专利名称：电调式双发直升机涡轴发动机超转试验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机实验技术领域，特别是涉及直升机发动机超转实验技术领域。
背景技术：
在对发动机控制系统进行试验检测时，需要对发动机进行超转实验，即检测发动 机控制系统在发动机超转时能否即时将发动机关车。由于发动机超转对发动机具有很大损 害，同时也会影响飞机发动机的正常使用记录，在实际的试验中，为了保护发动机以及不影 响飞机发动机的正常使用记录，电调式双发直升机涡轴发动机超转试验系统都是通过对发 动机自由涡轮转速传感器输出的转速信号进行处理，使其虚拟为发动机超转信号，而不需 要发动机实际进入超转状态。国内目前尚没有这种转速信号处理技术和设备。国外有这方面的技术和产品，如 欧洲直升机公司的信号处理技术是采用模拟式电路方式的设计思路，输入信号首先经过带 通滤波器滤波(波形同原信号)、限幅电路限幅整形为方波波信号，然后对方波进行倍频处 理，方波信号放大，方波信号隔离输出。欧洲直升机公司的技术缺陷是由于采用的是纯硬 件电路，因而无法保证输入、输出信号波形一致，也就无法达到精确仿真发动机自由涡轮转 速信号进行超转试验的目的。
发明内容
本发明的要解决的问题是本试验系统通过信号处理电路的设计，保证了信号处理前后输入、输出信号的波 形一致，达到了精确仿真发动机自由涡轮超转信号以进行超转试验的目的。本发明的技术方案是本系统包括发动机自由涡轮转速传感器、信号处理�？�、发动机电子控制器以及 发动机超传放油活门，其中，信号处理�？榘铰废嗤姆值缏罚柯贩值缏酚墒淙胂薹� 器、信号调理电路、微处理器、可编程波形发生器、信号放大器以及隔离输出端依次构成。信号处理�？榈缏芬晕⒋砥魑诵模ü砑喑碳际酰⒋砥魍弊魑� 据采集系统和控制系统，承担着输入、输出的枢纽和管理工作，发动机自由涡轮转速传感器 采集的转速信号依次经过输入限幅器限幅处理(处理时保持原信号波形)，信号调理电路 调理(调理时保持原信号波形)，微处理器进行测频、分析、处理，控制可编程波形发生器产 生原信号倍频波形放大信号、最后该倍频波形放大信号经隔离输出端隔离输出至发动机电 子控制器，发动机电子控制器通过对该信号的解读去控制发动机超转放油活门的开闭。本发明的优点是本试验系统使用简单，性能可靠，使用效果良好。
附图1为本发明技术原理框附图2为欧直技术原理框图；附图3为信号限幅电路；附图4为信号调理电路图；附图5为微处理器电路；附图6为信号输出电路；附图7为信号放大及隔离输出电路。
具体实施例方式本系统的工作原理是，电调式发动机自由涡轮转速传感器信号的2路N2B和N2C 信号分别从两个相互隔离的通道输入到信号处理�？榈牧铰贩值缏罚铰贩值缏方眯� 号转变为发动机超转信号后输出至直升机发动机电子控制器(EECU)，由发动机电子控制器 控制发动机超转放油活门的开闭以控制发动机的开车或停车。电调式双发直升机发动机超转试验系统采用微处理器编程、数据采集、信号处理 并控制模拟式电路输出既定信号方式设计，它能够将电调式发动机自由涡轮传感器产生的 0 6. 5KHZ信号全频段同精度进行高保真倍频，然后输入到发动机电子控制器(EECU)，由 EECU判断发动机是否进入到超转状态，达到控制发动机超转放油活门是否放油，并将发动 机关车的目的。磁电式发动机自由涡轮传感器产生N2A、N2B、N2C三路转速信号，三路信号分别记 录机自由涡轮转速三向转速。如果三路发动机自由涡轮转速信号都是超速信号时，该状态 将被发动机控制系统记录，因此会发动机控制系统影响飞机发动机的正常维护使用。所以 本系统采用两个主功能电路�？榱铰纷傩藕糯沓沙傩藕牛诖锏侥Ｄ獬僮刺耐� 时，该状态不会被发动机控制系统记录，也不会影响飞机发动机的正常维护使用。其中一路信号处理�？榉值缏返男藕糯砉倘缦麓诺缡椒⒍杂晌新执� 器产生的信号N2B或N2C输入到限幅处理器，输入信号经过限幅处理器限幅、信号调理电路 调理后输入到微处理器，微处理器对输入信号进行、采样，分析并判断该频率是否捕捉带内 (捕捉带为600Hz至6. 5KHz,由于600Hz以下的低频信号测不准，因此不可用)，如不是，则 控制可编程波形发生器输出一个固定的低频信号1. 2KHz或1. 3KHz信号；如果输入的信号 在捕捉带内，微处理器控制可编程波形发生器对输入信号进行2倍频输出。当输入信号达 到发动机额定转速信号的61%时，输出信号则已达到发动机额定转速信号的122%，由于 该比例为EECU检测到该信号已经进入到超转状态的阈值，则EECU检测到该信号已经进入 到超转状态，立即切断发动机油门，控制发动机立即停车。下面对该信号处理模块分电路给出其中一个实施例发动机自由涡轮转速传感器输出的信号通过附图3的CHlIN+和CHlIN-输入到输 入限幅器的输入接口，通过限流电阻Rl、R2将电流限流在40mA内，在二极管D1、D2两端产 生0. 5V限幅信号。如附图4所示，限幅后的信号经过INl-和IN+分别由1脚和3脚输入到双差分信 号接收器U1，U1采用两级差分接收器串联，即6脚连接到11脚，并通过5，9脚外接电容C2、 C3限制相应时间，提高了抗干扰。