專利名稱：電調式雙發直升機渦軸發動機超轉試驗系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及發動機實驗技術領域，特別是涉及直升機發動機超轉實驗技術領域。
背景技術：
在對發動機控制系統進行試驗檢測時，需要對發動機進行超轉實驗，即檢測發動 機控制系統在發動機超轉時能否即時將發動機關車。由于發動機超轉對發動機具有很大損 害，同時也會影響飛機發動機的正常使用記錄，在實際的試驗中，為了保護發動機以及不影 響飛機發動機的正常使用記錄，電調式雙發直升機渦軸發動機超轉試驗系統都是通過對發 動機自由渦輪轉速傳感器輸出的轉速信號進行處理，使其虛擬為發動機超轉信號，而不需 要發動機實際進入超轉狀態。國內目前尚沒有這種轉速信號處理技術和設備。國外有這方面的技術和產品，如 歐洲直升機公司的信號處理技術是采用模擬式電路方式的設計思路，輸入信號首先經過帶 通濾波器濾波(波形同原信號)、限幅電路限幅整形為方波波信號，然后對方波進行倍頻處 理，方波信號放大，方波信號隔離輸出。歐洲直升機公司的技術缺陷是由于采用的是純硬 件電路，因而無法保證輸入、輸出信號波形一致，也就無法達到精確仿真發動機自由渦輪轉 速信號進行超轉試驗的目的。
發明內容
本發明的要解決的問題是本試驗系統通過信號處理電路的設計，保證了信號處理前后輸入、輸出信號的波 形一致，達到了精確仿真發動機自由渦輪超轉信號以進行超轉試驗的目的。本發明的技術方案是本系統包括發動機自由渦輪轉速傳感器、信號處理模塊、發動機電子控制器以及 發動機超傳放油活門，其中，信號處理模塊包括兩路相同的分電路，每路分電路由輸入限幅 器、信號調理電路、微處理器、可編程波形發生器、信號放大器以及隔離輸出端依次構成。信號處理模塊電路以微處理器為核心，通過軟件編程技術，微處理器同時作為數 據采集系統和控制系統，承擔著輸入、輸出的樞紐和管理工作，發動機自由渦輪轉速傳感器 采集的轉速信號依次經過輸入限幅器限幅處理(處理時保持原信號波形)，信號調理電路 調理(調理時保持原信號波形)，微處理器進行測頻、分析、處理，控制可編程波形發生器產 生原信號倍頻波形放大信號、最后該倍頻波形放大信號經隔離輸出端隔離輸出至發動機電 子控制器，發動機電子控制器通過對該信號的解讀去控制發動機超轉放油活門的開閉。本發明的優點是本試驗系統使用簡單，性能可靠，使用效果良好。
附圖1為本發明技術原理框附圖2為歐直技術原理框圖；附圖3為信號限幅電路；附圖4為信號調理電路圖；附圖5為微處理器電路；附圖6為信號輸出電路；附圖7為信號放大及隔離輸出電路。
具體實施例方式本系統的工作原理是，電調式發動機自由渦輪轉速傳感器信號的2路N2B和N2C 信號分別從兩個相互隔離的通道輸入到信號處理模塊的兩路分電路，兩路分電路將將該信 號轉變為發動機超轉信號后輸出至直升機發動機電子控制器(EECU)，由發動機電子控制器 控制發動機超轉放油活門的開閉以控制發動機的開車或停車。電調式雙發直升機發動機超轉試驗系統采用微處理器編程、數據采集、信號處理 并控制模擬式電路輸出既定信號方式設計，它能夠將電調式發動機自由渦輪傳感器產生的 0 6. 5KHZ信號全頻段同精度進行高保真倍頻，然后輸入到發動機電子控制器(EECU)，由 EECU判斷發動機是否進入到超轉狀態，達到控制發動機超轉放油活門是否放油，并將發動 機關車的目的。