专利名称：飞机高升力作动系统传动效率测量装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种飞机高升力作动系统传动效率測量装置，特别是对采用多级传动的飞机高升力传动系统传动效率测量的装置及其測量方法，属于测控技术领域。
背景技术：
飞机高升力系统是飞机重要功能系统，在飞机起飞、着陆阶段或低空飞行过程中，增加飞机的升力，与飞机的其它功能系统协调配合以便更好地执行飞行任务。飞机高升力作动系统飞机高升力系统的主要组成部分，包括前缘缝翼作动系统和后缘襟翼作动系统，分别用于驱动前缘缝翼控制面和后缘襟翼控制面的工作。前缘缝翼作动系统和后缘襟翼作 动系统由驱动装置、传动杆、变角減速器、旋转作动器等组成。高升力作动系统设计研制中，需要验证其性能是否满足有关要求，如各传动单元以及整个系统的效率等，对传动效率的測量往往是通过对各功能部件(如变角减速器、旋转作动器等)的输入和输出功率測量，然后计算得到。对于功能部件输入功率測量中，是通过测量与功能部件相连接的输入端传动杆的转速和扭矩而得到，对于功能部件输出功率测量中，是通过測量与功能部件相连接的输出端传动杆的转速和扭矩而得到。传统的測量中，需要对系统中传动杆进行改造，如将传动杆从中间断开为两段，设计专门的夹具和连接件，使用通用的扭矩传感器和转速传感器，通过法兰或螺栓将扭矩传感器和转速传感器与分开后的两段传动杆连接，然后代替原来的传动杆，安装在传动系统中，以便进行扭矩和转速的測量。上述測量方法中，存在以下不足设计专门的夹具和连接件，使用通用的扭矩传感器和转速传感器测量传动杆的扭矩和转速时，需要将这些分散的夹具、连接件和扭矩传感器和转速传感器等组装在一起，纵向和横向尺寸大，需要占用很大的空间，给现场安装与使用带来很大困难。另ー方面，对传动杆结构的改造中改变了传动系统结构件的质量等特性，影响传动杆的強度、刚度等原有特性，其改造エ艺复杂，实施难度大，导致成本也很高，且不具有通用性。第三，使用安装有传感器的传动杆，測量状态与实际工作状态不一致，导致测量结果不准确。随着微电子技木、微机械加工技木、自动测量技术的发展，设计ー种不需要改变传动杆结构，安装使用方便，具有通用性，能完成飞机高升力作动系统传动效率測量装置的条件已经成熟。

发明内容
本发明的目的是设计一种飞机高升力作动系统传动效率測量装置，不需要改变传动杆结构，安装使用方便，完成飞机高升力作动系统传动效率測量。本发明的技术方案是一种飞机高升力作动系统传动效率測量装置，其特征在干，測量装置由传动单元、应变片组、园 磁栅、应变信号调理单元、脉冲信号调理单元、应变信号采集单元、脉冲信号采集单元、数据采集控制单元组成；在传动单元上安装固定有应变片组、滑环，应变片组通过滑环与应变信号调理单元相连，由应变信号调理单元向应变片组提供激励电源，以及接收应变片组的应变输出，经过应变信号调理单元调理后的信号送入到应变信号采集单元；在传动单元上还安装固定有园磁柵，以及在园磁栅侧面安装有与园磁栅配套的磁头，读取磁栅随传动杆转动时变化角度，磁头输出的脉冲信号接入脉冲信号调理单元，经过脉冲信号调理单元调理后的信号送入到脉冲信号采集单元；数据采集控制单元与应变信号采集单元、脉冲信号采集单元通过仪器控制总线进行通讯，由数据采集控制单元控制应变信号采集单元、脉冲信号采集单元的工作，执行测量软件，完成对信号的数据采集操作，以及数据处理、图形曲线显示等測量任务。下面分析扭矩测量与转速测量原理。高升力作动系统传动单元为圆柱体，对于圆柱形物体，当其沿沿轴线方向发生扭转时，其最大剪应カ分布在表面，表达式为
权利要求