由8脚输出的信号又经过电阻R5、电容C4组成的RC低通 滤波器，降低了杂波。此后信号经过一级施密特触发器U4A1脚输入，2脚输出，和二级施密特触发器U4B再经3脚输入，4脚输出整形后，送入电阻R6至三极管Ql的基极，由Ql (NPN 三极管)构成的5V转3. 3V电平转换电路把信号变成微处理器可以接受的电平，由CHl输 出接微处理器的11脚。如附图5所示，微处理器CPU对来自信号调理电路的输入信号进行频率采样、分析 和处理，判断该频率值是否在捕捉带内，如果不在，到则控制可编程波形产生电路U2输出 一个与传感器输出信号一样的1. 2KHz (或1. 3KHz)低频信号；如果在捕捉带内，则控制可编 程波形发生器输出一个2倍频率输入信号的输出信号。该部分电路由微处理器、外部SMhz 晶体、RC复位电路组成。其中11脚(CHI)为信号输入脚。14、15、17为SPI接口，14脚为片�。�15脚为时钟，17脚为数据。该接口为信号输 出口，控制可编程波形发生器输出既定的波形。34,37脚为SWD串行调试接口，用与程序的调试和固化。微处理器通过SPI接口(管脚14、15、17)把指令输出到U2完成信号的输出。如图6所示，信号输出电路采用U2可编程波发生器来执行，由微处理器的SPI端 口来控制及编程输出，微处理器的14脚接U2的片选8脚，微处理器的15脚接U2的时钟7 脚，微处理器的17脚接U2的数据6脚。只要U2通过SPI接口接收到频率控制字，就会在 U2输出管脚10输出既定频率、幅值在0. 6V的正弦信号。其中5脚为参考时钟输入脚6、7、8脚为SPI输入接口，6脚为数据，7脚为时钟，8脚为片选。C7、C8、C9、C10、C11为供电滤波及去偶电容。U3为IOMhz晶体振荡器。如图7所示，U2输出的幅值为0. 6V，所以必须得进行放大，经过U5集成运放6. 8倍 的放大后，输出信号幅值达到4. 08V，这里R14/R12 = 6. 8。考虑到输出变压器饱和的问题， 在此选用正负电源的推挽电路，此互补推挽电路没有电压增益，只有电流增益，经过两只二 极管D3、D4对三极管Q2、Q3和进行偏置，使其工作在B-Class，消除了开关失真，使输出的 信号更加纯净，功率消耗为IOVXlOOmA= 1W。变压器初级次级比为1 3。这样输出信 号达到12V。
权利要求
1.一种电调式双发直升机涡轴发动机超转试验系统，其特征是，本系统包括发动机自 由涡轮转速传感器、信号处理�？�、发动机电子控制器以及发动机超传放油活门，其中，信 号处理�？榘铰废嗤姆值缏罚柯贩值缏酚墒淙胂薹�、信号调理电路、微处理器、 可编程波形发生器、信号放大器以及隔离输出端依次构成。
2.如权利要求1所述的一种电调式双发直升机涡轴发动机超转试验系统，其特征是， 输入信号经过限幅处理器限幅、信号调理电路调理后输入到微处理器，微处理器对输入信 号进行、采样，分析并判断该频率是否捕捉带内，如不是，则控制可编程波形发生器输出一 个固定的低频信号ι. 2KHZ或1. 3KHZ信号；如果输入的信号在捕捉带内，微处理器控制可编 程波形发生器对输入信号进行2倍频输出。
3.如权利要求2所述的一种电调式双发直升机涡轴发动机超转试验系统，其特征是， 所述的捕捉带为600Hz至6. 5KHz。
4.如权利要求1所述的一种电调式双发直升机涡轴发动机超转试验系统，其特征是， 所述的限幅电路将发动机自由涡轮转速传感器输出的信号的电流限流在40mA内，输出电 压0. 5V的限幅信号。
5.如权利要求1所述的一种电调式双发直升机涡轴发动机超转试验系统，其特征是， 所述的信号调理电路用于抗干扰、滤波以及将信号电平转换为微处理器可以接受的电平。
6.如权利要求1所述的一种电调式双发直升机涡轴发动机超转试验系统，其特征是， 所述的可编程波发生器输出的信号为微处理器既定的频率、幅值在0. 6V的正弦信号。
7.如权利要求1所述的一种电调式双发直升机涡轴发动机超转试验系统，其特征是， 所述的信号放大器将幅值在0. 6V的正弦信号放大为12V。
全文摘要
本发明涉及发动机实验技术领域，特别是涉及直升机发动机超转实验技术领域。本系统包括发动机自由涡轮转速传感器、信号处理模块、发动机电子控制器以及发动机超传放油活门，其中，信号处理�？榘铰废嗤姆值缏罚柯贩值缏酚墒淙胂薹鳌⑿藕诺骼淼缏�、微处理器、可编程波形发生器、信号放大器以及隔离输出端依次构成。发动机自由涡轮转速传感器采集的转速信号经过信号处理�？榇砗笫涑鲋练⒍缱涌刂破鳎⒍缱涌刂破魍ü愿眯藕诺慕舛寥タ刂品⒍庞突蠲诺目�。本试验系统使用简单，性能可靠，使用效果良好。
文档编号G01M15/00GK102147333SQ20111000060
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月5日 优先权日2011年1月5日
发明者刘彤军, 朱跃法, 石磊, 韩永良 申请人:哈尔滨飞机工业集团有限责任公司
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