本發(fā)明涉及直升機共軸槳葉測距，尤其涉及一種直升機共軸槳葉接近監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、目前，共軸雙旋翼直升機在飛行中做高速機動時，存在上下槳葉相撞的危險，需要對上下槳葉的距離進行實時測量，并在接近危險距離時向飛控系統(tǒng)告警，飛控系統(tǒng)收到告警信息后及時調(diào)整，避免上下槳葉相撞，防止出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故，該裝置對共軸雙翼直升機的飛行安全至關(guān)重要。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，常采用激光測距和毫米波雷達進行測量上下槳葉之間的距離，激光測距有很好的精度，激光發(fā)射器發(fā)射激光，激光達到槳葉反射回接收器，計算出來回的時間；毫米波雷達采用線性調(diào)頻雷達測距，上(或下)槳葉正對雷達天線處安裝信號反射體，下(或上)槳葉安裝雷達收發(fā)天線，雷達發(fā)射接收回波信號，相關(guān)處理后計算路徑距離。

3、但現(xiàn)有技術(shù)中，由于太陽的干擾，測距數(shù)據(jù)變得非常不可靠，同時槳葉高速旋轉(zhuǎn)時振動，導(dǎo)致信號不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)誤報。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種直升機共軸槳葉接近監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的由于太陽的干擾，測距數(shù)據(jù)變得非常不可靠，同時槳葉高速旋轉(zhuǎn)時振動，導(dǎo)致信號不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)誤報的技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種直升機共軸槳葉接近監(jiān)測方法，包括如下步驟：

3、將發(fā)射模塊和接收模塊安裝至槳葉上；

4、所述發(fā)射模塊置于下槳葉處，電磁天線采用全向設(shè)計，保證槳葉在變傾角操作時，天線磁強度的各向保持一致；

5、所述接收模塊置于上槳葉處，電磁天線采用全向設(shè)計，保證槳葉在變傾角操作時，天線磁強度的各向保持一致；

6、由所述發(fā)射模塊發(fā)射穩(wěn)定的信號由所述接收模塊接收信號，所述發(fā)射模塊與所述接收模塊的間距遠則接收信號弱，所述發(fā)射模塊與所述接收模塊的間距近則接收信號強；

7、通過接收信號強弱識別上槳葉與下槳葉之間的間距。

8、其中，所述發(fā)射模塊包括振蕩器、隔離放大器、處理器、發(fā)射接口電路、電源轉(zhuǎn)換電路和電磁天線；

9、所述處理器控制所述振蕩器產(chǎn)生36khz振蕩信號，振蕩信號通過所述隔離放大器放大，輸出至所述電磁天線，其中耦合一部分信號檢波輸出至所述處理器用于發(fā)射功率檢測，所述發(fā)射接口電路輸出一路模擬差分，為發(fā)射功率電平指示，功率恒定時為恒定差分值，所述電源轉(zhuǎn)換電路將單電源變換為所述隔離放大器模擬電路需要的差分電源。

10、其中，所述接收模塊包括電磁接收天線、接收放大器、ad采樣模塊、mcu、da模塊、接收接口電路、模擬轉(zhuǎn)換電路和電源電路；

11、所述電磁接收天線接收所述發(fā)射模塊發(fā)射的電磁信號，并轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送至所述接收放大器，送16位ad采樣，根據(jù)槳葉的最高轉(zhuǎn)速，計算到槳葉交錯的時間為0.8ms，按0.05ms采樣取一組數(shù)并取最大值，得到16個最大值，再按每4個最大值取平均，取平均可提高檢測精度，交會期間得到4個最大平均值，每10ms截取一個最大值，經(jīng)查表得出對應(yīng)的槳距值，再通過所述da模塊轉(zhuǎn)換出對應(yīng)的模擬電壓值輸出，整個過程由所述mcu進行控制。

12、其中，所述接收接口電路的rs422接口為數(shù)字上報接口。

13、其中，所述ad采樣模塊的ad滿量程為4096mv，16位ad去掉一位符號位后，按15為計算，lsb＝125uv，由于遠近信號耦合強度的非線性，各距離段距離精度分別計算如下：

14、100mm至110mm之間距離，ad采樣分辨率為：

15、(1321.59-1025.88)/(110-100)＝29.571mv/mm＝29571μv/mm，1lsb折算至距離分辨率為125/29571＝0.004mm；

