叶片转角监测仪及其监测方法与流程

本发明涉及直升机试车调试领域，特别涉及一种叶片转角监测仪及其监测方法。

背景技术：

叶片转角是轴流、斜流与贯流水轮机叶片轴线的角度，各型米系列直升机在地面试车调试过程中，采用摄像头通过特制工装安装在发动机油滤外壳上，再通过数据导线与机舱内显示器观看，通过手动记录数据，根据数据在停车后对发动机进行调整。现有技术的客观缺点是：摄像头的安装、光线亮度等要求很高，灵活度不够，在开车时为了照顾亮度，发动机保护盖需打开，增加了危险系数；现有显示器只能显示当前的数据，通过手工记录，不能自动记录，没有办法联系记录数据，也不能回看数据；通过人体肉眼直接观看叶片转角刻度，读出数据的误差大。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种叶片转角监测仪及其监测方法。

本发明采用的技术方案如下：

叶片转角监测仪，包括监测终端、信号电缆和角度数据采集器，所述监测终端连接有至少两条所述信号电缆，所述信号电缆连接所述角度数据采集器，所述信号电缆和所述角度数据采集器的数量相同，所述角度数据采集器固定连接有转接头，所述转接头与叶片转角固定连接。

优选的是，所述转角采集器上设有安装卡箍，所述安装卡箍上设有紧固螺栓b，使所述安装卡箍和所述转角采集器固定连接。

在上述任一方案中优选的是，所述角度数据采集器与转接头之间由紧固螺栓a固定连接。

在上述任一方案中优选的是，所述转接头与叶片转角之间由紧固螺栓c固定连接。

在上述任一方案中优选的是，所述监测终端内设有数量为与信号电缆数量一致的信号传输线路，多条所述信号传输线路结构一致。

在上述任一方案中优选的是，所述信号传输线路包括模拟开关、信号放大器、滤波器和模/数转换器。

模拟开关主要是完成信号链路中的信号切换功能。采用MOS管的开关方式实现了对信号链路关断或者打开；由于其功能类似于开关，而用模拟器件的特性实现，成为模拟开关。模拟开关在电子设备中主要起接通信号或断开信号的作用。由于模拟开关具有功耗低、速度快、无机械触点、体积小和使用寿命长等特点，因而，在自动控制系统和计算机中得到了广泛应用。

放大器是增加信号幅度或功率的装置，它是自动化技术工具中处理信号的重要元件。放大器的放大作用是用输入信号控制能源来实现的，放大所需功耗由能源提供。对于线性放大器，输出就是输入信号的复现和增强。对于非线性放大器，输出则与输入信号成一定函数关系。放大器按所处理信号物理量分为机械放大器、机电放大器、电子放大器、液动放大器和气动放大器等，其中用得最广泛的是电子放大器。随着射流技术（见射流元件）的推广，液动或气动放大器的应用也逐渐增多。电子放大器又按所用有源器件分为真空管放大器、晶体管放大器、固体放大器和磁放大器，其中又以晶体管放大器应用最广。在自动化仪表中晶体管放大器常用于信号的电压放大和电流放大，主要形式有单端放大和推挽放大。此外，还常用于阻抗匹配、隔离、电流-电压转换、电荷-电压转换（如电荷放大器）以及利用放大器实现输出与输入之间的一定函数关系（如运算放大器）。

滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广 泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间‘是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号(Analog Signal)。随着数字式电子计算机(一般简称计算机)技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。

模/数转换器或模拟/数字转换器，英文Analog-to-Digital Converter，缩写为ADC，是指将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。真实世界的模拟信号，例如温度、压力、声音或者图像等，需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。模/数转换器可以实现这个功能，在各种不同的产品中都可以找到它的身影。典型的模拟数字转换器将模拟信号转换为表示一定比例电压值的数字信号。然而，有一些模拟数字转换器并非纯的电子设备，例如旋转编码器，也可以被视为模拟数字转换器。数字信号输出可能会使用不同的编码结构。通常会使用二进制二补数（也称作“补码”）进行表示，但也有其他情况，例如有的设备使用格雷码（一种循环码）。

在上述任一方案中优选的是，所述信号开关的输入端与所述信号电缆相连，所述信号开关的输入端还连接有校准参考源。

在上述任一方案中优选的是，所述模拟开关的输出端与所述信号放大器的输入端相连，所述信号放大器的输出端与所述滤波器的输入端相连，所述滤波器的输出端与所述模/数转换器的输入端相连。