1.一种飞机高升力作动系统传动效率測量装置，其特征在于，測量装置由传动单元[1]、应变片组[2]、园磁栅[3]、应变信号调理单元[4]、脉冲信号调理单元[5]、应变信号采集単元[6]、脉冲信号采集单元[7]、数据采集控制单元[8]组成；在传动单元[I]上安装固定有应变片组[2]、与应变片相配的滑环(图中未画出)，应变片组[2]通过滑环与应变信号调理单元[4]相连，由应变信号调理单元[4]向应变片组[2]提供激励电源，以及接收应变片组[2]的应变输出，经过应变信号调理单元[4]调理后的信号送入到应变信号采集单元[6]； 在传动单元[I]上还安装固定有园磁栅[3]，以及在园磁栅[3]侧面安装有与园磁栅配套的磁头(图中未画出)，读取磁栅[3]随传动杆[I]转动时变化角度，磁头输出的脉冲信号接入脉冲信号调理单元[5]，经过脉冲信号调理单元[5]调理后的信号送入到脉冲信号采集单元[7]； 数据采集控制单元[8]与应变信号采集单元[6]、脉冲信号采集单元[7]通过仪器控制总线进行通讯，由数据采集控制单元[8]控制应变信号采集单元[6]、脉冲信号采集单元[7]的工作，执行测量软件，完成对信号的数据采集操作，以及数据处理、图形曲线显示等测量任务。
2.根据权利要求I所述的ー种飞机高升力作动系统传动效率測量装置，其特征在于传动单元[I]为被测量的传动杆，应变片组[2]用于感知传动杆发生的表面应变量，根据测量圆柱形传动杆的扭矩这ー特征，测试时每ー个测试点使用ー对90°应变花组成ー个全桥测试电路。
3.根据权利要求I所述的ー种飞机高升力作动系统传动效率測量装置，其特征在于园磁栅[3]用于测试传动杆转过的角度及转速，每ー个园磁栅配置ー个感测头，以便感应出园磁栅转过的角度； 测试时，将园磁栅安装到传动杆上使之随传动杆同步旋转，感测头固定安装在传动杆外围，使感测头感应面贴近园磁栅且据园磁栅距离不能大于感测头所要求的感应距离。
4.根据权利要求I所述的ー种飞机高升力作动系统传动效率測量装置，其特征在于应变信号调理单元[4]和应变信号采集单元[6]选用带有调理功能的一体化采集模块NI-9237。
5.根据权利要求I所述的ー种飞机高升力作动系统传动效率測量装置，其特征在于脉冲信号调理单元[5]主要功能是将园磁栅编码器输出的脉冲信号进行放大、限幅、过压、过流保护，在以满足采集要求的信号形式输出。
6.根据权利要求I所述的ー种飞机高升力作动系统传动效率測量装置，其特征在于脉冲信号采集单元[7]选用NI-9401，接收8通道的TTL电平脉冲信号输入，并对脉冲信号计数。
7.根据权利要求I所述的ー种飞机高升力作动系统传动效率測量装置，其特征在于数据采集控制单元[8]选用NI公司的CompactDAQ系统。
8.根据权利要求I所述的ー种飞机高升力作动系统传动效率測量装置，其特征在于测量软件由人-机界面操作控制、配置管理、系统自检及校准、測量工程配置管理、数据采集存储、測量数据处理、数据管理与导出、数据回放浏览、光标控制的图形曲线分析、报告生成组件模块组成，各模块完成功能如下人-机界面操作控制组件模块，提供人-机交互操作界面，接收用户大操作输入，根据用户操作选择，完成参数的设置，或者是调度执行其它组件模块，执行相应的功能； 配置管理组件模块，具有自动识别采集单元模块，自动查找测量系统中的采集模块，完成对系统采集模块的初始化操作； 系统自检及校准组件模块，完成数据采集模块的自检、自校准、线路检查、零位测量等功能； 