[实用新型]一种手持的非介入式压力测量装置有效
申请号: | 201320212127.0 | 申请日: | 2013-04-24 |
公开(公告)号: | CN203249727U | 公开(公告)日: | 2013-10-23 |
发明(设计)人: | 裴鹤岩;郭元军;曾迎春;徐阳辉;刘名贵 | 申请(专利权)人: | 武汉航空仪表有限责任公司 |
主分类号: | G01L11/04 | 分类号: | G01L11/04 |
代理公司: | 中国航空专利中心 11008 | 代理人: | 杜永保 |
地址: | 430074 湖*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 手持 介入 压力 测量 装置 | ||
技术领域
本实用新型属于预测与健康管理技术(prognostics and health management PHM),涉及一种手持的非介入式压力测量装置。
背景技术
手持的非介入式压力测量装置是基于飞机预测与健康管理技术(PHM)的设计过程要求而提出的,预测和健康管理(PHM)的设计内容中故障诊断包括故障的准确检测与隔离定位,则需要在被测系统中布置大量的传感器来检测、提取被测系统的状态信息,给故障的诊断和预测提供原始数据。目前,对于压力管路的压力测量是通过固定安装的介入式压力传感器进行压力检测,需要在压力管路上开孔将被测介质引入到压力传感器感压腔中。为了保证压力管路的耐压强度,无法大量地布置压力传感器,那么就限制了压力信息的全面性。
发明内容
本实用新型的目的是:针对目前测量装置限制了压力信息全面性的不足,设计一种手持的非介入式压力检测装置。
本实用新型的技术方案是:
一种手持的非介入式压力测量装置,包括预埋部分与手持检测部分,预埋部分为超声波发生器、超声波接收器,手持检测部分包含了微处理器、显示器、键盘、电源管理电路、高速脉冲发生电路、TDC时间数字转换电路、超声波换能器驱动电路和信号放大及滤波电路;微处理器控制高速脉冲发生电路产生电压脉冲信号,并通过超声波换能器驱动电路进行功率放大,激励超声波换能器发生超声波脉冲信号,同时触发TDC时间数字转换电路开始计时;超声波接收器拾取脉冲信号,并通过信号放大及滤波电路对超声波接收器输出的微弱电压脉冲信号进行放大和整形,输出信号触发TDC时间数字转换电路停止计时;TDC时间数字转换电路将时间信号传输给微控制器,微控制器对时间信号进行标定及补偿计算,从而解算出压力信号并通过显示器将实时的压力信息通过显示器显示;键盘与微处理器通用IO连接,电源管理电路为整个装置提供电源。
本实用新型通过监测超声波在压力管路上传播时间的变化,间接解算出压力的变化,解决了需要在压力管路上开孔的问题,突破了传感器数量的限制,为预测和健康管理的实施提供了足够的状态信息,该装置不需要在压力管路上开孔就可以进行压力测量,实现了无损检测,具有较大的推广应用价值,压力测量装置的手持部分与预埋部分分离,只有在使用时才连接在一起,降低了机载设备的复杂度。
附图说明
图1为本实用新型方案的装置框图。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施方式做进一步详细说明。
一种手持的非介入式压力测量装置,包括预埋部分与手持检测部分,预埋部分为超声波发生器、超声波接收器,手持检测部分包含了微处理器、显示器、键盘、电源管理电路、高速脉冲发生电路、TDC时间数字转换电路、超声波换能器驱动电路和信号放大及滤波电路;微处理器控制高速脉冲发生电路产生电压脉冲信号,并通过超声波换能器驱动电路进行功率放大,激励超声波换能器发生超声波脉冲信号,同时触发TDC时间数字转换电路开始计时;超声波接收器拾取脉冲信号,并通过信号放大及滤波电路对超声波接收器输出的微弱电压脉冲信号进行放大和整形,输出信号触发TDC时间数字转换电路停止计时;TDC时间数字转换电路将时间信号传输给微控制器,微控制器对时间信号进行标定及补偿计算,从而解算出压力信号并通过显示器将实时的压力信息通过显示器显示;键盘与微处理器通用IO连接,电源管理电路为整个装置提供电源。
使用超声波发生器将超声波耦合到压力管路上并接收,通过监测超声波传播时间的变化解算出压力变化。超声波的发生和接收可采用超声波换能器,主要由压电晶片组成,利用压电效应实现声电转换。本实用新型通过微处理器控制高速脉冲发生电路产生电压脉冲信号,并通过超声波换能器驱动电路进行功率放大激励超声波换能器发生超声波脉冲信号,同时触发TDC时间数字转换电路开始计时。超声波接收器拾取脉冲信号,并通过放大及滤波电路对超声波接收器输出的微弱电压脉冲信号进行放大和整形,输出信号触发TDC时间数字转换电路停止计时。TDC时间数字转换电路将时间信号传输给微控制器,微控制器对时间信号进行标定及补偿计算,从而解算出压力信号并通过液晶显示器将实时的压力信息显示出来。保障人员将检测到的大量压力信息进行数据融合及特征提取并结合历史数据最终给出保障决策。
使用本装置进行检测时,将手持检测部分与预埋部分的超声波发生器、超声波接收器相连接,预埋部分即超声波发生器、超声波接收器通过粘接的方式在各个检测点进行预埋,距离为L,其中,距离L的选取依据TDC时间数字转换电路的最大测量时间(即TDC时间数字转换电路中包含门电路的个数)来确定;手持检测部分包含了微处理器、显示器、键盘、电源管理电路、高速脉冲发生电路、TDC时间数字转换电路、超声波换能器驱动电路和信号放大及滤波电路;微处理器控制高速脉冲发生电路产生电压脉冲信号,同时触发TDC时间数字转换电路开始计时,电压脉冲信号通过超声波换能器驱动电路进行功率放大驱动超声波发生器产生脉冲超声波,脉冲超声波在压力管路上传播一段时间后被超声接收器拾取到,并由超声波接收器转换为微弱的电压脉冲信号;微弱的电压脉冲信号通过信号放大及滤波电路后被放大、整形,得到了TDC时间数字转换电路可以检测到的电压脉冲信号,随即TDC时间数字转换电路被触发停止计时,TDC时间数字转换电路通过计算触发信号通过门电路的个数计算出超声波在压力管路上的传播时间,并传递给微处理器。微处理器对传播时间进行标定和补偿计算出传播时间所对应的压力值,并将压力值进行编码显示在显示器上。电源管理电路为整个装置提供电源,并监控电源的电量,当装置电量不足时发出报警信息。进一步地,压力测量装置的手持部分与预埋部分分离,只有在使用时才通过电连接器连接在一起,对于不需要实时监测的压力状态信息,可以通过本装置在必要的时间进行检测,降低了飞机测试系统的复杂度。
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