一種動力傳動系統滑油金屬屑參數檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于軸承、齒輪潤滑油路監(jiān)測技術領域，具體涉及一種在線實時監(jiān)測動力 傳動系統中滑油金屬肩數量、大小等參數的累積狀態(tài)信息的方法。
【背景技術】
[0002] 航空發(fā)動機、燃氣輪機等傳動系統中齒輪、軸承摩擦部件在使用中會產生金屬肩， 這些金屬肩連同外界進入滑油的砂粒等污染物，隨著零部件的運轉，懸浮于滑油系統中，隨 著工作時間與磨損狀態(tài)的不同，它們的濃度、成分、尺寸均發(fā)生不同的變化。因此，滑油中金 屬肩參數的變化可以作為傳動系統中齒輪、軸承系統磨損狀態(tài)的信息，來分析動力傳動系 統的健康狀況，以便于采取主動的維修措施來確保系統的可靠運行。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明提出一種動力傳動系統滑油金屬肩參數檢測方法，測量精度高、特別是能 夠極大地簡化數據處理量。
[0004] 為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：
[0005] -種動力傳動系統滑油金屬肩參數檢測方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1):激勵信號發(fā)生單元向滑油金屬肩傳感器輸入激勵信號，滑油金屬肩傳感 器根據滑油中的顆粒信息產生對應的輸出信號，對該輸出信號采用帶通濾波器進行去噪處 理，其中帶通濾波器中心頻率為傳感器激勵信號頻率；
[0007] 步驟2):極值捕獲單元利用滑油金屬肩傳感器輸出信號和激勵信號同頻且相位差 為定值的特性，僅采集滑油金屬肩傳感器輸出信號的極大值和極小值并轉換為數字信號， 采集頻率fs由滑油流速Q V、傳感器內徑尺寸D和傳感器長度L共同確定；
[0008] 步驟3):處理單元根據轉換得到的數字信號，利用傳感器對鐵磁和非鐵磁顆粒通 過特性，識別出顆粒類別并計算顆粒大??；
[0009] 步驟4):按顆粒類別對顆粒大小進行累計疊加，分別計算出鐵磁顆粒總量和非鐵 磁顆粒總量，再結合動力傳動系統中被測齒輪、軸承特征得出系統磨損狀態(tài)。
[0010]在以上方案的基礎上，本發(fā)明還進一步作了如下優(yōu)化：
[0011]激勵信號發(fā)生單元產生正弦波激勵信號或者三角波激勵信號，經過濾波和驅動后 輸入滑油金屬肩傳感器。
[0013] 步驟2)還將采集轉換得到的極大值數字信號和極小值數字信號按照時序進行標 識，設An和Bn分別為第η個周期采集的極大值數字信號和極小值數字信號；則對標識的數字
計算出對應的Cn，在時間t范圍依序組成C序列；
[0014] 步驟3)按照以下方式識別出顆粒類別并計算顆粒大?。喝鬋序列為先正后負且正 負極值都大于最小鐵磁顆粒對應幅值，則為鐵磁顆粒;若C序列為先負后正且正負極值都大 于最小非鐵磁顆粒對應幅值，則為非鐵磁顆粒;C序列的極值大小正比于顆粒大小。
[0015] 本發(fā)明的效果可以通過以下二點說明：
[0016] 采用帶通濾波器對傳感器輸出信號進行去噪處理，消弱傳感器輸出信號中干擾， 特別是由于振動引起的干擾；
[0017]極值捕獲單元結合傳感器輸出和激勵信號同頻且相位差為定值的特性，能夠準確 采集輸出信號極值，省去了輸出信號固定頻率采集所引起的復雜數值濾波計算，簡化了軟 件算法。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的功能原理框圖。
[0019] 圖2是傳感器激勵信號（以正弦為例)示意圖。
[0020] 圖3是鐵磁顆粒經過傳感器輸出信號示意圖。
[0021 ]圖4是非鐵磁顆粒經過傳感器輸出信號示意圖。
[0022] 圖5是鐵磁顆粒經過傳感器輸出信號捕獲采集結果示意圖；其中上方為未采集鐵 磁顆粒對應信號，下方為C數字序列。
[0023] 圖6是非鐵磁顆粒經過傳感器輸出信號捕獲采集結果示意圖；其中上方為未采集 非鐵磁顆粒對應信號，下方為C數字序列。
[0024]圖7是鐵磁和非鐵磁顆粒經過傳感器輸出信號捕獲采集結果對比示意圖；其中最 上方為傳感器激勵信號，第二為鐵磁顆粒對應未采集信號，第三為非鐵磁顆粒未采集信號， 第四實線為鐵磁顆粒對應未采集信號，虛線為鐵磁顆粒對應C數字序列，最下方實線為非鐵 磁顆粒對應未采集信號，虛線為非鐵磁顆粒對應C數字序列。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明：
