一种用于监测直升机旋翼故障的识别装置的制作方法

本实用新型属于直升机故障诊断技术领域，尤其涉及一种用于监测直升机旋翼故障的识别装置。

背景技术：

声音是信息的主要载体，人类对客观世界的认识与了解，对现实世界中事物特征的把握，除视觉外主要通过对声信号的获取而得到，因此，声现象作为自然界中最普遍的物理现象之一，在民用和军事应用中受到广泛关注，随着自动化技术、通讯技术、计算机技术的飞速发展和智能化、信息化、网络化时代的到来，声目标的探测、识别和定位在许多领域都得到广泛应用，如语音识别技术、车辆的自动识别的定位技术、地下漏水漏油探测技术、机械故障的检测和识别、机器人的智能控制及其他各种智能声控设备、装置等，鉴于声目标识别系统在人们的生产和生活以及工作中起到越来越重要的作用，许多人开始对这一方面进行深入认真的分析，并做了大量的研究工作，取得了一些进展，尤其对直升机等目标作为研究对象，利用目标的发声特性，把目标作为声源，通过获取目标辐射的声信息，经过对目标信息的处理达到识别的目的，数据处理模块和采集模块之间的数据交换和通信由一个共享存储器来完成，现有技术存在当数据处理模块和数据采集模块进行信息交换时容易产生总线冲突的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种用于监测直升机旋翼故障的识别装置，包括音频识别器，所述音频识别器输出连接于信号调节器，所述信号调节器输出连接于多路同步数据采集电路，所述多路同步数据采集电路输出连接于dsp声信号处理器；

所述多路同步数据采集电路包括多路模拟开关，所述多路模拟开关的多路输入端分别连接于相应的多路经音频识别器输出的经信号调节处理的故障声音模拟信号，其输出端输出连接于程控放大器，所述程控放大器输出连接于采样保持器，所述采样保持器输出连接于模数转换器，所述模数转换器通过外设接口电路输出连接于数据采集控制器，所述数据采集控制器输出连接于存储器，所述数据采集控制器读取连接于存储器，并通过定时与逻辑控制电路控制输出于模拟多路开关、程控放大器、采样保持器和模数转换器。

进一步，所述dsp声信号处理器包括数字滤波应用子模块、特征提取应用子模块以及分类识别应用子模块，所述数字滤波子模块输出连接于特征提取子模块，所述特征提取子模块输出连接于分类识别子模块。

进一步，所述信号调节器包括可调增益放大器a1，所述可调增益放大器a1的输入端连接于音频识别器，其输出端连接于固定增益放大器a2，所述固定增益放大器a2输出连接于功率放大器u1，所述功率放大器u1输出连接于多路模拟开关的任一路，所述可调增益放大器a1的受控连接于定时与逻辑控制电路。

进一步，所述可调增益放大器a1的可调增益范围为20db的增益，所述固定增益放大器a2的固定增益范围至少为40db。

进一步，所述可调增益放大器a1和固定增益放大器a2均为ad603。

进一步，所述dsp声信号处理器输出连接于告警电路，所述告警电路包括比较器b1，其参考电压端连接于基准源j1的输出端，其输出端连接于多谐振荡器w1，所述多谐振荡器w1输出连接于振铃o1。

进一步，所述基准源可输出1.22v～l0v中的各档参考电压，其优选参考电压为2.5v，其温漂系数为2ppm/℃

进一步，所述识别装置优选直升机采样频率为2000hz，优选采样距离150m。

有益技术效果：

1、本专利采用所述模数转换器通过外设接口电路输出连接于数据采集控制器，所述数据采集控制器输出连接于存储器，所述数据采集控制器读取连接于存储器，并通过定时与逻辑控制电路控制输出于模拟多路开关、程控放大器、采样保持器和模数转换器，由于选用适当的单片机作为同步数据采集器的控制中心，其主要完成的功能是选通多路模拟开关，对放大器进行程控放大，控制采样保持器的工作模式，控制ad转换，把采集数据存放到共享存储器中，结合外设接口电路完成声信号处理器之间的数据交换，数据处理模块和数据采集模块之间的数据交换和通信由一个共享存储器来完成，设计中主要考虑存储器的容量和存取速度，另外，还要考虑一个接口电路完成数据处理模块和数据采集模块双方总线的隔离和选通以避免总线冲突，同时，由于采用可编程的器件完成如选通多路模拟开关，对放大器进行程控放大，控制采样保持器的工作模式，控制ad转换，把采集数据存放到共享存储器中等操作，可以控制其转换频率与存储器存储速度相匹配，换句话说当数据存储或读取还没有准备好之前，则不会进行数据采集操作，这样就完美解决了息交换时容易产生总线冲突的问题，实现了数据处理和数据采集的同步。

