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1、10申请公布号CN104160349A43申请公布日20141119CN104160349A21申请号201380010835922申请日20130222125171320120224FRG05B23/02200601B64F5/00200601G06F17/00200601G06F17/30200601G06Q10/06200601G06T7/00200601G07C5/00200601G07G5/00200601G01H1/06200601G01H3/08200601G01H3/12200601G01N29/0920060171申请人斯奈克玛地址法国巴黎72发明人杰罗姆亨利诺尔拉凯74专利。
2、代理机构中国商标专利事务所有限公司11234代理人宋义兴桑丽茹54发明名称用于通过声学分析检测航空器涡轮发动机中异常的装置57摘要本发明涉及用于通过声学分析检测航空器AERO涡轮发动机TURBO中异常的装置DISP，其特征在于它不是机上装置和它包括至少一个移动模块MOD，包括从涡轮发动机TURBO获取声学信号的定向装置MDAC；处理所述信号的装置MDTT，其适于产生损坏报告RAP_END；传输所述损坏报告RAP_END的装置MDTM；能够与至少一个模块MOD交换数据的服务器SERV，所述服务器SERV包括接收损坏报告RAP_END的装置MDR；和适于存储所述损坏报告RAP_END的存储装置MD。
3、S。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014082586PCT国际申请的申请数据PCT/FR2013/0503622013022287PCT国际申请的公布数据WO2013/124591FR2013082951INTCL权利要求书1页说明书5页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图1页10申请公布号CN104160349ACN104160349A1/1页21用于通过航空器AERO涡轮发动机TURBO的声学分析检测异常的装置DISP，其特征在于它不是在航空器机上和它包括至少一个移动模块MOD，包括从涡轮机械TURBO获取声学信号的定向获取。
4、装置MDAC；处理所述信号的装置MDTT，适于产生损坏报告RAP_END；传输所述损坏报告RAP_END的装置MDTM；能够与至少一个模块MOD交换数据的服务器SERV，所述服务器SERV包括损坏报告RAP_END的接收装置MDR；适于存储所述损坏报告RAP_END的存储装置MDS。2根据前述权利要求中任一权利要求的装置DISP，其特征在于获取装置MDAC包括定向传感器CAP，诸如扩音器和抛物线形放大器AMP。3根据前述权利要求的装置DISP，其特征在于获取装置MDAC包括适于控制定向传感器CAP方向的从属装置MDAS。4根据前述权利要求的装置DISP，其特征在于当航空器AERO正在移动时，从。
5、动装置MDAS根据航空器AERO的位置和轨迹调整传感器CAP的方向。5根据前述权利要求中任一权利要求的装置DISP，其特征在于获取装置MDAC包括航空器AERO识别装置MDI。6根据前述权利要求中任一权利要求的装置DISP，其特征在于至少一个模块MOD包括记录使用获取装置MDAC所获得的声学信号的装置MDE。7根据前述权利要求中任一权利要求的装置DISP，其特征在于服务器SERV包括适于使用户能够显示损坏报告RAP_END的用户界面INT。8根据前述权利要求中任一权利要求的装置DISP，其特征在于服务器SERV的接收装置MDR适于接收来自于航空器AERO的数据。9根据前述权利要求的装置DISP。
6、，其特征在于服务器SERV包括能够使用来自于航空器AERO的数据的分析装置MDAN。10通过航空器AERO涡轮发动机TURBO的声学分析检测异常的方法PROC，通过根据前述权利要求中任一权利要求的装置DISP实施所述方法，所述方法PROC包括下列连续的步骤来自于涡轮发动机TURBO的声学信号的获取；所述信号的处理，以产生损坏报告RAP_END；向服务器SERV传输所述损坏报告RAP_END；所述损坏报告RAP_END的存储。权利要求书CN104160349A1/5页3用于通过声学分析检测航空器涡轮发动机中异常的装置技术领域0001本发明的技术领域是航空器涡轮发动机的故障诊断学，并且更特别地是通。
