[发明专利]一种发动机健康监视单元

权利要求书

1.一种发动机健康监视单元，其特征在于，包括电路连接的主处理器系统和多通道通信及信号采集系统，

所述主处理器系统包括电路连接的主处理器、存储器和以太网接口，用于对获取的发动机数据进行存储和管理、状态诊断、健康预测、趋势预测、维修决策、上传数据至地面分析系统及从地面分析系统下载系统配置参数及升级程序；

所述多通道通信及信号采集系统包括电路连接的DSP处理器和FPGA芯片、实现DSP处理器和主处理器之间数据传输的双端口RAM，所述DSP处理器用于按设定周期同步获取各发动机数据、根据同步获取的各发动机数据识别重要故障并输出告警信号至机上告警指示灯、传输同步后的组合数据包至主处理器；所述FPGA芯片用于接收多路发动机健康监视传感器采集的各发动机数据并进行预处理后传输至所述DSP处理器。

2.根据权利要求1所述的发动机健康监视单元，其特征在于，

所述的FPGA芯片包括：

4个转速测量接口模块、1个滑油油位测量接口模块、4个振动信号测量接口模块、6个RS422接收接口模块、1个ARINC429收发接口模块，

所述4个转速测量接口模块包括延迟滤波、脉冲计数器、控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器，用于接收转速信号调理电路滤波整形后的方波周期信号，首先经过延迟滤波滤除外部干扰引起的微秒数量级的窄脉冲，然后在脉冲计数器内利用FPGA芯片内部时钟信号测量方波周期信号的上升沿或下降沿之间的计数器差值，连续2次差值后自动求平均并将均值写入数据寄存器，所述控制寄存器用于使能转速测量、配置上升沿/下降沿采集，所述状态寄存器则用于指示转速测量结束状态信息；4路转速信号分别对应一个转速测量模块，独立且并行工作，转速测量结果被DSP处理器定时查询读取后，计算处理获得转速值；

所述滑油油位测量接口模块包括SPI接口、控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器，用于借助外部一个单独的ADC芯片接收经过滑油油位调理电路调理后的2路滑油油位信号，通过SPI接口定时读取ADC芯片的采样结果后，写入数据寄存器供DSP处理器读取，控制寄存器用于控制采样参数，所述状态寄存器用于指示采样过程的状态；

所述振动信号测量接口模块包括SPI接口、控制寄存器、状态寄存器、原始数据缓存、频域数据缓存、数字滤波模块、FFT转换模块、数据缓存模块，用于通过一片ADC芯片按设定周期连续采样4路经过振动信号调理电路调理后的振动信号，通过SPI接口读取采样结果后，分别写入分配给各个振动信号测量模块的数据缓存，所述数据缓存设置为双缓存，用以交替保存采样后的振动数据，保证后级进行数据处理时新采样的数据仍能正确保存，数据缓存1存满数据后，数据从缓存1取出输送至数字滤波模块、FFT转换模块进行数字滤波和快速傅立叶变换得到频域数据，而新采样的数据则写入数据缓存2，数字滤波会滤除原始采样信号中叠加的噪声和干扰，然后进行快速傅立叶变换得到频域数据，所述原始数据缓存、频域数据缓存分别存储滤波后的振动信号原始数据和频域数据供所述DSP处理器读取后结合其他发动机参数实现振动超限故障的判断，控制寄存器用于控制采样参数，所述状态寄存器用于指示采样过程的状态；

所述RS422接收接口模块包括波特率发生器、串并转换模块、多级FIFO、控制寄存器、状态寄存器、数据寄存器，所述控制寄存器用于设置波特率、停止位、数据位、校验位，串并转换模块用于获取数据字节，并将其写入多级FIFO，所述状态寄存器用于指示接收结果、校验结果、FIFO状态；所述多级FIFO的深度满足设定波特率在固定周期间隔内接收的最多通信数据的存储要求，所述数据寄存器供DSP处理器读取从而取出所述多级FIFO中缓存的接收数据，6个RS422接收模块分别对应6路RS422接口，可同时接收数据；

ARINC429收发接口模块包含接收部分和发送部分，发送部分则与接收部分的数据流向相反，接收部分和发送部分均包括有波特率发生器、串并转换模块、多级FIFO、控制寄存器、状态寄存器、数据寄存器，所述控制寄存器用于设置波特率、停止位、数据位、校验位，串并转换模块用于获取数据字节，并将其写入多级FIFO，所述状态寄存器用于指示接收结果、校验结果、FIFO状态；所述多级FIFO的深度满足设定波特率在固定周期间隔内接收的最多通信数据的存储要求，其中，所述接收部分中的串并转换模块用于获取数据字节，并将其写入多级FIFO，数据寄存器供DSP处理器读取从而取出所述多级FIFO中缓存的接收数据；发送部分中的数据寄存器用于接收DSP处理器待发送的数据内容，经多级FIFO缓存后通过并串转换按设定波特率输出串行数据信号；

所述ARINC429收发模块的参数字为32bit且不包含开始位、停止位，所述串并转换模块可接收32bit长的参数字且多级FIFO和数据寄存器为32bit。