[0026]步驟1:激勵信號發(fā)生單元用于產生傳感器所需的正弦(或者三角波)信號，其中可 編程邏輯單元控制數模轉換單元產生正弦(或者三角波)信號，再經過濾波和驅動后輸出給 傳感器，如圖2,傳感器根據滑油中的顆粒信息感應出相應的輸出信號，對輸出信號采用帶 通濾波器進行去噪處理(其中帶通濾波器中心頻率為傳感器激勵信號頻率），如圖3和圖4; [0027]步驟2:極值捕獲單元利用傳感器輸出信號和激勵信號同頻且相位差為定值的特 性，采集傳感器經過帶通濾波器的輸出信號(類似正弦波)的極值(極大值和極小值)轉換為 數字信號，并按照同一周期內（激勵信號周期)兩個極值A1和B1……An和Bn……（極大值和 極小值或者極小值和極大值）的規(guī)律標識數據，其中可編程邏輯根據相位特性控制模數轉 換單元采集；
[0028]步驟3:處理單元根據采集到的數字信號根據傳感器鐵磁和非鐵磁顆粒通過特性， 識別出顆粒類別并計算顆粒大小。具體方法為，對標識的數字信號An和Bn按照公式
計算出對應的Cn，（其中| An |表示An的絕對值），判斷在一定時間t范圍內 (結合滑油流速Qv、傳感器內徑尺寸D和傳感器長度L計算
，C序列為先正后負且 正負極值都大于最小鐵磁顆粒對應幅值則為鐵磁顆粒，C序列為先負后正且正負極值都大 于最小非鐵磁顆粒對應幅值則為非鐵磁顆粒，C極值大小正比與顆粒大小。如圖5、圖6和圖 7〇
[0029]步驟4:對收集到的顆粒信息進行統計分析，分別計算出鐵磁顆?？偭亢头氰F磁顆 ?？偭?，再結合被測齒輪、軸承特征給出系統磨損狀態(tài)。
【主權項】
1. 一種動力傳動系統滑油金屬屑參數檢測方法，其特征在于，包括W下步驟： 步驟1):激勵信號發(fā)生單元向滑油金屬屑傳感器輸入激勵信號，滑油金屬屑傳感器根 據滑油中的顆粒信息產生對應的輸出信號，對該輸出信號采用帶通濾波器進行去噪處理， 其中帶通濾波器中屯、頻率為傳感器激勵信號頻率； 步驟2):極值捕獲單元利用滑油金屬屑傳感器輸出信號和激勵信號同頻且相位差為定 值的特性，僅采集滑油金屬屑傳感器輸出信號的極大值和極小值并轉換為數字信號，采集 頻率fs由滑油流速Qv、傳感器內徑尺寸D和傳感器長度L共同確定； 步驟3):處理單元根據轉換得到的數字信號，利用傳感器對鐵磁和非鐵磁顆粒通過特 性，識別出顆粒類別并計算顆粒大?。? 步驟4):按顆粒類別對顆粒大小進行累計疊加，分別計算出鐵磁顆粒總量和非鐵磁顆 ?？偭浚俳Y合動力傳動系統中被測齒輪、軸承特征得出系統磨損狀態(tài)。2. 根據權利要求1所述的動力傳動系統滑油金屬屑參數檢測方法，其特征在于:激勵信 號發(fā)生單元產生正弦波激勵信號或者Ξ角波激勵信號，經過濾波和驅動后輸入滑油金屬屑 傳感器。3. 根據權利要求1所述的動力傳動系統滑油金屬屑參數檢測方法，其特征在于:fs= (5〇4. 根據權利要求2所述的動力傳動系統滑油金屬屑參數檢測方法，其特征在于： 步驟2)還將采集轉換得到的極大值數字信號和極小值數字信號按照時序進行標識，設 An和化分別為第η個周期采集的極大值數字信號和極小值數字信號；則對標識的數字信號 An和化按照公式計算出對應的化，在時間t范圍依序組成C序列； 步驟3)按照W下方式識別出顆粒類別并計算顆粒大?。喝鬋序列為先正后負且正負極 值都大于最小鐵磁顆粒對應幅值，則為鐵磁顆粒;若C序列為先負后正且正負極值都大于最 小非鐵磁顆粒對應幅值，則為非鐵磁顆粒;C序列的極值大小正比于顆粒大小。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種動力傳動系統滑油金屬屑參數檢測方法，基于滑油金屬屑傳感器激勵信號與輸出信號同頻且相位差固定原理巧妙設計采集策略。本發(fā)明通過帶通濾波器消弱傳感器輸出信號中的干擾，然后通過可編程邏輯器件控制模數轉換單元在極值時刻啟動采集，處理單元再將采集到的信號進行識別分別計算出金屬屑類型和顆粒大小，統計分析顆粒數據，結合被測齒輪、軸承特征給出系統磨損狀態(tài)。本發(fā)明具有對航空發(fā)動機滑油金屬屑傳感器信號測量精度高、計算簡單的優(yōu)點，可用于航空發(fā)動機滑油金屬屑類型識別和顆粒大小計算。
【IPC分類】G01N15/00, G01N15/02, G01M13/02
【公開號】CN105571994
【申請?zhí)枴緾N201510924449
【發(fā)明人】郝建, 毛寧, 趙建平, 喻鳴, 劉明, 徐 明
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司西安航空計算技術研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月11日