磁電式發動機自由渦輪傳感器產生N2A、N2B、N2C三路轉速信號，三路信號分別記 錄機自由渦輪轉速三向轉速。如果三路發動機自由渦輪轉速信號都是超速信號時，該狀態 將被發動機控制系統記錄，因此會發動機控制系統影響飛機發動機的正常維護使用。所以 本系統采用兩個主功能電路模塊兩路轉速信號處理成超速信號，在達到模擬超速狀態的同 時，該狀態不會被發動機控制系統記錄，也不會影響飛機發動機的正常維護使用。其中一路信號處理模塊分電路的信號處理過程如下磁電式發動機自由渦輪傳感 器產生的信號N2B或N2C輸入到限幅處理器，輸入信號經過限幅處理器限幅、信號調理電路 調理后輸入到微處理器，微處理器對輸入信號進行、采樣，分析并判斷該頻率是否捕捉帶內 (捕捉帶為600Hz至6. 5KHz,由于600Hz以下的低頻信號測不準，因此不可用)，如不是，則 控制可編程波形發生器輸出一個固定的低頻信號1. 2KHz或1. 3KHz信號；如果輸入的信號 在捕捉帶內，微處理器控制可編程波形發生器對輸入信號進行2倍頻輸出。當輸入信號達 到發動機額定轉速信號的61%時，輸出信號則已達到發動機額定轉速信號的122%，由于 該比例為EECU檢測到該信號已經進入到超轉狀態的閾值，則EECU檢測到該信號已經進入 到超轉狀態，立即切斷發動機油門，控制發動機立即停車。下面對該信號處理模塊分電路給出其中一個實施例發動機自由渦輪轉速傳感器輸出的信號通過附圖3的CHlIN+和CHlIN-輸入到輸 入限幅器的輸入接口，通過限流電阻Rl、R2將電流限流在40mA內，在二極管D1、D2兩端產 生0. 5V限幅信號。如附圖4所示，限幅后的信號經過INl-和IN+分別由1腳和3腳輸入到雙差分信 號接收器U1，U1采用兩級差分接收器串聯，即6腳連接到11腳，并通過5，9腳外接電容C2、 C3限制相應時間，提高了抗干擾。由8腳輸出的信號又經過電阻R5、電容C4組成的RC低通 濾波器，降低了雜波。此后信號經過一級施密特觸發器U4A1腳輸入，2腳輸出，和二級施密特觸發器U4B再經3腳輸入，4腳輸出整形后，送入電阻R6至三極管Ql的基極，由Ql (NPN 三極管)構成的5V轉3. 3V電平轉換電路把信號變成微處理器可以接受的電平，由CHl輸 出接微處理器的11腳。如附圖5所示，微處理器CPU對來自信號調理電路的輸入信號進行頻率采樣、分析 和處理，判斷該頻率值是否在捕捉帶內，如果不在，到則控制可編程波形產生電路U2輸出 一個與傳感器輸出信號一樣的1. 2KHz (或1. 3KHz)低頻信號；如果在捕捉帶內，則控制可編 程波形發生器輸出一個2倍頻率輸入信號的輸出信號。該部分電路由微處理器、外部SMhz 晶體、RC復位電路組成。其中11腳(CHI)為信號輸入腳。14、15、17為SPI接口，14腳為片選，15腳為時鐘，17腳為數據。該接口為信號輸 出口，控制可編程波形發生器輸出既定的波形。34,37腳為SWD串行調試接口，用與程序的調試和固化。微處理器通過SPI接口(管腳14、15、17)把指令輸出到U2完成信號的輸出。如圖6所示，信號輸出電路采用U2可編程波發生器來執行，由微處理器的SPI端 口來控制及編程輸出，微處理器的14腳接U2的片選8腳，微處理器的15腳接U2的時鐘7 腳，微處理器的17腳接U2的數據6腳。只要U2通過SPI接口接收到頻率控制字，就會在 U2輸出管腳10輸出既定頻率、幅值在0. 6V的正弦信號。