2、本专利采用所述多路同步数据采集电路包括多路模拟开关，所述多路模拟开关的多路输入端分别连接于相应的多路经音频识别器输出的经信号调节处理的故障声音模拟信号，其输出端输出连接于程控放大器，所述程控放大器输出连接于采样保持器，所述采样保持器输出连接于模数转换器，所述模数转换器通过外设接口电路输出连接于数据采集控制器，所述数据采集控制器输出连接于存储器，由于模拟多路开关的作用是用来将多路被测信号分别送入ad转换器进行转换，以便中央处理器能够对多路被测信号进行处理，多路开关的主要参数是精度和速度，通过率是横梁多路开关的一个指标，是多路开关从一个通道切换并使下一个通道建立到规定精度所达到的最高切换率，根据系统的采样速率来确定开关的通过率，采样保持器的选择同样是以速度和精度作为主要的因素，另外还要考虑输入信号的动态范围、保持时间等因素，ad转换器的选择，ad转换器是数据采集系统的关键器件，根据系统的采样对象选择器类型，针对激波信号的波形特征、持续时间、采样的精度要求、使用的环境等因素综合考虑ad转换器的选择，同时对使用时的可能误差提前估计，程控放大器将传声器输出的微弱信号经过电平变换输出的信号必须经过放大器的适当放大，为了适应输入信号和输出信号的幅值要求必须实现自适应放大，根据通道及信号的要求选择适当的程控放大器。

3、本专利采用所述dsp声信号处理器包括数字滤波应用子模块、特征提取应用子模块以及分类识别应用子模块，所述数字滤波子模块输出连接于特征提取子模块，所述特征提取子模块输出连接于分类识别子模块，由于dsp声信号处理器在系统中主要完成数字滤波、特征提取和分类识别的运算，并控制整个系统的运行，因此，它是整个系统的核心，dsp声信号处理模块在设计时，首先根据目标识别与定位的实际需要，确定系统的性能指标，信号处理的要求，考虑数据流程、数学运算序列，去顶信号的预处理算法、定位模型和定位算法后，根据系统的要求进行高级语言的模拟和仿真。

4、本专利采用所述信号调节器包括可调增益放大器a1，所述可调增益放大器a1的输入端连接于音频识别器，其输出端连接于固定增益放大器a2，所述固定增益放大器a2输出连接于功率放大器u1，所述功率放大器u1输出连接于多路模拟开关的任一路，所述可调增益放大器a1的受控连接于定时与逻辑控制电路，由于直接选取可调增益的集成运放实现，如ad603，其内部由r-2r梯形电阻网络和固定增益放大器构成，加在其梯形网络输入端的信号经衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量是由加在增益控制接口的参考电压决定，而这个参考电压可通过单片机进行运算并控制，da芯片输出控制电压得来，从而实现精确的数控和可控增益。

5、本专利采用所述可调增益放大器a1的可调增益范围为20db的增益，所述固定增益放大器a2的固定增益范围至少为40db，所述可调增益放大器a1和固定增益放大器a2均为ad603，由于ad603能提供由直流30mhz以上的工作带宽，单级实际工作时，可提供超过20db的增益，两级级联后即可得到40db的增益，通过在经过功率放大器放大输出后，在高频时可提供超过60db的增益。

5、本专利采用所述dsp声信号处理器输出连接于告警电路，所述告警电路包括比较器b1，其参考电压端连接于基准源j1的输出端，其输出端连接于多谐振荡器w1，所述多谐振荡器w1输出连接于振铃o1，所述基准源可输出1.22v～l0v中的各档参考电压，其优选参考电压为2.5v，其温漂系数为2ppm/℃，由于基准源中可获得1.22v至l0v中的各档参考电压。由于建立在非表面的带隙机理上，因此比基于表面击穿的稳压管器件更加稳定，选就能实现优于温度系数可达μv/℃(即2ppm/℃)，输出电阻极低，更重要的是它无需挑60ppm的长期稳定性。由于带隙基准源具有高精度、低噪声、优点，因而广泛应用于电压调整器、数据转换器(a/d，d/a)、集成传感器、大器等，以及单独作为精密的电压基准件，低温漂等许多微功耗运算放。

6、本专利采用所述识别装置优选直升机采样频率为2000hz，优选采样距离150m，由于通过实验确定直升飞机的采样频率为2000hz，优选采样距离150m，能够获得较好的采集评估效果，当然也适用于如坦克、车辆等地面设备的声音诊断。

