無到有，并且增大過程中，振動(dòng)信號總量應(yīng)該增加并大于某一個(gè)特定的振動(dòng)總量閥值，這種間接的檢測方法存在多種問題，比如振動(dòng)信號電纜斷線和振動(dòng)信號調(diào)理電路故障無法區(qū)分等多種問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種振動(dòng)信號電荷放大器故障檢測方法，該方法設(shè)計(jì)簡單、易于實(shí)現(xiàn)，抗干擾能力強(qiáng)，可以有效檢測振動(dòng)信號電荷放大器故障，且不影響振動(dòng)信號采集精度。

為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案為：

一種振動(dòng)信號電荷放大器故障檢測方法，應(yīng)用于電荷類振動(dòng)信號采集電路；故障檢測方法所使用的調(diào)理方法為：

使用高阻輸出總線驅(qū)動(dòng)電路，使故障檢測電路不影響所述電荷放大器的采集精度；

使用無源電壓轉(zhuǎn)電荷電路，實(shí)現(xiàn)所述故障檢測電路中電壓信號至電荷信號的轉(zhuǎn)換；

使用數(shù)字方波電壓信號，通過所述無源電壓轉(zhuǎn)電荷電路對交流電荷信號進(jìn)行模擬。

進(jìn)一步的，實(shí)現(xiàn)所述不影響所述電荷放大器的采集精度的具體方法為：

所述高阻輸出總線驅(qū)動(dòng)電路在禁止?fàn)顟B(tài)下和所述無源電壓轉(zhuǎn)電荷電路構(gòu)成的所述故障檢測電路的阻抗，大于所述電荷放大器的內(nèi)部阻抗網(wǎng)絡(luò)100倍以上；

所述故障檢測電路的阻抗為交流信號阻抗，所述交流信號阻抗的頻率為數(shù)字方波電壓信號頻率；

所述高阻輸出總線驅(qū)動(dòng)電路的總線驅(qū)動(dòng)器具有使能控制功能，當(dāng)進(jìn)行故障檢測時(shí)，使能所述總線驅(qū)動(dòng)器，不需要進(jìn)行故障檢測時(shí)，禁止所述總線驅(qū)動(dòng)器。

進(jìn)一步的，實(shí)現(xiàn)所述故障檢測電路中電壓信號至電荷信號的轉(zhuǎn)換的具體方法為：

所述無源電壓轉(zhuǎn)電荷電路中的Cbit電容等于所述電荷放大器的反饋電容Cf；Cbit電容一端連接振動(dòng)傳感器的輸出線，另一端連接所述總線驅(qū)動(dòng)器輸出引腳。

進(jìn)一步的，所述無源電壓轉(zhuǎn)電荷電路對交流電荷信號進(jìn)行模擬的方法具體為：

使用數(shù)字方波電壓信號和所述無源電壓轉(zhuǎn)電荷電路模擬交流電荷信號；所述數(shù)字方波電壓信號的電壓與所述總線驅(qū)動(dòng)器輸入接口電壓相同，占空比為50％；所述數(shù)字方波電壓信號的頻率在所述電荷放大器的頻率帶寬內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述故障檢測方法的實(shí)現(xiàn)電路的設(shè)置方法包括以下步驟：