合成射流发生器的频率响应及健康跟踪器的制造方法_2

文档序号:8240787阅读:来源:国知局
器件、状态机以及存储器器件。存储器器件可以包括计算机可读或者可用介质,以及用实现所公开的实施例的计算机可执行部件、软件、程序、指令或者命令编码的计算机可读或者可用存储介质。电源210、检测电路215以及调整电路220还可以包括任何适合的传感器、数字信号处理器、锁相环电路、缓冲器、模数和数模转换器、电平移位器、放大器、整流器或者用于执行在此所描述的功能的任何其他适合的电气部件。
[0022]应当理解,虽然单独地描述电源210、检测电路215以及调整电路220,但是它们可以被合并到单个元件,或者它们的功能和电路可以分布于任何数量的硬件或者软件元件。
[0023]电源210可以向射流发生器230和模拟电力负载225提供输入信号。电源可以使用桥式电路来驱动射流发生器230和模拟负载225,或者可以使用提供驱动射流发生器230和模拟负载225所需的电压、电流以及转换速率的任何适合的驱动电路。在一个方面,输入信号235可以具有单个频率,并且电源可以根据由调整电路220提供的控制参数改变频率以产生最优流。在至少一个方面,当输入信号235使射流发生器230以射流发生器的共振频率操作时,射流发生器230产生最优流。
[0024]应当注意,为了减小电源210所需要的电量,可以选择性地将模拟负载225与信号235断开,并且可以在需要表征和监测射流发生器230时连接。
[0025]在一个方面,检测电路215可以连接到射流发生器230,并且可以被设置为确定通过射流发生器230的信号240的频率且提供指示该频率的输出信号260。调整电路220可以感测输出信号260,并且向电源210提供控制参数255以调整电源的可变频率,使得输入信号235使射流发生器维持最优流。在一个示例性方面,调整电路220可以包括微控制器实施的自适应反馈算法270,自适应反馈算法270使用锁相环电路来比较输入信号235和输出信号260,以跟踪射流发生器230的共振频率,并且向电源210提供控制参数255以便调整电源的可变频率,使得输入信号235使射流发生器以共振频率操作,从而维持最优流。在其他方面,可以利用适合于监测射流发生器的共振频率的变化并且向电源提供控制参数以将射流发生器操作维持在最优流的任何电路。
[0026]图3A示出微控制器执行的自适应反馈算法270的示例性实施方式的框图,其包括锁相环电路305、微控制器310、数字编程模拟滤波器315、调节电路320以及处理电路325。在一个方面,锁相环电路305和数字编程模拟滤波器315可以用于实现调谐的二阶控制系统,用于跟踪合成射流发生器的操作频率。锁相环电路305可以用于比较信号235和信号260,并且向微控制器310提供与信号235和信号260之间的差成比例的信号330。微控制器310可以分析该比例信号330以设置数字编程模拟滤波器315的滤波器参数。在一个方面,数字编程模拟滤波器315可以是开关电容滤波器,其开关频率由信号260按照调节电路320所调节地而设置。数字编程模拟滤波器315的输出可以接着由处理电路325滤波或者进一步处理,以向电源235提供控制参数255。
[0027]在另一方面,检测电路215可以连接到射流发生器230和模拟负载,并且可以被设置为测量通过射流发生器230的信号240和通过模拟负载225的信号245之间的差。检测电路215可以向调整电路220提供与信号240和信号245之间的差成比例的输出信号250。在一个方面,输出信号250指示通过射流发生器230和模拟负载225的电流的差。在另一方面,射流发生器230的电力负载与模拟电力负载都是基本容性的。在又一方面,例如,当射流发生器使用扬声器线圈作为致动器时,射流发生器230的电力负载与模拟电力负载可以都是基本感性的。在这两方面,输出信号250可以指示致动射流发生器230所用的电流量。
[0028]调整电路220可以包括计算电路265,其用于确定在合成射流发生器的操作频率范围内的输入信号和由输出信号250表示的射流发生器和模拟负载之间的信号差的传递函数。
