一种通过声目标用于检测直升机机械故障的告警装置的制作方法

本实用新型属于直升机故障诊断技术领域，尤其涉及一种通过声目标用于检测直升机机械故障的告警装置。

背景技术：

告警系统通常分为视觉告警、听觉告警及触觉告警。各种告警方式相组合的形式使作业者及时知晓并定位飞机系统或部件故障所在，来提高安全性，对于驾驶员尤其是飞行员而言，听觉告警信号可提高飞行员对危险情况的警觉性，缩短飞行员对异常情况的反应时间，现有技术存在由于我国目前通过声音识别故障的技术还处于起步阶段，尚缺乏一种完整性强且判断准确的故障噪声识别与告警装置的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种通过声目标用于检测直升机机械故障的告警装置，以解决上述背景技术中提出了现有技术存在由于我国目前通过声音识别故障的技术还处于起步阶段，尚缺乏一种完整性强且判断准确的故障噪声识别与告警装置的问题。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种通过声目标用于检测直升机机械故障的告警装置，包括故障声音拾取模块，所述故障声音拾取电路包括信号采集放大电路a1，所述信号采集放大电路a1输出连接于信号滤波电路a2，所述信号滤波电路a2输出连接于有效值运算电路a3，所述有效值运算电路a3输出连接于调整保持电路a4，所述调整保持电路a4输出连接于故障告警电路a5。

进一步，所述信号采集放大电路a1包括驻极体话筒t101，所述驻极体话筒t101一端经电阻r101连接于电源，并连接于电容c101的一端，其另一端接地，所述电容c101的另一端连接于电阻r102的一端，所述电阻r102的另一端连接于放大器u101的正输入端，所述放大器u101的负输入端接地，所述放大器u101输出连接于信号滤波电路a2的输入端。

进一步，所述信号滤波电路a2包括无源高通滤波电路w1和有源低通滤波电路w2，所述无源高通滤波电路w1输出连接于有源低通滤波电路w2。

进一步，所述无源高通滤波电路w1包括电容c201，所述电容c201一端连接于放大器u101的输出端，并通过电阻r201接地，其另一端连接于电阻r203的一端，并通过电阻r202接地。

进一步，所述有源低通滤波电路w2包括电阻r204，所述电阻r204的一端连接于电阻r203的另一端，并连接于反馈电容c202的一端，所述电阻r204的另一端连接于放大器u201的正输入端，并通过电容c203接地，所述放大器u201的负输入端通过电阻r205接地，并通过电阻r206连接于放大器u201的输出端，所述放大器u201的输出端连接于反馈电容c202的另一端。

进一步，所述有效值运算电路a3包括有效值直流转换器u301，所述有效值直流转换器u301连接于放大器u201的输出端，并经积分电容c301接地，所述有效值直流转换器u301输出连接于射极跟随器u302的输入端，所述射极跟随器u302的输出端连接于缓冲器u303的输入端，所述缓冲器u303的输出端连接于调整保持电路a4的输入端。

进一步，所述调整保持电路a4包括放大器u401，所述放大器u401的负输入端经电阻r404连接于缓冲器u303的输出端，并经电阻r406接地，所述放大器u101的正输入端连接于基准电位调整电路w3，所述放大器u101的输出端通过反馈电阻r405连接于放大器u101的正输入端，并连接于二极管d401的正极，所述二极管d401的负极通过c401接地，并通过按键b401接地，并输出连接于故障告警电路a5。

进一步，所述基准电位调整电路w3包括电阻r401，所述电阻r401一端接电源，其另一端连接于可调电阻vr401的一端，所述可调电阻vr401的另一端连接于电阻r402的一端，所述电阻r402的另一端接地。

进一步，所述故障告警电路a5包括控制器u501，所述控制器u501的输入端连接于二极管d401的负极，其使能输出端口输出连接于语音芯片u502的使能端，其一触发端口连接于比较器u503的正输入端，并经电阻r501接地，其另一触发端口连接于比较器u503的负输入端，并经电阻r502接地，所述比较器u503的输出端连接于语音芯片u502的段选端。