测量工程配置管理组件模块，具有测量参数的设置、数据采集工程定义功能，测量参数的设置中实现测量通道选择、传感器选择、工程单位转换、增益选择、桥电路参数选择、报警门限设定等，数据采集工程定义中包括试验信息、仪器信息、试验描述、任务启动和结束方式、采样率选择等，以数据采集工程文件形式保存上述参数； 数据采集存储组件模块，按照仪器配置管理和测量工程配置管理中所设置的参数，完成多通道数据实时采集和存储，同时，还完成多通道实时门限判定、对重要参数实施应急处理； 测量数据处理组件模块，用于对测量通道所采集的数据进行工程单位换算，以及进一步的处理； 数据管理与导出组件模块，以数据库形式对测量数据进行管理，数据库中存放有测量中的试验状态信息及采集数据，数据可以按多种条件进行检索，数据可以从数据库中导出，有.xls、. txt、. csv.、pdf 等多种格式； 数据回放浏览组件模块，提供试验任务事后数据回放功能，可以选择时间段进行局部回放； 光标控制的图形曲线分析组件模块，提供了以图形曲线形式显示测量数据，图形显示中可以定义多个显示窗口，对每个显示窗口可以设置纵坐标和横坐标、局部放大或缩小等功能，以及进行多窗口实时切换，还提供有光标控制的分析功能，对测量数据进行最大值、最小值查找等操作； 报告生成组件模块，提供了生成试验报告的功能，包含有相关试验信息、测量数据、图形曲线以及对图形曲线的标注信息等。
9. 一种飞机高升力作动系统传动效率测量方法，其特征在于包括以下步骤 飞机高升力作动系统传动效率测量中，执行人-机界面操作控制组件模块，提供人-机操作界面环境，根据用户操作选择输入，执行下列任一或多个组件模块配置管理组件模块、系统自检及校准组件模块、测量工程配置管理组件模块，完成参数的设置； 根据目前参数状态，执行数据采集存储组件模块，完成测量信号的数据采集以及数据存储，数据采集中，数据采集控制单元根据任务控制应变信号采集单元、脉冲信号采集单元工作，执行数据采集存储操作，在执行数据采集过程中，可以对采集数据进行判断，做出报警或应急处理，也可根据用户控制操作，执行暂停数据采集或停止数据采集等操作； 根据操作选择，执行测量数据处理组件模块对采集数据进行工程单位换算等数据处理； 根据操作选择，执行下列任一或多个组件模块数据管理与导出组件模块、数据回放浏览组件模块、光标控制的图形曲线分析组件模块，完成各组件模块相应的功能； 在数据采集和数据处理等操作的基础上，根据实际应用需求，可以有选择地执行数据管理与导出组件模块，或数据回放浏览组件模块，或者是光标控制的图形曲线分析组件模块，对于试验报告输出则可以执行报告生成组件模块来完成
全文摘要
一种飞机高升力作动系统传动效率测量装置及其方法，属于测控技术领域。其特征在于，在传动单元[1]上安装固定有应变片组[2]、园磁栅[3]，由应变信号调理单元[4]向应变片组[2]提供激励电源和接收应变输入，调理后的信号送入到应变信号采集单元[6]，磁栅[3]输出的脉冲信号经过脉冲信号调理单元[5]调理后送入到脉冲信号采集单元[7]，由数据采集控制单元[8]控制应变信号采集单元[6]、脉冲信号采集单元[7]的工作，执行测量软件，完成对信号的数据采集操作，以及数据处理、图形曲线显示等测量任务。本发明具有系统结构紧凑简单，空间尺寸小、工作可靠、测量精度高，使用方便，具有良好的可扩展性和可剪裁性。
文档编号G01M13/02GK102650569SQ201110043579
公开日2012年8月29日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者支超有, 李霞, 韩小刚 申请人:中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所