【摘要】：隨著直升機在各個領(lǐng)域的廣泛應用,如何保障直升機的運行安全變得越來越重要。槳轂作為直升機旋翼的重要部件,結(jié)構(gòu)復雜,長期承受著高強度的交變載荷,極易發(fā)生故障。對槳轂進行實時狀態(tài)監(jiān)測并進行故障預測,對于保障直升機的穩(wěn)定可靠運行具有極其重大的意義。近年來,利用聲發(fā)射檢測技術(shù)對直升機動部件進行裂紋萌生及擴展的監(jiān)測成為研究的熱點之一,而信號采集是聲發(fā)射檢測技術(shù)應用的基礎(chǔ)。本文基于對直升機槳轂中央件進行裂紋聲發(fā)射檢測研究的需要,設(shè)計了基于PCI接口的聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)。通過對采集系統(tǒng)需求的分析,設(shè)計了相應的硬件方案和軟件方案,對方案的設(shè)計過程及實現(xiàn)方法進行了詳細的闡述。聲發(fā)射采集系統(tǒng)的硬件由傳感器與前置放大器、聲發(fā)射信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、PCI接口電路和FPGA控制電路與控制邏輯五個部分組成,其中傳感器與前置放大器采用聲華的SR150M傳感器與PAS型前置放大器,使用ADA4898-2搭建可變通帶的濾波電路,使用ADG1439完成9種濾波通帶的選擇,利用ADS8422實現(xiàn)高達4MSPS采樣速率下的16bit高精度采樣,使用FPGA完成濾波通帶的選擇和數(shù)據(jù)采集的控制,并利用PCI9054通過DMA方式實現(xiàn)將采樣數(shù)據(jù)向PC計算機進行傳輸。軟件系統(tǒng)由PCI驅(qū)動、接口函數(shù)庫和實現(xiàn)采集管理的相應程序組成,通過PCI總線完成A/D采樣速率、濾波通帶選擇和DMA傳輸?shù)目刂?并在PC端實現(xiàn)了對采集的聲發(fā)射數(shù)據(jù)進行保存、波形的繪制和聲發(fā)射特征的提取與顯示,具備了對聲發(fā)射信號進行檢測與分析的基本功能。最后,利用模擬聲發(fā)射信號源對整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了調(diào)試與校準,并完成了在某鈦合金材料上的斷鉛聲發(fā)射信號的采集與處理,驗證了系統(tǒng)的各項主要功能與性能。經(jīng)最終的實驗測試驗證,整個系統(tǒng)實現(xiàn)了對兩路聲發(fā)射信號的數(shù)據(jù)采集,最高采樣速率達到4MSPS,采樣分辨率為16bit;同時可對振鈴計數(shù)、幅度、能量、到達時間、持續(xù)時間等聲發(fā)射特征進行快速提取,以及對采樣的波形數(shù)據(jù)和特征參數(shù)進行實時的存儲。為直升機槳轂中央件裂紋聲發(fā)射檢測的研究奠定了一定的基礎(chǔ)。
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP274.2;V267;V275.1
【圖文】：

以時間間隔 t進行采樣，如圖 2-1 所示，采樣率即為1/ t，單位為 Sa/s，亦可寫作 SPS。圖2-1 模擬信號離散采樣采樣獲得序列 X，如式(2-1)，當 t 為采樣間隔 t的整數(shù)倍時，獲得該采樣時刻的采樣值。X x (t ), t 0, t , 2 t ,3 t ,(2-1)將式(2-1)表示為集合形式則有：X {x (0), x ( t ), x( 2 t ), x (3 t ), }(2-2)數(shù)據(jù)采集分辨率是數(shù)模轉(zhuǎn)換結(jié)果為 1bit 時所代表的電壓量，體現(xiàn)了采樣結(jié)果的精確度，如式(2-3)：2PPrNVR (2-3)式(2-3)中PPV 為滿量程電壓峰峰值，N 則是轉(zhuǎn)換結(jié)果的位寬。采樣需要經(jīng)過：抽樣、量化和編碼三個過程，其中抽樣是在抽樣脈沖的作用下將模擬信號轉(zhuǎn)換成時間離散、幅值連續(xù)信號的過程

件計數(shù)、幅度、能量、振鈴計數(shù)、到達時間、持續(xù)時間、上升時間等，其中部分參數(shù)如圖 2-4 所示。圖2-4 聲發(fā)射信號簡化波形參數(shù)的定義（1）撞擊事件和撞擊事件計數(shù)：因聲發(fā)射信號超過門限值，而使采集設(shè)備獲

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本文編號：2731720