进一步，所述控制器u501用于：

若出现多个告警信号时，则依次按照危及直升机安全的程度以及告警等级按照优先级依次输出告警信号的语音信息；

依次按照危及直升机安全的程度以及告警等级按照优先级依次输出告警信号的语音信息包括：

若低优先级告警正在进行且高优先级告警触发，则将当前语音告警整句播放一整句后，打断当前语音告警，同时，播放高优先级语音告警，直到高优先级语音告警播放结束。

有益技术效果：

本专利采用所述信号采集放大电路a1输出连接于信号滤波电路a2，所述信号滤波电路a2输出连接于有效值运算电路a3，所述有效值运算电路a3输出连接于调整保持电路a4，所述调整保持电路a4输出连接于故障告警电路a5，由于在信号采集和放大电路中采用了驻极体传声器，并采用反相放大器将信号放大到适宜处理的范围，通过信号滤波电路很好地满足人耳对不同频率声音的敏感性，通过有效值运算电路很容易得到有效值及其相对应的分贝值，避免采用单片机进行大运算量的对数处理，提高了反应速度；调整电路可以确定所需的不同测量零点；最后故障告警电路对声源进行优先级控制，已发出报警声源，本系统具有完整的故障噪声识别，并通过故障噪声识别发出不同的告警声音。

附图说明

图1是本实用新型本告警装置的模块电路图；

图2是本实用新型本告警装置的信号采集放大电路的电路图；

图3是本实用新型本告警装置的信号滤波电路的电路图；

图4是本实用新型本告警装置的有效值运算电路的电路图；

图5是本实用新型本告警装置的调整保持电路的电路图；

图6是本实用新型本告警装置的故障告警电路的电路图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做进一步描述：其中，图中：

a1-信号采集放大电路，a2-信号滤波电路，a3-有效值运算电路，a4-调整保持电路，a5-故障告警电路；

t101-驻极体话筒，r101-电阻，c101-电容，r102-电阻，r103-电阻，u101-放大器；

w1-无源高通滤波电路，w2-有源低通滤波电路；c201-电容，r201-电阻，r203-电阻，r202-电阻，r204-电阻，r203-电阻，c202-反馈电容，c203-电容，u201-放大器，r205-电阻，r206-电阻；

u301-有效值直流转换器，积分电容-c301，u302-射极跟随器，u303-缓冲器，r301-电阻；

u401-放大器，r404-电阻，r405-反馈电阻，d401-二极管，b401-按键；

u501-控制器，d401-二极管，u502-语音芯片，u503-比较器，r501-电阻，u503-比较器，r502-电阻。

实施例1：

本实施例：如图1所示，一种通过声目标用于检测直升机机械故障的告警装置，包括故障声音拾取模块，所述故障声音拾取电路包括信号采集放大电路a1，所述信号采集放大电路a1输出连接于信号滤波电路a2，所述信号滤波电路a2输出连接于有效值运算电路a3，所述有效值运算电路a3输出连接于调整保持电路a4，所述调整保持电路a4输出连接于故障告警电路a5。

由于采用所述信号采集放大电路a1输出连接于信号滤波电路a2，所述信号滤波电路a2输出连接于有效值运算电路a3，所述有效值运算电路a3输出连接于调整保持电路a4，所述调整保持电路a4输出连接于故障告警电路a5，由于在信号采集和放大电路中采用了驻极体传声器，并采用反相放大器将信号放大到适宜处理的范围，通过信号滤波电路很好地满足人耳对不同频率声音的敏感性，通过有效值运算电路很容易得到有效值及其相对应的分贝值，避免采用单片机进行大运算量的对数处理，提高了反应速度；调整电路可以确定所需的不同测量零点；最后故障告警电路对声源进行优先级控制，已发出报警声源，本系统具有完整的故障噪声识别，并通过故障噪声识别发出不同的告警声音。

如图2所示，所述信号采集放大电路a1包括驻极体话筒t101，所述驻极体话筒t101一端经电阻r101连接于电源，并连接于电容c101的一端，其另一端接地，所述电容c101的另一端连接于电阻r102的一端，所述电阻r102的另一端连接于放大器u101的正输入端，所述放大器u101的负输入端接地，所述放大器u101输出连接于信号滤波电路a2的输入端，电阻r102的另一端经电阻r103与放大器u101的输出端。

由于采用所述信号采集放大电路a1包括驻极体话筒t101，所述驻极体话筒t101一端经电阻r101连接于电源，并连接于电容c101的一端，其另一端接地，所述电容c101的另一端连接于电阻r102的一端，所述电阻r102的另一端连接于放大器u101的正输入端，所述放大器u101的负输入端接地，所述放大器u101输出连接于信号滤波电路a2的输入端，由于驻极体话筒采用源极接地，漏极输出的方法连接，动态范围宽，灵敏度高，在vcc＝9v的电压驱动下，动态范围可以达到-2～+2v，经过调试，当驻极体话筒电压v1＝vcc/3时，驻极体话筒灵敏度达到最大，在本电路中取漏极负载电阻r1＝18kω，增益达到a＝2.55，输出0～5v的标准电压。

