《飞机发动机振动传感器标定装置的设计.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《飞机发动机振动传感器标定装置的设计.（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、飞机发动机振动传感器标定装置的设计 同济大学 东方贱人摘要：飞机状态与其发动机工作状态关系密切，据有关资料表明：飞机发动机80%的故障因振动引起。因此飞机上都配有振动监测装置振动传感器，振动传感器的精度对航空发动机的安全工作起着非常重要的作用。在本文中，针对振动传感器设备研制了一种基于LabVIEW的振动监测装置的标定装置。研制的振动传感器标定装置，可以发动机机载振动传感器的性能参数和技术指标进行检测，该设备在内、外场均可使用，是检测和维修的必备设备。研究了振动测量原理和设备标定原理，针对飞机发动机振动传感器标定装置的各项需求和指标进行了分析。重点研究了离位振动传感器测试方法。飞机发动机振动传
2、感器标定装置的硬件电路，重点介绍了离位检测电路。上位机软件平台采用LabVIEW，其软件设计是该系统的核心部分，包括数据采集系统、传感器自标定模块。最后通过实验分析确定了各个频段的标定系数，进行了离位测量试验，所研制的标定装置已用于实践，并取得了良好的效果。关键字：发动机;振动;标定;传感器；虚拟仪器；信号处理Design of calibration device for aircraft engine vibration sensor Abstract ：Aircraft status is closely related to the engine working state, acco
3、rding to the relevant data show that: 80% of the aircraft engine failure due to vibration caused.Therefore, the aircraft are equipped with vibration monitoring device - vibration sensor, the accuracy of vibration sensor on the safety of the aircraft engine plays a very important role.In this paper,
4、a calibration device of vibration monitoring device based on LabVIEW is developed for vibration sensor equipment. The calibration device of vibration sensor can be used to test the performance parameters and technical parameters of the airborne vibration sensor, which can be used in the field. It is
5、 a necessary equipment for the detection and maintenance. The principle of vibration measurement and equipment calibration are studied, and the requirements and targets of the calibration device for aircraft engine vibration sensor are analyzed. Aircraft engine vibration sensor calibration device ha
6、rdware circuit, from the position detection circuit. PC software platform based on LabVIEW is introduced. And the software design is the core part of the system, including data acquisition system, sensor self calibration module. Finally through experimental analysis to determine the calibration coef
7、ficient of each band, were out of position measurement, the development of calibration device has been used in practice and achieved good results.Key words: engine; vibration; calibration; sensor; virtual instrument; signal processing目录第一章 绪论11.1课题的研究背景和研究对象11.2课题研究的目的及意义11.3论文主要内容的国内外研究现状21.3.1振动传感
8、器标定装置的国内外研究现状21.3.2振动检测的国内外研究现状21.4论文的主要工作3第二章飞机发动机振动检测方法与设备的标定32.1飞机发动机振动测量原理3 2.2飞机发动机振动传感器的标定72.2.1标定的内容72.2.2标定的方法7 2.2.3标定的作用82.2.4标定的步骤82.3本章小结8第三章飞机发动机振动传感器标定装置的功能设计和测试方法93.1飞机发动机振动传感器标定装置的功能设计93.1.1功能模块设计93.1.2飞机发动机振动传感器标定装置的性能指标103.2飞机发动机振动传感器标定装置的方案设计113.2.1飞机发动机振动传感器标定装置的系统方案113.2.2标定系统11