7、过声学分析或振动分析的故障诊断学。该发明涉及用于通过声学分析检测航空器涡轮发动机异常的装置。背景技术0002旋转机械，诸如航空器涡轮发动机中出现的故障很少可以通过视觉被检测到，或者当可以检测到它们时，采取措施就太晚了。因此，诊断方法必须预测故障和最小化它们的后果。因此，进行了试图预料部件故障的尝试，该部件故障可以损坏机械或可以在机械中留下一段破裂的部件。0003在用于证明旋转机械的功能缺陷或功能下降的所有不同的物理现象中，声学分析是最常用的。振动是设备的工作状况的特征，并且使用术语振动特征和声音特征。振动特征的取样和处理可以很快地给出关于设备的工作状况的信息，并且可以监测随着时间的变化，而不需。
8、要拆卸机械。0004存在涡轮发动机中可以发生的和由振动可以识别的许多发动机问题，例如，转子静子接触、异物的进入、异常的失衡质量、轴承缺陷破损的滚珠或环、齿轮啮合缺陷磨损的或破坏的齿、缺陷的附属系统泵等。0005在可以进行涡轮发动机的声学分析之前，必须获得相当长周期的数据，该相当长的周期使得从航空器传输数据到地面是困难的。而且，难以设想在航空器的机上直接地处理这些数据，因为这种处理需要高的计算功率。这意味着必须进行简化的措施，以检测明显的异常现象，诸如失衡的质量或进入的大异物。0006因此，通常在地面试验台上取回和分析数据，所述试验台提供有高频率的获取系统和强大的计算机。在瞬间阶段期间更容易检测。
9、到机械现象。然而，缺点是必须拆卸涡轮发动机。发明内容0007本发明的目的是通过航空器涡轮发动机的声学分析检测异常的装置和方法，不需要拆卸发动机，也不需要在航空器机上处理数据，也不需要数据从航空器到地面的传输。0008根据一个方面，本发明基本地涉及通过航空器涡轮发动机的声学分析，用于异常检测的装置，其特征在于它不是在机上和它包括0009至少一个移动模块，包括0010从涡轮机械获取声学信号的定向获取装置；0011处理所述信号的装置，适于产生损坏报告；0012传输所述损坏报告的装置；0013能够与至少一个模块交换数据的服务器，所述服务器包括0014损坏报告的接收装置；说明书CN104160349A2。
10、/5页40015适于存储所述损坏报告的存储装置。0016使用根据本发明的装置，使用能够根据航空器的移动而调整的定向获取装置，当航空器停机时用于涡轮机械的起动和停机试验或者当航空器起飞或着陆时，通过非机载的移动模块直接地从地面取回声音信号。然后，通过处理装置，有利地航空器机上不可获得的带有高计算功率的计算机处理信号。损坏报告最终发给存储它的服务器，所述服务器有利地能够接收来自于不同模块的搜索报告。0017除了上述段落中所提到的主要特征，根据本发明的装置可以具有单独考虑或以任何技术上可能结合考虑的下面当中一个或几个补充的特征0018获取装置包括定向传感器，诸如扩音器和抛物线形放大器，0019获取装。
11、置包括适于控制定向传感器方向的从动装置；0020当航空器正在移动时，从动装置根据航空器的位置和轨迹调整传感器的方向；0021获取装置包括航空器识别装置；0022每个模块包括记录使用获取装置所获取的声学信号的装置；0023服务器包括使用者界面，适于使用户能够显示损坏报告；0024服务器接收装置，适于接收来自于航空器的数据；0025服务器包括能够使用来自于航空器的数据的分析装置。0026根据第二方面，本发明涉及通过航空器涡轮发动机的声学分析，检测异常的方法，通过根据前述权利要求中任一权利要求的装置实施所述方法，所述方法包括连续的步骤0027来自于涡轮发动机的声学信号的获取；0028所述信号的处理，。
12、以产生损坏报告；0029向服务器传输所述损坏报告；0030所述损坏报告的存储。0031阅读下面的说明书和附图的检查后，将更好地理解本发明和它的不同应用。附图说明0032仅仅为了信息示出了附图，该附图绝不是本发明的限制。0033附图示意了方块图，该方块图表示组成根据本发明的一个实施方式的装置的模块。具体实施方式0034附图示意性地表示根据本发明的一个实施方式，用于通过航空器AERO的涡轮机械TURBO的声学分析检测异常的装置DISP。所述装置DISP不在航空器AERO机上，以及用于航空器AERO起飞或着陆阶段时，或者停机时的声学分析。0035该装置DISP包括0036移动模块MOD，其包括003。
