一种航空发动机高空舱试车台架使用历程智能管理系统的制作方法

本发明涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种航空发动机高空舱试车台架使用历程智能管理系统。

背景技术：

航空发动机高空舱试车台架是发动机高空模拟试验过程中必不可少的试验装备，航空发动机在高空模拟试验当中，将发动机安装在试车台架上，发动机在高空舱中要模拟从低空到高空飞行中发动机运行的状态变化，在运行过程中经受大范围的各种载荷循环，特别是航空发动机从慢车到加力过程以及全加力飞行等状态中航空发动机所有推力、热辐射以及振动的巨大变化，试车台架容易产生疲劳，严重影响发动机试车安全，因此有必要设计一种航空发动机高空舱试车台架使用历程智能管理系统。

技术实现要素：

为了实现航空发动机高空舱试车台架的智能试车，本发明提出一种航空发动机高空舱试车台架使用历程智能管理系统，航空发动机高空舱试车配备有航空发动机高空舱试车管理总系统，使用历程智能管理系统需配合管理总系统使用，所述使用历程智能管理系统包括传感器单元、数据收集模块和通信模块，所述数据收集模块集成有存储单元，传感器单元通过总线与数据收集模块相连，通信模块的输入端通过总线与数据收集模块相连，输出端通过光纤与航空发动机高空舱试车管理总系统相连，传感器单元将采集到的各个传感器的历程数据通过总线传输给数据收集模块；

所述传感器单元包括振动传感器、温度传感器、应力传感器、推力转换模块，所述振动传感器用于采集振动信号，所述温度传感器用于采集温度信号，所述应力传感器用于采集应力信号，所述推力转换模块用于采集推力信号；

一种工作方式下，数据收集模块根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，通过累计工作小时数据计算得到累计使用寿命，通过累计使用寿命与预设使用寿命的比较得到历程状态数据，并将得到的历程状态数据存储在存储单元中，所述管理总系统通过通信模块读取存储单元中存储的历程状态数据，并判断是否进行使用寿命超限报警提示，其中i＝1,2,3,4，i取不同数值分别代表振动、温度、应力以及推力四个不同参数，其中振动参数对应的传感器为振动传感器，温度参数对应的传感器为温度传感器，应力参数对应的传感器为应力传感器，推力参数对应的传感器为推力转换模块；

一种工作方式下，数据收集模块根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，接收参数i通道的传感器采集的历程数据，并将接收到的历程数据进行封装处理，然后将封装后的历程数据存储在存储单元中，所述管理总系统通过通信模块读取存储单元中存储的封装历程数据；

一种工作方式下，数据收集模块根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，接收参数i通道的传感器采集的历程数据，通过比较参数i的各个瞬时采样值与预设门限值的大小，得到参数i的瞬时采样状态数据，并将所述瞬时采样状态数据存储在存储单元中，所述管理总系统通过通信模块读取存储单元中存储的瞬时采样状态数据，并判断是否进行瞬时采样值的超限报警提示，其中j＝1,2,…,n,n表示瞬时采样值的采样个数；

所述传感器单元用于采集航空发动机高空舱试车台架上的各个传感器的历程数据，所述各个传感器的历程数据包括振动信号、温度信号、应力信号、推力信号；

所述数据收集模块用于接收各个传感器的历程数据，并将所述历程数据进行封装处理；

所述数据收集模块还用于根据接收到的各个传感器的历程数据，通过比较参数i的各个瞬时采样值与预设门限值的大小，得到参数i的瞬时采样状态数据，并将所述瞬时采样状态数据存储在存储单元中；

所述数据收集模块还用于根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，通过累计工作小时数据计算得到参数i的累计使用寿命，通过参数i的累计使用寿命与预设使用寿命的比较得到参数i的历程状态数据，并将得到的参数i的历程状态数据存储在存储单元中；

所述通信模块用于将以太网转换为光纤通信，然后将各个参数的历程状态数据、瞬时采样状态数据以及封装后的历程数据传输给航空发动机高空舱试车管理总系统，所述管理总系统根据数据收集模块中存储的关于参数i的历程状态数据，判断是否进行参数i使用寿命的超限报警提示，所述管理总系统根据数据收集模块中存储的关于参数i的瞬时采样状态数据，判断是否进行参数i瞬时采样值的超限报警提示。

所述的数据收集模块根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，通过累计工作小时数据计算得到累计使用寿命，通过累计使用寿命与预设使用寿命的比较得到历程状态数据，所述管理总系统根据历程状态数据判断是否报警提示，具体表述为：

s1.1：航空发动机高空舱试车台架每次试车工作时，首先通过管理总系统设置参数i的起始采样时刻终止采样时刻以及参数i的预设使用寿命lⁱ；

s1.2：传感器单元根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，触发相应的传感器采集历程数据，根据温度参数确定温度传感器的采样时长，根据振动参数确定振动传感器的采样时长，根据应力参数确定应力传感器的采样时长，根据推力参数确定推力转换模块的采样时长；

s1.3：数据收集模块根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，利用公式(1)～公式(2)计算得到参数i的累计使用寿命，