在上述任一方案中优选的是，所述模/数转换器连接着ARM处理器，所述ARM处理器连接着数据存储器，所述ARM处理器还连接着LED显示器。

ARM处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。更早称作Acorn RISC Machine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。

本发明还公开了一种叶片转角监测方法，包括以下步骤：

（1） 角度数据采集器采集叶片转角数据，将采集到的数据转换为模拟信号通过信号电缆传输至监测终端。

（2） 模拟信号在监测终端内通过信号传输线路，并在此过程中通过模/数转换器将模拟信号转换成数字信号。产生数字信号的意义在于，可以使用软件系统，处理数字信号，使数字信号成像，不在依赖于直接使用摄像头成像。

（3） 将数字信号传递至ARM处理器进行数据处理。将处理后的数据分别传递到LED显示器和数据存储器。

在上述任一方案中优选的是，传输线路具有开关功能。

在上述任一方案中优选的是，其特征在于，模拟信号在传输过程中可以根据用户需求进行信号放大处理和滤波处理。

在上述任一方案中优选的是，模/数转换器与ARM处理器的之间信号传输是双向传输。

在上述任一方案中优选的是，ARM处理器与数据存储器之间的信号传输是双向传输，方便进行动态回看。

在上述任一方案中优选的是，ARM处理器与LED显示器之间的信号传输是双向传输。

本发明采用采集叶片转角的数据转换成模拟信号，再将模拟信号转换成数字信号，最终进行处理、存储和成像，避免了由传统意义上监测所产生的各种缺点，与传统意义的监测系统比，本发明的优点是：一、现有技术采用角度数据采集器对叶片转角直接进行连接采集，采用摄像头直接监控的方式，这种方式对光线的要求很高，有时开车时为了照顾亮度，发动机的保护盖需要打开，这大大的增加了危险性，同时由于直接与叶片转角连接，也降低了监测的准确性，本发明则无需考虑光线问题，增加了安全系数，也提高了监测的准确性；二、数据显示采用工业平板电脑采集角度传感器信号，通过编程模拟叶片转角形式进行显示，并通过后台处理对数据进行处理、保存、动态回看、打印、提高开车效率，在一场情况下及时动态回看数据，判断故障，降低事故率。三、通过高精度传感器采集，可更精确的测量出数据，精确度可达到0.25级以上，完全满足现在机上使用要求，可以更加精确调整发动机参数，提高开车效率。

附图说明

图1为按照本发明叶片转角监测仪一优选实施例的结构示意图图；

图2为按照本发明的叶片转角监测仪的图1所示实施例中的角度采集器的结构连接图；

图3为按照本发明的叶片转角监测仪的图1所示实施例中的监测终端的内部电路图。

附图标记说明：

1监测终端；2信号电缆；3角度数据采集器；4安装卡箍；5转接头；6紧固螺栓a；7紧固螺栓b；8紧固螺栓c；9模拟开关；10信号放大器；11滤波器；12模/数转换器；13 ARM处理器；14 LED显示器；15数据存储器；16校准参考源。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作了详细说明，但是，显然可对本发明进行不同的变型和改型而不超出后附权利要求限定的本发明更宽的精神和范围。因此，以下实施例是具有例示性的而没有限制的含义。

实施例1：

叶片转角监测仪，包括监测终端1、信号电缆2和角度数据采集器3，其特征在于，监测终端1连接有至少两条信号电缆2，信号电缆2连接角度数据采集器3，信号电缆2和角度数据采集器3的数量相同，角度数据采集器3固定连接有转接头5，转接头5与叶片转角固定连接。转角采集器上设有安装卡箍4，安装卡箍4上设有紧固螺栓b7，使安装卡箍4和转角采集器固定连接。角度数据采集器3与转接头5之间由紧固螺栓a6固定连接。转接头5与叶片转角之间由紧固螺栓c8固定连接。监测终端1内设有数量为与信号电缆2数量一致的信号传输线路，多条信号传输线路结构一致。信号传输线路包括模拟开关9、信号放大器10、滤波器11和模/数转换器12。信号开关的输入端与信号电缆2相连，信号开关的输入端还连接有校准参考源16。模拟开关9的输出端与信号放大器10的输入端相连，信号放大器10的输出端与滤波器11的输入端相连，滤波器11的输出端与模/数转换器12的输入端相连。模/数转换器12连接着ARM处理器13，ARM处理器13连接着数据存储器15，ARM处理器13还连接着LED显示器14。本实施例中模/数转换器12采用积分型模/数转换器，积分型模/数转换器工作原理是将输入电话转换成时间或脉冲，然后由定/计时器获得数字之。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率较低。出气的单片积分型模/数转换器多采用及分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。

