[發(fā)明專利]一種振動傳感器的安裝支架的生成方法

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• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114186333A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 徐朝梁;劉文琦;袁志文;熊天旸;金小強;李新民
• 申請（專利權）人: 中國直升機設計研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;B64D47/00;B64F5/60
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 楊潔

本發(fā)明提供一種振動傳感器的安裝支架的生成方法，包括：確定直升機上需要監(jiān)測的部件，根據(jù)需要監(jiān)測的部件確定振動傳感器的安裝位置及測量方向；根據(jù)振動傳感器的安裝位置及測量方向，初步生成振動傳感器的安裝支架；將振動傳感器的質量和轉動慣量等效成集中質量并約束在安裝支架的有限元模型上，通過有限元對安裝支架進行模態(tài)分析，獲取安裝支架在測量方向上的第一階固有頻率；在固有頻率未達到部件的故障診斷振動分析需求指定的最小頻率時，調(diào)整振動傳感器的安裝支架，直至安裝支架的固有頻率達到最小頻率。提高了振動測量的準確性，為直升機動部件的健康監(jiān)測與故障診斷提供技術支持。

技術領域

本發(fā)明屬于直升機健康監(jiān)測與故障診斷技術領域，涉及一種振動傳感器的安裝支架的生成方法。

背景技術

自20世紀30年代誕生以來，直升機經(jīng)歷了多個階段的發(fā)展歷程，在軍事和民用的眾多領域得到了越來越廣泛的應用。如何提高直升機飛行安全性及克服直升機維修保障費用居高不下的問題成為當前迫切需解決的問題。而發(fā)展健康與使用監(jiān)測系統(tǒng)(HealthUsage Monitoring/Management System,HUMS)已被公認是提高直升機安全性、降低保障費用的一種必然而重要的技術手段。而直升機結構復雜且擁有眾多的動部件，這些動部件與飛行安全密切相關，HUMS系統(tǒng)通過采集分布于機身及各部件的傳感器數(shù)據(jù)，來監(jiān)測這些關鍵系統(tǒng)和動部件的狀態(tài)，使得對演化的故障的早期檢測或表征成為可能，并進而在這些故障對運行安全產(chǎn)生影響之前指導完成維修。

HUMS系統(tǒng)針對直升機的動部件健康監(jiān)測與故障診斷主要是通過振動監(jiān)測和分析來實現(xiàn)，系統(tǒng)從振動傳感器(如加速度計)收集振動測量數(shù)據(jù)并將其轉換為頻率得到振動頻譜，然后從頻譜中提取用于表征部件故障的狀態(tài)指標(CI)，最后依據(jù)狀態(tài)指標(CI)進行部件的故障分析。因此，HUMS系統(tǒng)構建的一個關鍵技術是傳感器的安裝設計。

目前振動傳感器通常通過一個支架安裝在待監(jiān)測部件附近，支架外形結構根據(jù)部件附近空間調(diào)整，但是，支架會影響振動傳感器采集得到的數(shù)據(jù)，進而影響從數(shù)據(jù)中分析得到的狀態(tài)指標CI，影響部件的故障分析。需要對安裝支架進行合理設計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種振動傳感器的安裝支架的生成方法，提高了振動測量的準確性，為直升機動部件的健康監(jiān)測與故障診斷提供技術支持。

本發(fā)明提供一種振動傳感器的安裝支架的生成方法，包括：

確定直升機上需要監(jiān)測的部件，根據(jù)需要監(jiān)測的部件確定振動傳感器的安裝位置及測量方向；

根據(jù)所述振動傳感器的安裝位置及測量方向，初步生成所述振動傳感器的安裝支架；

將所述振動傳感器的質量和轉動慣量等效成集中質量并約束在所述安裝支架的有限元模型上，通過有限元對所述安裝支架進行模態(tài)分析，獲取所述安裝支架在所述測量方向上的第一階固有頻率；

在所述固有頻率未達到所述部件的故障診斷振動分析需求指定的最小頻率時，調(diào)整所述振動傳感器的安裝支架，直至安裝支架的所述固有頻率達到所述最小頻率。

可選的，根據(jù)需要監(jiān)測的部件確定振動傳感器的測量方向，包括：

在需要監(jiān)測的部件為軸類部件時，振動傳感器的測量方向為需要監(jiān)測的部件的徑向方向。

可選的，所述調(diào)整所述振動傳感器的安裝支架，包括：

在振動傳感器的安裝支架剛度滿足條件的情況下，縮小安裝支架尺寸，減少安裝支架的質量；或，

使用剛度更大的材料增加安裝支架的整體剛度；或，

調(diào)整安裝支架的結構，以增加安裝支架在測量方向的剛度。

可選的，所述振動傳感器的安裝支架的生成方法還包括：

獲取所述安裝支架的前N階的固有頻率，N為正整數(shù)；