如图3所示，所述信号滤波电路a2包括无源高通滤波电路w1和有源低通滤波电路w2，所述无源高通滤波电路w1输出连接于有源低通滤波电路w2。

由于采用所述信号滤波电路a2包括无源高通滤波电路w1和有源低通滤波电路w2，所述无源高通滤波电路w1输出连接于有源低通滤波电路w2，有源滤波电路的负载不影响滤波特性，因此常用于信号处理要求高的场合，有源滤波电路一般由rc网络和集成运放组成，因而必须在合适的直流电源供电的情况下才能使用，同时还可以进行放大，无源高通滤波器，即低截止滤波器、低阻滤波器，允许高于某一截频的频率通过，而大大衰减较低频率的一种滤波器，它去掉了信号中不必要的低频成分或者说去掉了低频干扰，通过高、低通滤波器的组合使用，滤出了高次谐波和低频干扰。

所述无源高通滤波电路w1包括电容c201，所述电容c201一端连接于放大器u101的输出端，并通过电阻r201接地，其另一端连接于电阻r203的一端，并通过电阻r202接地。

所述有源低通滤波电路w2包括电阻r204，所述电阻r204的一端连接于电阻r203的另一端，并连接于反馈电容c202的一端，所述电阻r204的另一端连接于放大器u201的正输入端，并通过电容c203接地，所述放大器u201的负输入端通过电阻r205接地，并通过电阻r206连接于放大器u201的输出端，所述放大器u201的输出端连接于反馈电容c202的另一端。

由于采用所述无源高通滤波电路w1包括电容c201，所述电容c201一端连接于放大器u101的输出端，并通过电阻r201接地，其另一端连接于电阻r203的一端，并通过电阻r202接地，所述有源低通滤波电路w2包括电阻r204，所述电阻r204的一端连接于电阻r203的另一端，并连接于反馈电容c202的一端，所述电阻r204的另一端连接于放大器u201的正输入端，并通过电容c203接地，所述放大器u201的负输入端通过电阻r205接地，并通过电阻r206连接于放大器u201的输出端，所述放大器u201的输出端连接于反馈电容c202的另一端，由于计权网络由无源高通滤波和有源低通滤波两部分构成，通过计算和调试相关外围元件参数，使其幅频特性与计权曲线相近，高通滤波器相应参数，取c1＝10μf，利用等式高通滤波器相应参数计算求得后级电阻r2＝100ω，前级电阻取r1＝100kω，以便得到较高的输入阻抗，有源滤波电路通过二阶巴特沃斯有源滤波电路进行计算，由于滤波器性能对元件的误差比较灵敏，在电路中应选用稳定而精密的电阻器和电容器。

如图4所示，所述有效值运算电路a3包括有效值直流转换器u301，所述有效值直流转换器u301连接于放大器u201的输出端，并经积分电容c301接地，所述有效值直流转换器u301输出连接于射极跟随器u302的输入端，所述射极跟随器u302的输出端连接于缓冲器u303的输入端，所述缓冲器u303的输出端连接于调整保持电路a4的输入端，缓冲器u303经电阻r301连接到接地端。

由于采用所述有效值运算电路a3包括有效值直流转换器u301，所述有效值直流转换器u301连接于放大器u201的输出端，并经积分电容c301接地，所述有效值直流转换器u301输出连接于射极跟随器u302的输入端，所述射极跟随器u302的输出端连接于缓冲器u303的输入端，所述缓冲器u303的输出端连接于调整保持电路a4的输入端，由于有效值电路采用真有效值/直流转换器ad538，ad538的性能与混合或模数器件相当，甚至更优，但其价格却低得多，而且它的连接非常简单，只需一个外接电容来设置平均时间常数即可，在这里取输入时间为0.3s，当与信号的输入电阻形成的低通滤波器时问常数大于信号的周期时，就能很好地求出有效值和对数值，通过射极跟随器缓冲并可以用外部调整电路平移该电压，电压调整电路由稳压芯片s580构成，缓冲器的输出端级联一个放大倍数可调的放大器，用以改变步长。

如图5所示，所述调整保持电路a4包括放大器u401，所述放大器u401的负输入端经电阻r404连接于缓冲器u303的输出端，并经电阻r406接地，所述放大器u401的正输入端连接于基准电位调整电路w3，所述放大器u401的输出端通过反馈电阻r405连接于放大器u101的正输入端，并连接于二极管d401的正极，所述二极管d401的负极通过c401接地，并通过按键b401接地，并输出连接于故障告警电路a5。