这种叶片转角监测方法，包括以下步骤：

（1） 角度数据采集器3采集叶片转角数据，将采集到的数据转换为模拟信号通过信号电缆2传输至监测终端1。

（2） 模拟信号在监测终端1内通过信号传输线路，并在此过程中通过模/数转换器12将模拟信号转换成数字信号。

（3） 将数字信号传递至ARM处理器13与系统软件进行数据处理。将处理后的数据分别传递到LED显示器14和数据存储器15。

另外，传输线路具有开关功能。模拟信号在传输过程中可以根据用户需求进行信号放大处理和滤波处理。模/数转换器12与ARM处理器13的之间信号传输是双向传输。ARM处理器13与数据存储器15之间的信号传输是双向传输。ARM处理器13与LED显示器14之间的信号传输是双向传输。软件系统主要由嵌入式操作系统及用户软件组成。

模拟开关主要是完成信号链路中的信号切换功能。采用MOS管的开关方式实现了对信号链路关断或者打开；由于其功能类似于开关，而用模拟器件的特性实现，成为模拟开关。模拟开关在电子设备中主要起接通信号或断开信号的作用。由于模拟开关具有功耗低、速度快、无机械触点、体积小和使用寿命长等特点，因而，在自动控制系统和计算机中得到了广泛应用。

放大器是增加信号幅度或功率的装置，它是自动化技术工具中处理信号的重要元件。放大器的放大作用是用输入信号控制能源来实现的，放大所需功耗由能源提供。对于线性放大器，输出就是输入信号的复现和增强。对于非线性放大器，输出则与输入信号成一定函数关系。放大器按所处理信号物理量分为机械放大器、机电放大器、电子放大器、液动放大器和气动放大器等，其中用得最广泛的是电子放大器。随着射流技术（见射流元件）的推广，液动或气动放大器的应用也逐渐增多。电子放大器又按所用有源器件分为真空管放大器、晶体管放大器、固体放大器和磁放大器，其中又以晶体管放大器应用最广。在自动化仪表中晶体管放大器常用于信号的电压放大和电流放大，主要形式有单端放大和推挽放大。此外，还常用于阻抗匹配、隔离、电流-电压转换、电荷-电压转换（如电荷放大器）以及利用放大器实现输出与输入之间的一定函数关系（如运算放大器）。

滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广 泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间‘是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号(Analog Signal)。随着数字式电子计算机(一般简称计算机)技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。

模/数转换器或模拟/数字转换器，英文缩写ADC，Analog-to-Digital Converter的缩写，是指将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。真实世界的模拟信号，例如温度、压力、声音或者图像等，需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。模/数转换器可以实现这个功能，在各种不同的产品中都可以找到它的身影。典型的模拟数字转换器将模拟信号转换为表示一定比例电压值的数字信号。然而，有一些模拟数字转换器并非纯的电子设备，例如旋转编码器，也可以被视为模拟数字转换器。数字信号输出可能会使用不同的编码结构。通常会使用二进制二补数（也称作“补码”）进行表示，但也有其他情况，例如有的设备使用格雷码（一种循环码）。

如图1-3所示，本实施例采用采集叶片转角的数据转换成模拟信号，再将模拟信号转换成数字信号，最终进行处理、存储和成像，避免了由传统意义上监测所产生的各种缺点，与传统意义的监测系统比，本实施例的优点是：一、现有技术采用角度数据采集器对叶片转角直接进行连接采集，采用摄像头直接监控的方式，这种方式对光线的要求很高，有时开车时为了照顾亮度，发动机的保护盖需要打开，这大大的增加了危险性，同时由于直接与叶片转角连接，也降低了监测的准确性，本实施例则无需考虑光线问题，增加了安全系数，也提高了监测的准确性；二、数据显示采用工业平板电脑采集角度传感器信号，通过编程模拟叶片转角形式进行显示，并通过后台处理对数据进行处理、保存、动态回看、打印、提高开车效率，在一场情况下及时动态回看数据，判断故障，降低事故率。三、通过高精度传感器采集，可更精确的测量出数据，精确度可达到0.25级以上，完全满足现在机上使用要求，可以更加精确调整发动机参数，提高开车效率。

实施例2：

一种叶片转角监测仪及其监测方法，同实施例1，所不同的是，模/数转换器12采用逐次比较型模/数转换器。

逐次比较型模/数转换器由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内脂DA转换器输出进行比较，经n此比较后输出数字之。优点是速度较快、功耗低、在低分辨率时价格便宜，但高精度时价格较高。