13、7用于获取声学信号SIG的获取装置MDAC，所述获取装置MDAC包括0038定向扩音器CAP；0039抛物线形放大器AMP；0040从属装置MDAS；说明书CN104160349A3/5页50041识别航空器AERO的识别装置MDI；0042用于记录声学信号SIG的装置MDE；0043用于处理声学信号SIG的装置MDTT；0044传输装置MDTM；0045取回装置MDRE；和0046远程服务器SERV，其包括0047接收装置MDR；0048存储装置MDS；0049分析装置MDAN；0050传输装置MDEV；0051用户界面INT。0052模块MOD的主要功能是通过获取装置MDAC，来自于涡轮机。
14、械TURBO的声学信号的获取，以及通过记录装置MDE和处理装置MDTT，这些信号的处理。模块MOD的传输装置MDTM和服务器SERV的接收装置MDR适于互相通讯。因此，服务器SERV可以接收来自于模块MOD的数据。服务器SERV的主要功能是通过存储装置MDS的所述数据的存储和通过用户界面INT的这些数据的观看。0053注意在一个实施方式中，界面INT与服务器SERV的其它构件物理上分离。在本发明的一个实施方式中，装置DISP包括两个模块MOD，然后，服务器能够与每个模块MOD通讯。两个模块MOD可以同时地分析航空器AERO的两台发动机。0054由几个移动模块MOD共享服务器SERV也是可能的。。
15、因此，服务器SERV接收来自于几个模块MOD的数据，该数据分析不同航空器AERO上涡轮发动机TURBO，并且然后，从服务器SERV的用户界面INT可以集中地观看所述数据。0055识别装置MDI用于在服务器SERV与几个模块MOD共享的情况下，识别航空器AERO。在一个实施方式中，识别装置MDI是拍图装置。拍图装置MDI在确定的声音能量检测阈值松开，这样可以拍下航空器AERO的照片和通过本领域技术人员已知的识别算法，该照片用于识别航空器AERO，因此，可以识别航空器名字。在另一个实施方式中，识别装置MDI包括安装在模块MOD上的用户界面，通过该用户界面，用户输入所分析的涡轮机械TURBO的航空器。
16、AERO的名字。注意该界面也可以用于调整扩音器CAP的方向，可能地同时带有辅助监控的显示，或者用于检查跟踪参数或用于调整其它算法预处理参数。0056在另一个实施方式中，识别装置MDI是传感器，其能够捕获来自于航空器AERO或机场的无线电发射，所述发射可能包含关于航空器AERO的信息。最后，在另一个实施方式中，识别装置MDI使用机场所提供的装置，诸如起飞/着陆调度表以帮助识别航空器AERO。识别装置MDI可以有利地保存分析日期和时间，以及可能地其它观察结果，诸如位置。0057由于模块MOD的移动性，可以使模块靠近待要被分析的航空器AERO的涡轮机械TURBO，而不需要移除涡轮发动机TURBO和将。
17、其放置在试验台上。如果航空器AERO是固定的，操作者人工地将扩音器CAP定向于面向涡轮发动机TURBO，或者扩音器CAP将自动地将其本身沿着它拾取最大声发射的方向上定向。0058当航空器AERO正在移动时，换而言之在起飞和着陆阶段期间，从属装置MDAS适应定向扩音器CAP的方向，以致于它遵循航空器AERO的轨迹以最优地捕获声学信号SIG。在说明书CN104160349A4/5页6一个实施方式中，扩音器CAP固定于移动轴，该移动轴从动于通过本领域技术人员已知的扫描和跟踪算法操作的从属装置MDAS。下面描述一些公开实施例，这些公开实施例描述了扫描和跟踪算法0059JLACAILLE,“INDUST。
18、RIALISATIONDALGORITHMESMATHMATIQUES”数学算法的工业化,PARIS1,2004。0060BOULANGER,FGALLAND,PRFRGIER,ANDPMARTIN,“DTECTIONETPOURSUITEDECIBLESPARMINIMISATIONDELACOMPLEXITSTOCHASTIQUE”通过随机复杂性的最小化的靶目标的检测和跟踪,INMAJECSTIC,2009,14页。0061SKUMAR,“IRST的检测和跟踪算法,”BOMBAY,2004。0062WHAO,CSANKARANARAYANAN,ASWIN,ANDRCHELLAPPA,“跟踪。