附图说明

图1是本实用新型本识别装置的模块电路图；

图2是本实用新型本识别装置的多路同步数据采集器的模块电路图；

图3是本实用新型本识别装置的信号调节器的电路图；

图4是本实用新型本识别装置的告警电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步描述，其中，图中：

1-音频识别器，2-信号调节器，3-多路同步数据采集电路，4-dsp声信号处理器，5-多路模拟开关，6-程控放大器，7-采样保持器，8-模数转换器，9-外设接口电路，10-数据采集控制器，11-存储器，12-定时与逻辑控制电路；

a1-可调增益放大器，a2-固定增益放大器，u1-功率放大器，b1-比较器，j1-基准源，w1-多谐振荡器，o1-振铃；

实施例1：

本实施例：如图1所示，一种用于监测直升机旋翼故障的识别装置，包括音频识别器1，所述音频识别器1输出连接于信号调节器2，所述信号调节器2输出连接于多路同步数据采集电路3，所述多路同步数据采集电路3输出连接于dsp声信号处理器4；

如图2所示，所述多路同步数据采集电路3包括多路模拟开关5，所述多路模拟开关5的多路输入端分别连接于相应的多路经音频识别器1输出的经信号调节处理的故障声音模拟信号，其输出端输出连接于程控放大器6，所述程控放大器6输出连接于采样保持器7，所述采样保持器7输出连接于模数转换器8，所述模数转换器8通过外设接口电路9输出连接于数据采集控制器10，所述数据采集控制器10输出连接于存储器11，所述数据采集控制器10读取连接于存储器11，并通过定时与逻辑控制电路12控制输出于模拟多路开关、程控放大器6、采样保持器7和模数转换器8。

所述dsp声信号处理器4包括数字滤波应用子模块、特征提取应用子模块以及分类识别应用子模块，所述数字滤波子模块输出连接于特征提取子模块，所述特征提取子模块输出连接于分类识别子模块。

如图3所示，所述信号调节器2包括可调增益放大器a1，所述可调增益放大器a1的输入端连接于音频识别器1，其输出端连接于固定增益放大器a2，所述固定增益放大器a2输出连接于功率放大器u1，所述功率放大器u1输出连接于多路模拟开关5的任一路，所述可调增益放大器a1的受控连接于定时与逻辑控制电路12。

所述可调增益放大器a1的可调增益范围为20db的增益，所述固定增益放大器a2的固定增益范围至少为40db。

所述可调增益放大器a1和固定增益放大器a2均为ad603。

如图4所示，所述dsp声信号处理器4输出连接于告警电路，所述告警电路包括比较器b1，其参考电压端连接于基准源j1的输出端，其输出端连接于多谐振荡器w1，所述多谐振荡器w1输出连接于振铃o1。

所述基准源可输出1.22v～l0v中的各档参考电压，其优选参考电压为2.5v，其温漂系数为2ppm/℃。

所述识别装置优选直升机采样频率为2000hz，优选采样距离150m。

工作原理：

本专利通过采用所述模数转换器通过外设接口电路输出连接于数据采集控制器，所述数据采集控制器输出连接于存储器，所述数据采集控制器读取连接于存储器，并通过定时与逻辑控制电路控制输出于模拟多路开关、程控放大器、采样保持器和模数转换器，由于选用适当的单片机作为同步数据采集器的控制中心，其主要完成的功能是选通多路模拟开关，对放大器进行程控放大，控制采样保持器的工作模式，控制ad转换，把采集数据存放到共享存储器中，结合外设接口电路完成声信号处理器之间的数据交换，数据处理模块和数据采集模块之间的数据交换和通信由一个共享存储器来完成，设计中主要考虑存储器的容量和存取速度，另外，还要考虑一个接口电路完成数据处理模块和数据采集模块双方总线的隔离和选通以避免总线冲突，同时，由于采用可编程的器件完成如选通多路模拟开关，对放大器进行程控放大，控制采样保持器的工作模式，控制ad转换，把采集数据存放到共享存储器中等操作，可以控制其转换频率与存储器存储速度相匹配，换句话说当数据存储或读取还没有准备好之前，则不会进行数据采集操作，这样就完美解决了息交换时容易产生总线冲突的问题，本实用新型解决了现有技术存在当数据处理模块和数据采集模块进行信息交换时容易产生总线冲突的问题，具有实现了数据处理和数据采集的同步和实现精确的数控和可控增益以及适用的有益技术效果。

利用本实用新型的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本实用新型的保护范围。

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