本發(fā)明涉及借助于測(cè)定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來(lái)測(cè)試或分析材料，具體涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣內(nèi)部多余物定位檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、機(jī)匣是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件之一，它是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的基座，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的主要承力部件，其外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同的發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)不同部位，其機(jī)匣形狀各不相同，機(jī)匣零件的功能決定了機(jī)匣的形狀，但他們的基本特征是圓筒形或圓錐形的殼體和支板組成的構(gòu)件。機(jī)匣猶如飛機(jī)上一枚螺絲釘，雖然不起眼但卻不可或缺。從發(fā)動(dòng)機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在影響其質(zhì)量眾多因素中，多余物是主要原因之一。多余物會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)停車、軸承嚴(yán)重磨損、關(guān)鍵功能失效等嚴(yán)重后果，最終導(dǎo)致飛機(jī)無(wú)法操控、墜毀等致命事故。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)性能不斷提高、功能不斷增強(qiáng)，其結(jié)構(gòu)也愈發(fā)復(fù)雜；發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)、加工、裝配等過(guò)程日益復(fù)雜，在各個(gè)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生和攜帶多余物的幾率也隨之增加。另一方面，由于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中對(duì)多余物控制、檢查和消除缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也加大了多余物控制的難度。

2、發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中常處于高加速度或劇烈沖擊下，多余物移動(dòng)過(guò)程具有很大隨機(jī)性，或懸浮于腔體內(nèi)，或掉落在某些接觸部位，可能引起電路短路、管道堵塞及運(yùn)轉(zhuǎn)部件卡死，導(dǎo)致飛行試驗(yàn)失敗，造成嚴(yán)重的航天事故。因此，多余物的檢測(cè)是航天發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

3、目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣內(nèi)多余物的檢測(cè)一般采用機(jī)匣轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)監(jiān)測(cè)機(jī)匣內(nèi)多余物移動(dòng)的信號(hào)，但容易誤判，影響發(fā)動(dòng)機(jī)多余物檢測(cè)結(jié)果的判定。如現(xiàn)有技術(shù)牛書鋒在《火箭推進(jìn)》第45卷第4期2019年8月上發(fā)表的論文《液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)多余物自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》中提到：渦輪泵內(nèi)的浮動(dòng)環(huán)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)不定時(shí)發(fā)出響聲，由于浮動(dòng)環(huán)的尺寸和重量較大，多余物檢測(cè)系統(tǒng)的多個(gè)傳感器都能檢測(cè)到浮動(dòng)環(huán)響聲信號(hào)，檢測(cè)系統(tǒng)判定為多余物，影響了發(fā)動(dòng)機(jī)多余物檢測(cè)結(jié)果的判定。又如現(xiàn)有技術(shù)戚樂(lè)在《宇航計(jì)測(cè)技術(shù)》2014年2月第34卷第1期上發(fā)表的論文《航天發(fā)動(dòng)機(jī)多余物自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)》中提到：系統(tǒng)脈沖提取算法選取適當(dāng)?shù)碾妷洪撝担崛‰妷撼^(guò)閾值的脈沖信號(hào)，并計(jì)算脈沖信號(hào)的能量特征，濾除電磁干擾和系統(tǒng)背景噪聲的影響，最終確定多余物是否存在。因此，這種通過(guò)機(jī)匣轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)監(jiān)測(cè)多余物聲音的方式還有去除背景噪聲的影響等，使得檢測(cè)過(guò)程很麻煩。另外，對(duì)于多余物的定位也容易出現(xiàn)誤判，由于機(jī)匣的轉(zhuǎn)動(dòng)，多余物的定位也使得其定位檢測(cè)成為一個(gè)很復(fù)雜的檢測(cè)過(guò)程?，F(xiàn)有技術(shù)《航天發(fā)動(dòng)機(jī)多余物自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)》還提到：為實(shí)現(xiàn)多余物定位，需要確定多余物所在的尾噴管位置。將聲發(fā)射傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的6個(gè)尾噴管上，選擇1個(gè)尾噴管內(nèi)部依次植入直徑為0.5mm，1.0mm，1.5mm，2.0mm四種鋼珠，得到不同轉(zhuǎn)速試驗(yàn)條件下多通道的多余物碰撞信號(hào)?？梢?jiàn)，為了完成多余物定位檢測(cè)，還需在待測(cè)件內(nèi)放入鋼珠，過(guò)程確實(shí)麻煩、費(fèi)事。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣內(nèi)部多余物定位檢測(cè)系統(tǒng)，避免現(xiàn)有技術(shù)那樣采用聲發(fā)射傳感器，由于機(jī)匣轉(zhuǎn)動(dòng)其自身部分發(fā)聲而造成的誤判或影響發(fā)動(dòng)機(jī)多余物檢測(cè)結(jié)果的判定，并且使得多余物的定位檢測(cè)成為一個(gè)簡(jiǎn)單的檢測(cè)過(guò)程。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣內(nèi)部多余物定位檢測(cè)系統(tǒng)，由依次設(shè)置的檢測(cè)儀、信號(hào)調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集卡及上位機(jī)構(gòu)成；