19、算法的在线经验估算,”APPLIEDPHYSICS,137页,2009。0063MLASHLEY,“用于软件GPS接收者的基于卡尔曼滤波的跟踪算法,”AUBURNUNIVERSITY,2006。0064从属装置MDAS通过两个步骤工作0065在称为扫描步骤的第一步骤中，轴的方向通过轴的旋转快速地扫描空间中扇体，这样扩音器CAP检测大的声发射源的区域。该区域称为热点。0066在称为跟踪步骤的第二步骤中，再次和几次地检测到正在移动的热点，从属装置MDAS绕着第一检测进行扩音器CAP方向的快速调整。使用轴的圆柱形坐标保存热点的连续坐标。该位置顺序用于估算航空器AERO的三部分的局部轨迹位置、速度、加。
20、速度。因此，从属装置MDAS通过应用预期的估算方向逐渐地定向扩音器CAP，同时继续进行小的随机局部调整，以细化随着时间过去的热点的位置。因此，估算的轨迹变得越来越精确。0067扩音器CAP连接抛物线形放大器AMP，后者扩大扩音器CAP所捕获的声音发射。当检测到的声学信号SIG的质量是足够的时，使用记录装置MDE进行记录持续的几秒。然后，通过处理装置MDTT处理该记录。处理装置MDTT用于产生称为“损坏报告”RAP_END的报告，列出所分析的涡轮发动机TURBO中所检测的故障。处理装置MDTT包括处理算法，下面给出了两个实施例。0068在下面文献中描述了第一算法0069“用于宽带信号处理的环境”。
21、,ERUDYK,RKLEIN,RDK,PHM2009。0070“用于基于振动诊断的环境”,RKLEIN,RDK,PHM2010。0071这个算法要求使用通过识别装置MDI的航空器AERO识别的涡轮发动机TURBO类型的识别。只要所分析的涡轮发动机TURBO的特征是已知的，算法可以识别轴承或齿轮上非常具体的异常。0072在文献中“独立振动源的识别”,AHAZAN,SAMM,UNIVERSITYOFPARIS1PANTHONSORBONNE描述了第二算法。该算法比第一种算法更常见，但是它要求算法应该创建根据所分析的涡轮机械TURBO的连续声谱所确定的学到模型MODEL。因此，算法不能检测第一记录期。
22、间的异常，而仅仅能够检测已经创建与涡轮机械TURBO相关的谱数据库后的异常，以及已经创建了日益复杂的模型MODEL后的异常。0073模块MOD通过取回装置MDRE接收第二算法所使用的模型MODEL，该模型来源于服务器SERV，该服务器SERV通过所述传输装置MDEV发送它们。服务器SERV从被分析的涡轮说明书CN104160349A5/5页7机械TURBO的发动机轴的旋转速度创建所述模型MODEL。所述速度可以很容易由阶比跟踪算法识别，在文献“用于航空器发动机中振动检测的轨迹簇”,AHAZAN,ICDM2010，中给出了其中的实施例。这种算法检测通过传输系统，诸如WI或3G，以检测报告的形式，。
23、检测立刻传送给服务器SERV的异常或异常趋势。0074服务器SERV的分析装置MDAN从检测报告创建模型MODEL，并且服务器SERV将它们发送给模块MOD。应该注意到在一个优选的实施方式中，用户可以通过用户可以订阅的WEB界面观看模型MODEL。每个用户只能显示他有权限的航空器AERO相关的数据，但是服务器可以使用与几个航空器AERO相关的检测报告，以创建复杂的模型MODEL，后者针对特定类型的航空器AERO或者涡轮发动机TURBO类型。因此，如果针对涡轮发动机TURBO的模型MODEL不可用，它将还可能使用基于相似类型涡轮发动机TURBO的模型MODEL。因此，客户可以订阅另外的服务，该另。
24、外的服务通知他们关于涉及他们的新模型MODEL的创建。0075从模型MODEL开始，第二算法计算平均谱对数分解成子波。该分解的系数用作异常检测和损坏报告RAP_END创建的指标。0076不管是第一算法还是第二算法，或者没有描述或使用的其它算法，处理装置MDTT最终产生损坏报告RAP_END。所述损坏报告RAP_END然后从模块MOD传输到通过存储装置MDS存储它们的服务器SERV。可以从服务器SERV的用户界面INT或者通过互联网协议从另一个界面的远程用户连接观看损坏报告RAP_END。订阅服务的用户自动地或根据需要接收损坏报告RAP_END。说明书CN104160349A1/1页8说明书附图CN104160349A。