式中，tⁱ表示参数i采样n次的累计使用寿命，表示参数i的第m次采样时长，n表示参数i的采样总次数，表示第m次采样时参数i的起始采样时刻，表示第m次采样时参数i的终止采样时刻；

s1.4：比较参数i的累计使用寿命tⁱ与预设使用寿命lⁱ，如果tⁱ≥lⁱ，则记录参数i的历程状态数据为1，如果tⁱ＜lⁱ，则记录参数i的历程状态数据为0；

s1.5：如果管理总系统读取的参数i的历程状态数据为0，则表示参数i的使用寿命为正常状态，如果管理总系统读取的参数i的历程状态数据为1，则表示参数i的使用寿命为超限状态，需对参数i进行使用寿命的超限报警提示。

所述的数据收集模块通过比较参数i的各个瞬时采样值与预设门限值的大小，得到参数i的瞬时采样状态数据，具体表述为：

s2.1：航空发动机高空舱试车台架每次试车工作时，首先通过管理总系统设置参数i的预设门限值

s2.2：如果参数i的各个瞬时采样值均满足则记录参数i的瞬时采样状态数据为0，如果参数i的第j个瞬时采样值则记录参数i的瞬时采样状态数据为1；

s2.3：如果管理总系统读取的参数i的瞬时采样状态数据为0，则表示参数i的瞬时采样值为正常状态，如果管理总系统读取的参数i的瞬时采样状态数据为1，则表示参数i的瞬时采样值已经超过了预设门限值，需对参数i进行瞬时采样值的超限报警提示。

本发明的有益效果是：

本发明提出了一种航空发动机高空舱试车台架使用历程智能管理系统，通过在试车台架上安装温度传感器、振动传感器、应力传感器、推力转换模块，实时采集他们的历程数据并上传至管理总系统，一方面可以对试车台架的使用寿命进行超限预警提示，另一方面可以对试车台架的瞬时采样值进行超限预警提示，通过同时监控累计使用寿命状态与瞬时采样状态，可以更准确、及时的提供预警提示，降低试车台架疲劳的风险；

第三方面，本发明中的数据收集模块还提供对采集的历程数据的封装处理，这样不仅可以降低数据传输的错误率，还可以有效减轻管理总系统的处理负担；

因此，本发明提供的使用历程智能管理系统作为管理总系统的一个辅助管理平台，为航空发动机高空舱试车提供台架方面的监测数据支持。

附图说明

图1为本发明中的航空发动机高空舱试车台架使用历程智能管理系统的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施实例对发明做进一步说明。

如图1所示，一种航空发动机高空舱试车台架使用历程智能管理系统，航空发动机高空舱试车配备有航空发动机高空舱试车管理总系统，使用历程智能管理系统需配合管理总系统使用，所述使用历程智能管理系统包括感器单元、数据收集模块和通信模块，所述数据收集模块集成有存储单元，传感器单元通过总线与数据收集模块相连，通信模块的输入端通过总线与数据收集模块相连，输出端通过光纤与航空发动机高空舱试车管理总系统相连，传感器单元将采集到的各个传感器的历程数据通过总线传输给数据收集模块；

所述传感器单元包括振动传感器、温度传感器、应力传感器、推力转换模块，所述振动传感器用于采集振动信号，所述温度传感器用于采集温度信号，所述应力传感器用于采集应力信号，所述推力转换模块用于采集推力信号；

本实施例中振动传感器采用加速度计，温度传感器采用热电偶，应力传感器采用应变片，推力转换模块采用推力天平，数据收集模块的主控芯片型号为xc7vh870t，集成在数据收集模块中的本地存储器型号为三星flash闪存k9k8g08u0d-pib0，通过型号为ad9266的数模转换芯片实现各个传感器的数据收集和数据传输，通信芯片的型号为max9205，xc7vh870t器件的编程环境使用xilinxise14.7，编程语言使用vhdl来实现基本功能，xc7vh870t器件良好的实时数据处理和并行处理的优势，能极大的减小数据传输延时。