16、500mm至510mm之間距離，ad采樣分辨率為：

17、(28.26-26.67)/(500-490)＝0.159mv/mm＝159μv/mm，1lsb折算至距離分辨率為125/159＝0.79mm；

18、1100mm至1200mm之間距離，ad采樣分辨率為：

19、(10.5-7.10)/(1200-1100)＝0.034mv/mm＝34μv/mm，1lsb折算至距離分辨率為125/34＝3.68mm。

20、其中，所述接收模塊包括引導(dǎo)程序、測距程序、調(diào)試程序和外設(shè)驅(qū)動程序；

21、所述引導(dǎo)程序為裸機程序，主要功能為初始化板級外設(shè)、更新燒寫固件、提供菜單以選擇執(zhí)行測距程序或者調(diào)試程序；

22、所述測距程序主要功能為從flash存儲器中調(diào)出距離-電壓查找表，執(zhí)行測距算法，驅(qū)動a/d和d/a芯片工作，通過rs422串口向上位機上報距離數(shù)據(jù)；

23、所述調(diào)試程序運行rtos，提供了簡易的終端交互界面，主要功能為讀寫距離電壓查找表、監(jiān)視底層硬件工作情況、讀寫電子標(biāo)簽的調(diào)試功能；

24、所述外設(shè)驅(qū)動程序為上層模塊提供了軟硬件的數(shù)據(jù)交互接口。

25、其中，所述接收模塊的工作流程包括如下步驟：

26、所述接口模塊通電后，首先執(zhí)行所述引導(dǎo)程序，在此階段倒計時10秒，十秒內(nèi)可以在串口終端界面內(nèi)手動選擇燒寫固件、執(zhí)行測距程序或執(zhí)行調(diào)試程序，倒計時結(jié)束后將自動運行所述測距程序；

27、燒寫固件通過y-modem協(xié)議實現(xiàn)，上位機終端通過y-modem協(xié)議發(fā)送固件的二進制文件，模塊接收文件并自動燒寫至內(nèi)部存儲器，燒寫完成后，自動執(zhí)行所述測距程序；

28、所述測距程序為定時器中斷事件驅(qū)動的裸機程序，在模塊斷電之前，將不停地以10ms的頻率上報距離數(shù)據(jù)；

29、所述調(diào)試程序為維護模塊所用的工具集，通過一個終端界面與用戶交互，由于其敏感性運行調(diào)試程序需輸入口令驗證；

30、進入所述測距程序后，配置ad芯片zjc2001的sdi引腳為高電平，拉高conv引腳進入3線串行模式，且無繁忙指示，軟件按照最小采樣間隔2us進行一次采樣，當(dāng)前采樣與前一次采樣值對比，保留大值，舍棄小值，每50us記錄一次最大值，留待后續(xù)最大值平均處理；

31、啟動轉(zhuǎn)換時，首先拉高conv引腳，等待最大轉(zhuǎn)換時間1.6us后，拉低conv信號，即可讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，轉(zhuǎn)換結(jié)果在串行時鐘sck上升沿讀取，最小讀取時鐘周期為15ns，16bit數(shù)據(jù)全部讀取完成后，sdo信號進入高阻態(tài)等待下一次轉(zhuǎn)換開始；

32、通過a/d數(shù)據(jù)讀取模塊驅(qū)動模數(shù)芯片zjc2001，每2us讀取一次采樣電壓結(jié)果并將結(jié)果傳輸至電壓最大值尋找模塊；

33、所述電壓最大值尋找模塊記錄下12.5ms內(nèi)的采樣電壓最大值并將結(jié)果傳輸至電壓-距離查找表模塊；

34、所述電壓-距離查找表模塊通過內(nèi)置的電壓-距離查找表，將電壓值映射為距離值；

35、將所述電壓-距離查找表模塊產(chǎn)生的最大值以12.5ms的周期通過串口傳輸出去；

36、最終d/a電壓產(chǎn)生模塊通過配置片外da芯片，將距離值轉(zhuǎn)換為模擬量輸出。

37、本發(fā)明還提供一種直升機共軸槳葉接近監(jiān)測裝置，包括磁棒、支架、殼體、蓋板和pcb板，所述支架的數(shù)量為兩組，兩組所述支架分別與所述殼體固定連接，并分別位于所述殼體的一側(cè)，所述磁棒的兩端分別與對應(yīng)的所述支架固定連接，并位于兩組所述支架之間，所述pcb板嵌設(shè)于所述殼體的內(nèi)部，所述蓋板蓋合所述殼體，并位于所述殼體的一側(cè)。

38、其中，所述pcb板為發(fā)射模塊電路板或接收模塊電路板中的任意一種。

39、本發(fā)明的一種直升機共軸槳葉接近監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法的有益效果為：本發(fā)明采用所述發(fā)射模塊發(fā)射信號，所述接收模塊接收信號，并根據(jù)接收信號的強弱判斷所述發(fā)射模塊與所述接收模塊之間的間距，進而實現(xiàn)對上槳葉與下槳葉之間的間距進行測量，避免了因高空太陽的干擾，同時還可以避免機體的反射干擾，可以高效穩(wěn)定的實時監(jiān)測上槳葉與下槳葉之間的間距，結(jié)構(gòu)簡單可靠，無需復(fù)雜的信號處理單元。