由于采用所述调整保持电路a4包括放大器u101，所述放大器u101的负输入端经电阻r404连接于缓冲器u303的输出端，并经电阻r406接地，所述放大器u101的正输入端连接于基准电位调整电路w3，所述放大器u101的输出端通过反馈电阻r405连接于放大器u101的正输入端，并连接于二极管d401的正极，所述二极管d401的负极通过c401接地，并通过按键b401接地，并输出连接于故障告警电路a5，为了持续显示测量时间段内的当前最大分贝值，必须采用峰值检波保持电路，采用二极管电容检波电路，电容取640μf，它的充电时间常数小，放电时间常数大，当然在这里还可以利用运放的高输入电阻和低输出电阻进行的优化。当权开关置于“慢”时，可测量一段时间内的最大声级值；置于“快”时，可以对环境噪声进行实时的测量。

如图6所示，所述基准电位调整电路w3包括电阻r401，所述电阻r401一端接电源，其另一端连接于可调电阻vr401的一端，所述可调电阻vr401的另一端连接于电阻r402的一端，所述电阻r402的另一端接地。

由于采用故障告警电路a5包括控制器u501，所述控制器u501的输入端连接于二极管d401的负极，其使能输出端口输出连接于语音芯片u502的使能端，其一触发端口连接于比较器u503的正输入端，并经电阻r501接地，其另一触发端口连接于比较器u503的负输入端，并经电阻r502接地，所述比较器u503的输出端连接于语音芯片u502的段选端，由于告警电路是一种比较电路，当控制器两个输入输出端口连接到比较器的两端时，比较器判断两个端口的电平，若正输入高于负输入，则输出高电平，反之，输出低电平，通过选择播放的语音，同时，具有片选信号保证报警器不误报，漏报的情况，同时控制器内部运算与分析，得出高优先级和低优先级，进而控制两个端口的电平。

所述故障告警电路a5包括控制器u501，所述控制器u501的输入端连接于二极管d401的负极，其使能输出端口输出连接于语音芯片u502的使能端，其一触发端口连接于比较器u503的正输入端，并经电阻r501接地，其另一触发端口连接于比较器u503的负输入端，并经电阻r502接地，所述比较器u503的输出端连接于语音芯片u502的段选端。

所述控制器u501用于：

若出现多个告警信号时，则依次按照危及直升机安全的程度以及告警等级按照优先级依次输出告警信号的语音信息；

依次按照危及直升机安全的程度以及告警等级按照优先级依次输出告警信号的语音信息包括：

若低优先级告警正在进行且高优先级告警触发，则将当前语音告警整句播放一整句后，打断当前语音告警，同时，播放高优先级语音告警，直到高优先级语音告警播放结束。

由于采用若出现多个告警信号时，则依次按照危及直升机安全的程度以及告警等级按照优先级依次输出告警信号的语音信息，由于当同时出现多个报警信号时，一次按照危及直升机安全的程度，即告警等级进行告警，危险级、警告级、注意级告警，按照告警等级依次通过故障告警电路提出告警信息，同时按照优先级依次输出报警信号的语音提醒，将当前语音告警整句播放一句后，打断当前语音报警播放优先级告警，直到告警播放结束。

工作原理：

本专利的通过声目标用于检测直升机机械故障的告警装置技术方案原理为：通过所述信号采集放大电路a1输出连接于信号滤波电路a2，所述信号滤波电路a2输出连接于有效值运算电路a3，所述有效值运算电路a3输出连接于调整保持电路a4，所述调整保持电路a4输出连接于故障告警电路a5，由于在信号采集和放大电路中采用了驻极体传声器，并采用反相放大器将信号放大到适宜处理的范围，通过信号滤波电路很好地满足人耳对不同频率声音的敏感性，通过有效值运算电路很容易得到有效值及其相对应的分贝值，避免采用单片机进行大运算量的对数处理，提高了反应速度；调整电路可以确定所需的不同测量零点；最后故障告警电路对声源进行优先级控制，已发出报警声源，本实用新型解决了现有技术存在由于我国目前通过声音识别故障的技术还处于起步阶段，尚缺乏一种完整性强且判断准确的故障噪声识别与告警装置的问题，具有完整的故障噪声识别，并通过故障噪声识别发出不同的告警声音的有益技术效果。

利用本实用新型的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本实用新型的保护范围。