一种工作方式下，数据收集模块根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，通过累计工作小时数据计算得到累计使用寿命，通过累计使用寿命与预设使用寿命的比较得到历程状态数据，并将得到的历程状态数据存储在存储单元中，所述管理总系统通过通信模块读取存储单元中存储的历程状态数据，并判断是否进行使用寿命超限报警提示，其中i＝1,2,3,4，i取不同数值分别代表振动、温度、应力以及推力四个不同参数，其中振动参数对应的传感器为振动传感器，温度参数对应的传感器为温度传感器，应力参数对应的传感器为应力传感器，推力参数对应的传感器为推力转换模块；

所述的数据收集模块根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，通过累计工作小时数据计算得到累计使用寿命，通过累计使用寿命与预设使用寿命的比较得到历程状态数据，所述管理总系统根据历程状态数据判断是否报警提示，具体表述为：

s1.1：航空发动机高空舱试车台架每次试车工作时，首先通过管理总系统设置参数i的起始采样时刻终止采样时刻以及参数i的预设使用寿命lⁱ；

s1.2：传感器单元根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，触发相应的传感器采集历程数据，根据温度参数确定温度传感器的采样时长，根据振动参数确定振动传感器的采样时长，根据应力参数确定应力传感器的采样时长，根据推力参数确定推力转换模块的采样时长；

s1.3：数据收集模块根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，利用公式(1)～公式(2)计算得到参数i的累计使用寿命，

式中，tⁱ表示参数i采样n次的累计使用寿命，表示参数i的第m次采样时长，n表示参数i的采样总次数，表示第m次采样时参数i的起始采样时刻，表示第m次采样时参数i的终止采样时刻；

s1.4：比较参数i的累计使用寿命tⁱ与预设使用寿命lⁱ，如果tⁱ≥lⁱ，则记录参数i的历程状态数据为1，如果tⁱ＜lⁱ，则记录参数i的历程状态数据为0；

s1.5：如果管理总系统读取的参数i的历程状态数据为0，则表示参数i的使用寿命为正常状态，如果管理总系统读取的参数i的历程状态数据为1，则表示参数i的使用寿命为超限状态，需对参数i进行使用寿命的超限报警提示。

一种工作方式下，数据收集模块根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，接收参数i通道的传感器采集的历程数据，并将接收到的历程数据进行封装处理，然后将封装后的历程数据存储在存储单元中，所述管理总系统通过通信模块读取存储单元中存储的封装历程数据；

一种工作方式下，数据收集模块根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，接收参数i通道的传感器采集的历程数据，通过比较参数i的各个瞬时采样值与预设门限值的大小，得到参数i的瞬时采样状态数据，并将所述瞬时采样状态数据存储在存储单元中，所述管理总系统通过通信模块读取存储单元中存储的瞬时采样状态数据，并判断是否进行瞬时采样值的超限报警提示，其中j＝1,2,…,n,n表示瞬时采样值的采样个数；

所述的数据收集模块通过比较参数i的各个瞬时采样值与预设门限值的大小，得到参数i的瞬时采样状态数据，具体表述为：

s2.1：航空发动机高空舱试车台架每次试车工作时，首先通过管理总系统设置参数i的预设门限值

s2.2：如果参数i的各个瞬时采样值均满足则记录参数i的瞬时采样状态数据为0，如果参数i的第j个瞬时采样值则记录参数i的瞬时采样状态数据为1；

s2.3：如果管理总系统读取的参数i的瞬时采样状态数据为0，则表示参数i的瞬时采样值为正常状态，如果管理总系统读取的参数i的瞬时采样状态数据为1，则表示参数i的瞬时采样值已经超过了预设门限值，需对参数i进行瞬时采样值的超限报警提示。

所述传感器单元用于采集航空发动机高空舱试车台架上的各个传感器的历程数据，所述各个传感器的历程数据包括振动信号、温度信号、应力信号、推力信号；

所述数据收集模块用于接收各个传感器的历程数据，并将所述历程数据进行封装处理；

所述数据收集模块还用于根据接收到的各个传感器的历程数据，通过比较参数i的各个瞬时采样值与预设门限值的大小，得到参数i的瞬时采样状态数据，并将所述瞬时采样状态数据存储在存储单元中；

所述数据收集模块还用于根据参数i的起始采样时刻和终止采样时刻，通过累计工作小时数据计算得到参数i的累计使用寿命，通过参数i的累计使用寿命与预设使用寿命的比较得到参数i的历程状态数据，并将得到参数i的的历程状态数据存储在存储单元中；

所述通信模块用于将以太网转换为光纤通信，然后将各个参数的历程状态数据、瞬时采样状态数据以及封装后的历程数据传输给航空发动机高空舱试车管理总系统，所述管理总系统根据数据收集模块中存储的关于参数i的历程状态数据，判断是否进行参数i使用寿命的超限报警提示，所述管理总系统根据数据收集模块中存储的关于参数i的瞬时采样状态数据，判断是否进行参数i瞬时采样值的超限报警提示。