[发明专利]发动机燃气发生器涡轮转速和/或自由涡轮转速检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空发动机涡轮转速的检测电路。涡轮转速包括燃气发生器涡轮转速和自由涡轮转速。

背景技术

涡轮是一种将流动工质的能量转换为机械功的旋转式动力机械。它是航空发动机、燃气轮机和蒸汽轮机的主要部件之一。航空发动机的涡轮包括燃气发生器涡轮和自由涡轮。燃气发生器涡轮为两级轴流式涡轮，它的作用是将燃气中的热能装换成机械能，带动压气机及有关附件。自由涡轮为一级轴流式涡轮，其作用是将燃气发生器后的燃气中的能量转换为涡轮轴上的机械功，从而去驱动负载装置。航空发动机在直升机上工作时，航空发动机以燃气涡轮转速N1和自由涡轮转速N2为控制目标，要求保持自由涡轮转速N2基本恒定，对控制精度的要求较高。在燃气发生器涡轮转速N1＜60％范围要求总精度为±0.5％，在燃气发生器涡轮转速N1≥60％范围要求总精度为±0.05％；在自由涡轮转速N2＜60％范围要求总精度为±1％，在自由涡轮转速N2≥60％范围要求总精度为±0.05％。燃气发生器涡轮转速传感器输出的信号为近似正弦波信号，其频率与燃气发生器涡轮转速一致，自由涡轮转速传感器输出的信号也为近似正弦波信号，其信号频率与自由涡轮转速一致。因此，需要采集燃气发生器涡轮转速传感器输出信号的频率才可获得燃气发生器涡轮的转速，同理，也需要采集自由涡轮转速传感器输出信号的频率才能可获得自由涡轮的转速。

燃气发生器涡轮转速传感器和自由涡轮转速传感器均为磁电式传感器，利用电磁感应原理将输入运动速度变换成感应电势，它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号。转速传感器是为发动机的控制提供反馈信息，实时检测涡轮转速值的重要器件，传感器检测电路是检测传感器是处于正常状态、开路状态还是短路状态，保证航空发动机涡轮转速及传感器正常运行的重要环节。由于燃气发生器涡轮转速N1＝5％时，燃气发生器涡轮转速传感器输出电压V_p-p＞0.55V，燃气发生器涡轮转速N1＝120％时，燃气发生器涡轮转速传感器输出电压V_p-p＜85V。自由涡轮转速N1＝5％时，自由涡轮转速传感器输出电压V_p-p＞0.55V，自由涡轮转速N1＝150％时，自由涡轮转速传感器输出电压V_p-p＜85V。由前述可知，无论是燃气发生器涡轮转速传感器还是自由涡轮转速传感器输出电压从0.55V到85V，范围都很大。要检测如此大范围的电压值和如此大的检测幅度，采集精度和检测精度不易控制。

发明内容

本发明的任务是针对现有技术转速传感器输出电压范围大，检测幅度宽，采集精度不易控制的问题，提供一种响应时间快，自适应范围大，采集精度准确可靠，故障处理方便，能够充分满足电子控制器对发动机转速精度控制的发动机燃气发生器涡轮转速和/或自由涡轮转速检测电路。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种发动机燃气发生器涡轮转速和/或自由涡轮转速检测电路，包括涡轮转速传感器状态检测电路、涡轮转速测量电路和供电电源1，其特征在于：所述涡轮转速传感器状态检测电路，由检测涡轮转速传感器2状态电压值的环路检测电路3，将该状态电压值转换为数字信号的A/D转换电路4和判断涡轮转速传感器故障状态的中央处理器CPU9组成；所述涡轮转速测量电路,由依次串联在涡轮转速传感器2与中央处理器CPU9之间的隔离限幅电路5、放大电路6、比较单元7和方波整形电路8组成；涡轮转速传感器状态检测电路、涡轮转速测量电路均通过涡轮转速传感器2和中央处理器CPU9构成检测发动机燃气发生器涡轮转速和/或自由涡轮转速的闭环检测回路。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

本发明在检测电路输入端设置限幅电路和放大电路，当输入的电压值较低时，放大电路的放大倍数较高，当输入的电压值较高时，放大电路的放大倍数较低，保证比较单元的输入满足要求，解决了涡轮转速转速传感器输出电压范围大，检测幅度宽，采集精度不易控制的问题。

本发明通过环路检测电路可以检测燃气涡轮转速传感器和自由涡轮转速传感器处于正常状态、断开状态还是短路状态，CPU将发动机燃气涡轮转速传感器的状态经电子控制器的通讯软件传到直升机上的发参综合显示仪进行显示。方便了直升机操作人员根据提示进行相应的处理。

本发明检测的燃气发生器涡轮转速精度和自由涡轮转速精度均可达±0.02％，大大优于任务要求，且响应时间快，充分满足电子控制器对发动机的控制。

利用本发明可实现航空发动机燃气发生器涡轮转速检测精度可达±0.02％，自由涡轮转速检测精度可达±0.02％。