3、檢測(cè)儀為工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像設(shè)備；

4、或檢測(cè)儀包括一對(duì)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣外部相對(duì)設(shè)置的x射線檢測(cè)儀或一對(duì)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣外部相對(duì)設(shè)置的超聲波檢測(cè)儀；x射線檢測(cè)儀或超聲波檢測(cè)儀的遠(yuǎn)離機(jī)匣的一側(cè)設(shè)置雙軸伺服電機(jī)，兩個(gè)輸出軸分別通過(guò)連接結(jié)構(gòu)與一個(gè)絲桿螺母機(jī)構(gòu)相連，兩個(gè)絲桿螺母機(jī)構(gòu)的螺母同時(shí)固定連接一個(gè)尺寸上大于機(jī)匣的圓環(huán)，圓環(huán)與機(jī)匣其圓筒形或圓錐形的殼體同心設(shè)置，圓環(huán)上設(shè)置可在圓環(huán)上滑動(dòng)的檢測(cè)儀；雙軸伺服電機(jī)固定設(shè)置在底座上，底座位于x射線檢測(cè)儀或超聲波檢測(cè)儀的遠(yuǎn)離機(jī)匣的一側(cè)；底座的底部固定設(shè)置位于機(jī)匣正下方的延伸板，底座或延伸板上設(shè)置用于保證兩檢測(cè)儀始終處于機(jī)匣的圓筒形或圓錐形的殼體的直徑上的保持結(jié)構(gòu)。工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像設(shè)備，以二維斷層圖像或三維立體圖像的形式，清晰、準(zhǔn)確、直觀地展示被檢測(cè)物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成、材質(zhì)及缺損狀況。這樣可以直接通過(guò)工業(yè)ct得出航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣內(nèi)的圖像情況而得知多余物有無(wú)及其位置信息，無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)匣，也避免現(xiàn)有技術(shù)那樣轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)匣帶來(lái)的判定影響。

5、檢測(cè)儀采集該信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，通過(guò)信號(hào)調(diào)理單元放大后，由數(shù)據(jù)采集卡將多余物信號(hào)傳輸至上位機(jī)，提取典型特征量，確定被測(cè)產(chǎn)品多余物的有無(wú)、粒徑大?。綖槌豕?，根據(jù)檢測(cè)儀移動(dòng)距離估算多余物的大?。┘捌淇臻g位置等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)多余物的自動(dòng)檢測(cè)。雖然不同類型不同型號(hào)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣形狀各不相同，但他們的基本特征是圓筒形或圓錐形的殼體和支板組成的構(gòu)件；因此采用同一位置的周向檢測(cè)，尤其是根據(jù)圖紙明確內(nèi)部結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的情況下，檢測(cè)出的信號(hào)卻不同可以說(shuō)明機(jī)匣內(nèi)存在多余物。這樣設(shè)置后保證兩個(gè)傳感器一定是對(duì)稱的，也即一定是位于機(jī)匣的圓筒形或圓錐形的殼體的直徑上，這樣保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性。在一對(duì)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣外部相對(duì)設(shè)置的檢測(cè)儀轉(zhuǎn)動(dòng)一圈進(jìn)行周向一圈檢測(cè)后再通過(guò)雙軸伺服電機(jī)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)儀在機(jī)匣長(zhǎng)度方向（或者說(shuō)高度方向）的移動(dòng)后進(jìn)行下一位置的周向檢測(cè)，最終完成整個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣的檢測(cè)。

6、進(jìn)一步的技術(shù)方案是，信號(hào)調(diào)理單元包括調(diào)理電路，調(diào)理電路包含濾波器和功率放大器。檢測(cè)儀與信號(hào)調(diào)理單元之間還可以設(shè)置前置放大器以用于將檢測(cè)到的信號(hào)放大。連接結(jié)構(gòu)包括減速機(jī)，雙軸伺服電機(jī)的兩個(gè)輸出軸分別與一個(gè)減速機(jī)相連，每個(gè)減速機(jī)的輸出軸均通過(guò)一個(gè)錐齒輪組與一個(gè)絲桿螺母機(jī)構(gòu)相連，為現(xiàn)有技術(shù)，不贅述。