[0029]图3B示出用于确定和使用传递函数的计算电路265的示例的框图。在至少一个方面,计算电路包括信号调节电路350、微控制器355以及存储器器件360。计算电路265在微控制器355的控制下可以提供使电源210在射流发生器230的操作频率范围内改变输入信号的频率的控制参数255。随着频率改变,微控制器可以在存储器360中存储表示由输出信号250提供并且由调节电路350调节的射流发生器和模拟负载之间的信号差的数据。微控制器355可以使用该数据来计算在射流发生器230的操作频率范围内的针对选定时间间隔的差值信号250相对于输入信号235的传递函数。图4示出示例性传递函数。微控制器355可以分析传递函数400以识别射流发生器230产生最优流时的射流发生器230的一个或多个共振频率,并且微控制器355可以产生用于电源210的控制参数,以在其中一个共振频率下使射流发生器230操作在最优流。在至少一个方面,调整电路可以实现反馈系统以使合成射流发生器230操作在最优流。
[0030]应当理解,传递函数也可以独立于在此所描述的系统来确定,例如通过以下方式来确定:在单独的测试台上进行独立测量、在其他系统上进行独立计算、在其他系统上进行建模或者使用适合于确定描述合成射流发生器的操作的传递函数的任何过程。
[0031]微控制器355还可以包括用于识别与射流发生器230的一个或多个共振频率的变化对应的传递函数的变化的电路,一个或多个共振频率的变化是由例如环境条件(例如,流体密度和温度)的变化引起的。作为响应,微控制器355可以产生用于电源210的控制参数255,以随着射流发生器230的共振频率改变而改变信号235的频率,使得射流发生器230继续产生最优流。
[0032]调整电路220还可以包括用于根据传递函数的变化确定射流发生器230的健康的指示的电路。作为示例,图5示出了图4最初所示的传递函数500,但是具有截去的峰值510。传递函数的特定变化可以识别接近失效条件,例如,损坏的弯曲部或者致动器具有有限的运动范围。在这个示例中,弯曲部或者致动器可能继续运行,但是有效性降低。调整电路可以向电源提供控制参数以维持原始的传递函数,或者向电源提供控制参数以使射流发生器操作在降低的能力,直到射流发生器可以被检修。
[0033]在至少一个方面,所存储的数据可以用于计算射流发生器的致动器的反电动势(emf)特征(signature),例如,在射流发生器使用扬声器线圈作为致动器的情况下。检测电路结合调整电路可以被配置为根据反电动势特征的改变确定健康指示器。反电动势的偏差可以提供接近失效条件的指示,并且作为响应,调整电路可以向电源提供控制参数以使射流发生器维持在最优流,或者可以向电源提供控制参数以使射流发生器操作在降低的能力。
[0034]应当理解,反电动势特征也可以独立于在此所描述的系统来确定,例如通过以下方式来确定:在单独的测试台上进行独立测量、在其他系统上进行独立计算、在其他系统上进行建模或者使用适合于确定在操作频率范围内的合成射流发生器的反电动势的任何过程。
[0035]调整电路可以可选地向用户或者外部系统发送即将发生的失效的警报,或者可以向电源提供控制参数,使电源发送该警报。
[0036]图6根据所公开的实施例的多方面示出表征和监测合成射流发生器的性能的过程600。在方框610中,在射流发生器230的操作频率范围内向射流发生器230和模拟负载225提供输入信号。在方框615中,在射流发生器230的操作频率范围内测量射流发生器和模拟电力负载之间的信号差。在方框620中,根据输入信号以及射流发生器和模拟电力负载之间的信号差确定传递函数。在方框625中,使用传递函数确定输入信号的控制参数以使合成射流器产生最优流。在方框630中,识别与射流发生器230的变化的共振频率对应的传递函数的变化,并且调整控制参数以改变输入信号的频率,使得射流发生器230操作在变化的共振频率以产生最优流。在方框635中,可以识别接近失效条件的传递函数或者反电动势特征的变化被确认,并且在方框640中,调整控制参数以维持射流发生器230处于最优流。替换地,在方框645中,调整控制参数以使射流发生器操作在降低的能力,直到射流发生器可以被检修。可选地,在方框650中,可以向用户或者外部系统发送即将发生的失效的警报。
[0037]图7示出所公开的实施例的示例方面的示意图,在其中可以结合机翼705使用一个或多个合成射流器700以实现有效的流控制。例如,
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