一种航空发动机滑油金属屑检测系统_林凯

3 结论
本文提出的滑油金属屑检测系统，能够实现对金属屑的 在线检测，通过仿真验证，能够稳定检测到直径 100um 至 900um 的滑油金属屑铁磁、非铁磁颗粒，为滑油滑油金属屑在 线监测提供了新的技术途径。
参考文献：
[1] 邓先伟,周强,冯玉学,等．HB5883—85 磁性屑末检测器通 用技术条件[S]
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信息通信
林凯等：一种航空发动机滑油金属屑检测系统 2.3 仿真结果
图 2 软件实现流程图
2 仿真验证
仿真分析以铁磁颗粒为例，非铁磁颗粒仿真和铁磁类似。 使用 MATLab 软件对系统硬件调理仿真分析。 2.1 仿真条件表 1 Nhomakorabea真条件设置表
2.2 仿真步骤 时域仿真流程图见图 3。
说明：横轴为时间，竖轴为电压（单位伏） 图 4 铁屑时域综合仿真结果对比图 如图所示，在直流激励时传感器输出信号为三角波形 m (t) ；当传感器激励信号为 100KHZ 的交流信号，传感器输出信 号如图中第二条红线所示，（参考 Soil(t)=m(t)cos(wct+ ) ），输出 信号中包含有噪音信号 1 和 2；经过仪表放大和带通滤波后（乘 法器前），信号为第一条蓝线所示（参考 SVSB(t)=Soil(t)*HVSB(t) ）；经 过乘法器和反馈带通高增益滤波器后，信号变为第二条蓝线 所示，此波形即为解调处理后的信号。 通过仿真分析，铁颗粒所感生出的信号非常清晰，噪声水 平尚不足以影响对其鉴别。
硬件完成滑油金属屑传感器信号的信号处理及信号采集、 处理器电路以及电源与接口电路等。信号采集电路由 ADC、 FPGA、传感器存储器、时钟电路、接口电路、电源电路和其他 外围控制电路组成数据同步采集与存储系统，将监测到的金 属屑信息高速实时传输到 CPU 处理器。
金属屑检测系统中，金属屑传感器激励信号频率约为 150KHZ，传感器输出有用信号频率不大于 400HZ；快速仪表 运放应能够对频率为 150KHZ 信号进行放大，增益放大倍数 为 32；有源带通滤波器的带通中心频率为 100KHZ，通带宽度 1200HZ 左右；负反馈带通高增益滤波器主要对信号进行高增 益放大和带通滤波，设置增益放大倍数为 900，带通滤波频率 1~500HZ。
[8] 焦玉君, 盐步. 职业学校校园一卡通考勤系统的研究与设 计[D].广州:华南理工大学,2011.
[9] 樊国龙,李刚.基于云存储的校园卡考勤系统[J].电子世界, 2016（17）.
[10] 税艳.中学校园一卡通的互动设计与实现[D].成都:电子科 技大学,2014.
基金项目：重庆文理学院专业技能培训品牌项目；重庆文理学 院校级科研项目 “基于 RFID 技术的智能考勤系统设计” （XSKY2016096）；永川区科技计划项目（Ycstc, 2014ac3001， Ycstc,2013ac3001）。
统，能够实现对滑油金属屑的在线检测。经仿真验证，该系统具有测量精度高、计算简单的优点，可用于航空发动机滑油
金属屑类型识别和颗粒大小计算。
关键词：滑油金属屑；检测
中图分类号：TP212 文献标识码：A
文章编号：1673-1131（2017）03-0081-02
0 引言
在航空发动机工作过程中，滑油携带着大量的关于发动 机内部机械设备的运行状态的信息，采用滑油润滑的各个摩 擦部件的磨损碎屑都漏入到了发动机滑油中，因此在航空发 动机故障诊断与状态监控过程中，通过对滑油进行合理的采 样，并进行滑油分析技术处理后，就能够实施对航空发动机故 障进行诊断和预监控。滑油监控技术是通过分析被监测航空 发动机的在用润滑油的性能变化和携带的磨粒，获得航空发 动机摩擦学系统的润滑和磨损状态的信息，评价航空发动机 的工况和预测故障，并确定故障原因、类型和零件种类的技术[1]。 通过滑油监测技术可以保证飞机发动机的可靠性，是实施视 情维修的重要手段之一[2]。
２０１７ 年第 ３ 期 （总第 １７１ 期）
信息通信
INFORMATION & COMMUNICATIONS
２０１７ （Ｓｕｍ． Ｎｏ １７１）
一种航空发动机滑油金属屑检测系统
林 凯，赵建平，郝 建 （中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，陕西 西安 710065）
摘要：航空发动机滑油应用过程中，滑油金属屑检测是一项关键技术。文章设计了一种航空发动机滑油金属屑检测系
[2] 聂鹏,韩娇,徐涛,等．滑油金属磨屑在线电磁检测传感器的 仿真研究[J]．仪表技术与传感器，2016(3):4 － 6。
[3] 王腾．一种新型的磨屑在线监测传感器的实验研究[J]．太 原科技大学学报,2008(2),24-28．
图 3 时域仿真流程图 ８２
作者简介：林凯（1983-），男，吉林梨树人，硕士，工程师，研究方 向为嵌入式计算机。
图 1 系统组成 金属屑信号处理机主要由激励信号发生单元和极值捕获 单元构成，激励信号发生单元用于产生传感器所需的正弦激
励信号，调理单元用于解调传感器输出信号，而后采集解调信 号[3]。
金属屑信号解析算法，根据采集到的数字信号和传感器 特性参数识别颗粒类别，计算金属颗粒大小。
诊断单元功能，根据分析和统计到的金属屑颗粒类别及 大小参数结合被测系统特征给出系统磨损状态。 1.1 硬件设计
本文设计的航空发动机滑油金属屑检测系统，能够在线 实时监测航空发动机传动系统中滑油金属屑数量、大小等参 数的累积状态，来分析动力传动系统的健康状况，以便于采取 主动的维修措施来确保系统的可靠运行，最大优点为可以实 时、全金属颗粒检测。
1 系统设计
滑油金属屑检测系统由滑油金属屑传感器、金属屑信号 处理机、金属屑信号解析算法和诊断单元组成，见图 1。
在信号调理结束后，由 CPU 完成对激励信号频率控制、解 调用载波信号频率和相位控制、对 A/D 转换器控制和数据采 集，完成颗粒识别和分析。 1.2 软件设计
金属屑检测系统中，系统软件完成对金属颗粒的识别，根 据采集到的模拟信号最大值和最小值先后顺序判断颗粒类别， 最后根据最大值判断颗粒大小。
在软件设计时，需注意以下两个方面。 在流速方面有：信号的周期必须在流速所对应周期的范 围内；信号的正半边和负半边时间长度基本一致； 在颗粒大小方面：采集到的峰值和最小值的绝对值都要 在颗粒大小所对应的电压范围内；采集到信号的峰值和最小 值的绝对值大小基本一致。 软件实现流程图如图 2 所示。