其中5腳為參考時鐘輸入腳6、7、8腳為SPI輸入接口，6腳為數據，7腳為時鐘，8腳為片選。C7、C8、C9、C10、C11為供電濾波及去偶電容。U3為IOMhz晶體振蕩器。如圖7所示，U2輸出的幅值為0. 6V，所以必須得進行放大，經過U5集成運放6. 8倍 的放大后，輸出信號幅值達到4. 08V，這里R14/R12 = 6. 8。考慮到輸出變壓器飽和的問題， 在此選用正負電源的推挽電路，此互補推挽電路沒有電壓增益，只有電流增益，經過兩只二 極管D3、D4對三極管Q2、Q3和進行偏置，使其工作在B-Class，消除了開關失真，使輸出的 信號更加純凈，功率消耗為IOVXlOOmA= 1W。變壓器初級次級比為1 3。這樣輸出信 號達到12V。
權利要求
1.一種電調式雙發直升機渦軸發動機超轉試驗系統，其特征是，本系統包括發動機自 由渦輪轉速傳感器、信號處理模塊、發動機電子控制器以及發動機超傳放油活門，其中，信 號處理模塊包括兩路相同的分電路，每路分電路由輸入限幅器、信號調理電路、微處理器、 可編程波形發生器、信號放大器以及隔離輸出端依次構成。
2.如權利要求1所述的一種電調式雙發直升機渦軸發動機超轉試驗系統，其特征是， 輸入信號經過限幅處理器限幅、信號調理電路調理后輸入到微處理器，微處理器對輸入信 號進行、采樣，分析并判斷該頻率是否捕捉帶內，如不是，則控制可編程波形發生器輸出一 個固定的低頻信號ι. 2KHZ或1. 3KHZ信號；如果輸入的信號在捕捉帶內，微處理器控制可編 程波形發生器對輸入信號進行2倍頻輸出。
3.如權利要求2所述的一種電調式雙發直升機渦軸發動機超轉試驗系統，其特征是， 所述的捕捉帶為600Hz至6. 5KHz。
4.如權利要求1所述的一種電調式雙發直升機渦軸發動機超轉試驗系統，其特征是， 所述的限幅電路將發動機自由渦輪轉速傳感器輸出的信號的電流限流在40mA內，輸出電 壓0. 5V的限幅信號。
5.如權利要求1所述的一種電調式雙發直升機渦軸發動機超轉試驗系統，其特征是， 所述的信號調理電路用于抗干擾、濾波以及將信號電平轉換為微處理器可以接受的電平。
6.如權利要求1所述的一種電調式雙發直升機渦軸發動機超轉試驗系統，其特征是， 所述的可編程波發生器輸出的信號為微處理器既定的頻率、幅值在0. 6V的正弦信號。
7.如權利要求1所述的一種電調式雙發直升機渦軸發動機超轉試驗系統，其特征是， 所述的信號放大器將幅值在0. 6V的正弦信號放大為12V。
全文摘要
本發明涉及發動機實驗技術領域，特別是涉及直升機發動機超轉實驗技術領域。本系統包括發動機自由渦輪轉速傳感器、信號處理模塊、發動機電子控制器以及發動機超傳放油活門，其中，信號處理模塊包括兩路相同的分電路，每路分電路由輸入限幅器、信號調理電路、微處理器、可編程波形發生器、信號放大器以及隔離輸出端依次構成。發動機自由渦輪轉速傳感器采集的轉速信號經過信號處理模塊處理后輸出至發動機電子控制器，發動機電子控制器通過對該信號的解讀去控制發動機超轉放油活門的開閉。本試驗系統使用簡單，性能可靠，使用效果良好。
文檔編號G01M15/00GK102147333SQ20111000060
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月5日 優先權日2011年1月5日
發明者劉彤軍, 朱躍法, 石磊, 韓永良 申請人:哈爾濱飛機工業集團有限責任公司