9、3.3飞机发动机振动传感器标定装置的测试方法123.3.1离位振动检查仪测试方法12 3. 4小结14第四章飞机发动机振动传感器标定装置的设计144. 1飞机发动机振动传感器标定装置的硬件设计144.1.2振动标定装置传感器的简介164. 2飞机发动机振动传感器标定装置的软件设计164.2.1 LabVIEW简介16 4.2.2系统功能模块的划分194.3小结22第五章 总结225.1总结225.2技术成熟程度及推广应用前景235.3存在的问题及展望23致 谢24参考文献25III第一章 绪论 1.1课题的研究背景和研究对象 标定仪器具有两重含义：使用标准的计量仪器来对所使用的仪器的精度来进行
10、检测是否符合标准；对仪器进行校准。 仪器设备出厂前进行标定为了保证设备测量数据可靠，定期检查标定仪器实在仪器长期使用后，为了使仪器能够保持良好的测量状态。 振动是工程应用中常见的研究问题，60%以上都是采用振动检测来进行设备的状态检测和故障诊断12，振动传感器的精度需要通过标定设备来保证，所以振动传感器的标定装置的研究格外重要。 飞机发动机作为飞机的“心脏”，是飞行所需动力的产生部件，也是执行战斗任务的核心支撑部件，发动机的性能，直接影响着飞机的状态。有关资料显示：80%的发动机的故障由振动引起，所以发动机都配有振动传感器设备，而保证这些发动机传感器的精度对飞机的安全工作起到至关重要的作用。本
11、文中针对飞机发动机振动传感器研制了一种基于LabVIEW的振动检测设备的标定装置。1.2课题研究的目的及意义 振动传感器在制造、装配完毕之后必须对其指标进行一系列实验，已确定传感器的实际使用性能：在经过一段时间的使用或者检修之后，也必须定期对传感器的主要技术指标重新进行校准验证，从而 确保传感器能够长时间达到使用指标3。 飞机发动机是一种复杂的高速旋转的机械结构，工作转速往往高于临街速度，转子的不平衡以及气流不稳定等容易导致发动机的全方位周期振动和复杂的随机振动。因此，保证飞机飞行的安全，实时监测飞机发动机的振动状态显得非常重要4。 飞机发动机的振动是靠振动加速度检测系统来实现振动信号的检测和
12、记录的，每套系统由振动速度传感器、振动加速度放大器、振动加速度指示器及照明控制电路组成，每套系统独立检测一台发动机的振动状态。 飞机发动机振动检测设备担负着监控发动机振动状态的任务，性能好坏直接关乎飞行安全，因此对这些发动机振动检测设备的工作状态进行检查及标定是必不可少的工作。 本文中，任务是设计飞机发动机振动传感器的标定装置，它可以对飞机发动机振动传感器的性能参数和技术指标进行标定，该设备在内外场均可使用，是检测和维修振动传感器的必备设备。1.3论文主要内容的国内外研究现状1.3.1振动传感器标定装置的国内外研究现状 在航空发动机的使用过程中，工作者已经意识到要将发动机的性能指标和故障率联系
13、在一起，然而，只有在飞机发动机进入工作状态后，才能对其性能进行监控和标定。 最早的振动系统标定装置是传统机械式的频响标定系统，其系统示意图如图1-1所示，其中信号发生器产生振动信号，功率放大器来驱动振动台振动，而被测传感器以及标准传感器的输出信号则由信号电路来采集。因为该系统采用机械式结构，所以存在许多缺点。 近年来 国内外正在发展许多振动传感器数字化标定的方法，如武汉科技大学研发了船舶柴油机振动检测和故障诊断的柴油机微机诊断系统的标定装置，对于数字化标定方法主要是理论研究。1.3.2振动检测的国内外研究现状 我国出现发动机检测技术是在六十年代初期；在七十年代，汽车性能综合监测台、发动机综合检
14、测仪等设备开始出现，但是数量有限，性能不完善。到了八十年代，汽车工业的发展带动了发动机检测诊断技术的发展。2000年以后，我国开始加大对航空发动机的研究，在这十多年的不断研究中，振动测试技术已经取得巨大进步。 20世纪50年代以前5，分析振动信号的技术主要使用模拟分析方法；50年代后，大型数字计算机开始应用于振动信号的分析；60年代后6,随着人类探索领域的加深,航天、航海、海下探测、军事等各个领域都提出对信号分析速度计分辨率能力更高的要求，美国的J.W.Cooley和J.Q.Tukey在1965年提出了FFT计算方法，大大节省了计算量，随着数字信号处理技术的发展，获得了非常广泛的应用。1.4论
15、文的主要工作(1)分析振动检测设备的工作原理；(2)归纳振动检测设备传感器的标定的方式；(3)设计传感器标定设备；(4)检测标定设备功能；(5)搭建了基于LabVIEW的振动标定装置;第二章飞机发动机振动检测方法与设备的标定振动是机械设备运行过程中不可避免的现象，它影响仪器或传感器的寿命、精度和可靠性。机械、零件、机构等组成部分都会产生振动，因此测量和分析振动对于机械动力学的工程应用有着非常重要的意义。发动机作为飞机重要的部件，由于发动机结构中存在各种部件及系统，会产生各种作用力。因此发动机的振动主要有着形态复杂、宽频带、多振源特点。目前国内外的计量部门对振动传感器的标定主要采用手工操作仪器与计算机数据处理相结合的方法。 2.1飞机发动机振动测量原理 随机振动是非确定性振动，可分为平稳随机振动和非平稳随机振动。平稳随机振动又包括着各态历经的平稳随机振动和非各态历经的平稳随机振动。图2-1所示时间历程的振动信号。由于振动的复杂性和测量现场复杂，在用电测法进行振动测量时，测量系统是多种多样的。一般的振动测量系统通常由激振、拾振
