旋翼结冰数字相关检测系统的设计

摘要

直升机的一直是直升机研究者致力于研究和解决的重要问题，也是伴随着直升机诞生而来的技术难点之一，本文涉及到的红外非接触式结冰探测方法给这个问题提供了一个很好的解决方案。鉴于直升机的飞行环境，红外传感器接收到的旋翼结冰红外辐射能量经过大气吸收、散尘折射后已经变得十分微弱，再加上旋翼的气动特性以及大气对红外辐射的干扰，使得传感器输出信号的信噪比达不到检测要求，所以本文设计了基于旋翼结冰的数字相关检测系统，用数字式多点平均算法恢复被噪声淹没的有用周期信号。运用这种技术可以测量到一般方法很难测量的微弱量，使微弱信号测量的精度得到很大提高。 本文介绍了直升机旋翼结冰信号的特点，分析了它的噪声和干扰的来源，通过对比几种常用的相关检测技术，结合自身信号的特点和实际性能要求，确定了最终使用的算法——数字式多点平均算法，并通过仿真验证了此算法的正确性和可用性。同时根据红外结冰传感器的相关性能以及系统所要达到的性能指标设计了基于TMS320LF2407A的数字相关检测系统硬件电路部分，并结合数字式多点平均算法的基本原理和本系统的硬件电路设计编写了相关算法软件。最后将此系统用于结冰试验台架测量实际信号，检测结果与实际波形基本一致。 试验结果表明，用数字式多点平均算法恢复被噪声淹没的微弱周期信号的波形切实可行。数字式多点平均器在动态范围、线性失真，零点漂移等多方面优于模拟器件，在弱光、小位移、微振动、微温差、小电容、弱磁、弱声、微电导、微电流等方面都有广阔的应用前景。