7、進(jìn)一步的技術(shù)方案是，圓環(huán)上滑動(dòng)設(shè)置一對(duì)滑塊，滑塊上設(shè)置開(kāi)槽，開(kāi)槽的槽口面向圓環(huán)的中心設(shè)置，槽底壁固定設(shè)置彈簧，彈簧的另一端固定連接檢測(cè)儀，檢測(cè)儀尾部滑動(dòng)設(shè)置在開(kāi)槽內(nèi)。圓環(huán)上設(shè)置用于滑塊滑動(dòng)的滑槽，這樣可以實(shí)現(xiàn)滑塊移動(dòng)時(shí)檢測(cè)儀跟著移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)儀同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度的作用；檢測(cè)儀通過(guò)彈簧可以實(shí)現(xiàn)其檢測(cè)頭抵靠在機(jī)匣外表面。

8、進(jìn)一步的技術(shù)方案為，保持結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在延伸板上的環(huán)槽，環(huán)槽與圓環(huán)相匹配設(shè)置，延伸板內(nèi)還設(shè)置與環(huán)槽相連通的圓盤形腔道，圓盤形腔道其底壁與環(huán)槽的槽底壁相齊平，圓盤形腔道內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置矩形板，矩形板位于環(huán)槽的部分固定連接有連接板，連接板長(zhǎng)度大于機(jī)匣的長(zhǎng)度，滑塊上設(shè)置用于連接板貫穿穿過(guò)的開(kāi)孔，開(kāi)孔形狀與連接板形狀相適配。矩形板厚度與圓盤形腔道厚度相匹配或略小于圓盤形腔道的厚度；圓盤形腔道其內(nèi)頂壁上固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，矩形板與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)相連，矩形板中心與轉(zhuǎn)軸位置一致；轉(zhuǎn)軸位置上位于機(jī)匣的圓筒形或圓錐形的殼體的旋轉(zhuǎn)軸線上；滑塊其面向圓環(huán)中心的側(cè)端面超出滑槽設(shè)置以便于連接板貫穿滑塊。這樣設(shè)置后，由于檢測(cè)儀設(shè)置在滑塊上，而滑塊又由于連接板和矩形板連接的設(shè)置實(shí)現(xiàn)矩形板轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊同時(shí)同方向轉(zhuǎn)動(dòng)相同角度，這就能夠保持兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的檢測(cè)儀始終處于機(jī)匣的圓筒形或圓錐形外殼的直徑上。

9、本發(fā)明還提供的技術(shù)方案為，航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣內(nèi)部多余物定位檢測(cè)方法，采用所述檢測(cè)系統(tǒng)，包括如下依次進(jìn)行的檢測(cè)步驟：檢測(cè)儀采集信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過(guò)信號(hào)調(diào)理單元放大后，由數(shù)據(jù)采集卡將多余物信號(hào)傳輸至上位機(jī)，上位機(jī)提取典型特征量，確定被測(cè)產(chǎn)品多余物的有無(wú)、粒徑大小及其空間位置信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)多余物的自動(dòng)檢測(cè)。

10、進(jìn)一步的技術(shù)方案為，根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣圖紙，針對(duì)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的區(qū)域，所述檢測(cè)儀采集信號(hào)檢測(cè)步驟為：轉(zhuǎn)動(dòng)矩形板一定角度以檢測(cè)一對(duì)相對(duì)設(shè)置的扇形區(qū)域，如果發(fā)現(xiàn)幾次反射的時(shí)間中有對(duì)不上的情況，則說(shuō)明有多余物，或者根據(jù)波形，相對(duì)設(shè)置的超聲波檢測(cè)儀依次檢測(cè)，依次發(fā)射超聲波，如果單個(gè)檢測(cè)儀發(fā)射的波形自身不對(duì)稱，但兩個(gè)檢測(cè)儀的波形卻對(duì)稱則說(shuō)明檢測(cè)的區(qū)域有多余物；繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)矩形板一定角度以檢測(cè)下一對(duì)相對(duì)設(shè)置的扇形區(qū)域，重復(fù)上述過(guò)程直至矩形板轉(zhuǎn)回到初始位置則檢測(cè)結(jié)束。檢測(cè)系統(tǒng)周向轉(zhuǎn)動(dòng)一圈檢測(cè)（而非機(jī)匣轉(zhuǎn)動(dòng)），避免多余物位置變化；避免現(xiàn)有技術(shù)那樣采用聲發(fā)射傳感器，由于機(jī)匣轉(zhuǎn)動(dòng)其自身部分發(fā)聲而造成的誤判或影響發(fā)動(dòng)機(jī)多余物檢測(cè)結(jié)果的判定，并且使得多余物的定位檢測(cè)成為一個(gè)簡(jiǎn)單的檢測(cè)過(guò)程。在檢測(cè)前，根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣圖紙可明確機(jī)匣內(nèi)部哪些區(qū)域的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，哪些區(qū)域的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，這樣在檢測(cè)前就對(duì)反射次數(shù)以及幾次反射接收時(shí)間的數(shù)值分布有個(gè)初步了解，后續(xù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)反射次數(shù)增加或反射接收時(shí)間分布情況與根據(jù)圖紙結(jié)構(gòu)推得的反射接收時(shí)間分布情況不同則可確定有多余物。

