一种机载小型化结构健康监测系统及其监测方法

摘要

本发明公开了一种机载小型化结构健康监测系统及其监测方法，属于结构健康监测技术领域。该健康监测系统包括核心执行模块、功率放大模块、通道切换模块、系统电源模块和信号接口模块，其中系统电源模块的输入端通过信号接口模块与机载电源相连，系统电源模块的输出端分别与核心执行模块、功率放大模块和通道切换模块连接，功率放大模块的输出端与通道切换模块的输入端相连，信号接口模块和通道切换模块连接，功率放大模块和通道切换模块分别与核心执行模块连接。本发明能够在线完成激励、响应、通道切换和损伤诊断任务，实现了对飞机结构进行大面积在线的健康监测与损伤诊断。

主权项

一种机载小型化结构健康监测系统的监测方法，该监测方法所使用的健康监测系统包括核心执行模块、功率放大模块、通道切换模块、系统电源模块和信号接口模块，其中系统电源模块的输入端通过信号接口模块与机载电源相连，系统电源模块的输出端分别与核心执行模块、功率放大模块和通道切换模块连接，功率放大模块的输出端与通道切换模块的输入端相连，信号接口模块和通道切换模块连接，功率放大模块和通道切换模块分别与核心执行模块连接；所述核心执行模块包括电源转换单元、核心控制单元、激励信号产生单元、响应信号调理单元、响应信号采集单元、外部通讯单元、内存单元和高速数据储存器单元，其中核心控制单元、激励信号产生单元、响应信号调理单元、响应信号采集单元、外部通讯单元、内存单元和高速数据储存器单元分别与电源转换单元连接；所述核心控制单元由数字信号处理芯片电路或现场可编程逻辑门阵列电路或微处理器实现，所述内存单元由双倍速率同步动态随机存储器实现；其特征在于，该监测方法包括如下步骤：1）系统启动多通道扫查损伤诊断循环，该循环的次数和间隔时间由损伤诊断次数及间隔时间参数决定；2）核心执行模块中的核心控制单元将通断控制信号输出给功率放大模块开启其输出通断开关；3）核心执行模块中的核心控制单元输出数字量形式的激励信号波形、激励信号产生时钟和激励信号产生使能信号，驱动激励信号产生单元输出高频、小功率激励信号；4）功率放大模块对高频、小功率激励信号进行功率放大后转换为高频、大功率激励信号输出至通道切换模块；5）核心执行模块中的核心控制单元输出通道切换控制信号驱动通道切换模块开启对应的激励‑传感通道，此时，高频、大功率激励信号由通道切换模块输出至外部选定的激励传感器；6）外部选定的响应传感器输出的压电传感器响应信号经过通道切换模块后输出至核心执行模块中的响应信号调理单元进行适调放大和滤波降噪；7）核心执行模块中的响应信号采集单元对压电传感器响应信号进行采集，将其转换为数字量形式的响应信号；8）核心执行模块中的核心控制单元接收数字量形式的响应信号并将其高速转存至高速数据存储器单元；9）判别多通道扫查是否完毕，如果没有完毕，则核心执行模块中的核心控制单元继续输出通道切换控制信号开始下一个激励‑传感通道的工作，如果完毕，则进行步骤10）；10）核心执行模块中的核心控制单元运行损伤诊断算法得到损伤诊断结果并将该结果转存到高速数据存储器单元；11）根据损伤诊断次数参数，判别损伤诊断任务是否结束，如果没有结束，则进行步骤12），如果结束，则进行步骤13）至15）；12）根据时间间隔等待下一次多通道扫查损伤诊断，如果等待时间等于地面维护人员设置的时间间隔参数，则运行步骤5）至9）的流程，如果等待时间小于地面维护人员设置的时间间隔参数，则继续等待；13）核心执行模块中的核心控制单元输出激励信号产生的禁能信号，使得激励信号产生单元停止激励信号的输出；14）核心执行模块中的核心控制单元输出通断控制信号，关闭功率放大模块的输出通道开关；15）核心执行模块中的核心控制单元输出通道切换控制信号，驱动通道切换模块复位，也即是关闭通道切换模块中的所有开关。