11、進(jìn)一步的技術(shù)方案為，根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣圖紙，針對(duì)非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的區(qū)域，所述檢測(cè)儀采集信號(hào)檢測(cè)步驟為：轉(zhuǎn)動(dòng)矩形板一定角度以檢測(cè)一對(duì)相對(duì)設(shè)置的扇形區(qū)域，如果發(fā)現(xiàn)反射的次數(shù)比根據(jù)圖紙得知的反射次數(shù)變多，說(shuō)明有多余物；進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)多次反射之間的時(shí)間差，與根據(jù)圖紙推得的多次反射時(shí)間差的數(shù)值分布情況比較可進(jìn)一步確定多余物的有無(wú)和位置。

12、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于：工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像設(shè)備，以二維斷層圖像或三維立體圖像的形式，清晰、準(zhǔn)確、直觀地展示被檢測(cè)物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成、材質(zhì)及缺損狀況。這樣可以直接通過(guò)工業(yè)ct得出航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣內(nèi)的圖像情況而得知多余物有無(wú)及其位置信息，無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)匣，也避免現(xiàn)有技術(shù)那樣轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)匣帶來(lái)的判定影響。

13、檢測(cè)儀采集該信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，通過(guò)信號(hào)調(diào)理單元放大后，由數(shù)據(jù)采集卡將多余物信號(hào)傳輸至上位機(jī)，提取典型特征量，確定被測(cè)產(chǎn)品多余物的有無(wú)、粒徑大小（粒徑為初估，根據(jù)檢測(cè)儀移動(dòng)距離估算多余物的大?。┘捌淇臻g位置等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)多余物的自動(dòng)檢測(cè)。雖然不同類型不同型號(hào)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣形狀各不相同，但他們的基本特征是圓筒形或圓錐形的殼體和支板組成的構(gòu)件；因此采用同一位置的周向檢測(cè)，尤其是根據(jù)圖紙明確內(nèi)部結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的情況下，檢測(cè)出的信號(hào)卻不同可以說(shuō)明機(jī)匣內(nèi)存在多余物。這樣設(shè)置后保證兩個(gè)傳感器一定是對(duì)稱的，也即一定是位于機(jī)匣的圓筒形或圓錐形的殼體的直徑上，這樣保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

14、由于檢測(cè)儀設(shè)置在滑塊上，而滑塊又由于連接板和矩形板連接的設(shè)置實(shí)現(xiàn)矩形板轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊同時(shí)同方向轉(zhuǎn)動(dòng)相同角度，這就能夠保持兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的檢測(cè)儀始終處于機(jī)匣的圓筒形或圓錐形外殼的直徑上。

15、檢測(cè)系統(tǒng)周向轉(zhuǎn)動(dòng)一圈檢測(cè)（而非機(jī)匣轉(zhuǎn)動(dòng)），避免多余物位置變化；避免現(xiàn)有技術(shù)那樣采用聲發(fā)射傳感器，由于機(jī)匣轉(zhuǎn)動(dòng)其自身部分發(fā)聲而造成的誤判或影響發(fā)動(dòng)機(jī)多余物檢測(cè)結(jié)果的判定，并且使得多余物的定位檢測(cè)成為一個(gè)簡(jiǎn)單的檢測(cè)過(guò)程。在檢測(cè)前，根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣圖紙可明確機(jī)匣內(nèi)部哪些區(qū)域的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，哪些區(qū)域的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，這樣在檢測(cè)前就對(duì)反射次數(shù)以及幾次反射接收時(shí)間的數(shù)值分布有個(gè)初步了解，后續(xù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)反射次數(shù)增加或反射接收時(shí)間分布情況與根據(jù)圖紙結(jié)構(gòu)推得的反射接收時(shí)間分布情況不同則可確定有多余物。