[发明专利]一种基于相位测距原理的高速共轴双旋翼桨尖距测量方法

说明书

本发明公开了一种基于相位测距原理的高速共轴双旋翼桨尖距测量方法，该方法利用测量装置实现桨尖距测量；所述测量装置包括发射天线、接收天线、射频信号产生电路、RFID卡以及信号采集处理电路，其中，发射天线、接收天线预埋于上旋翼尖部的下表面内，RFID卡预埋于下旋翼尖部的上表面内，信号产生电路、信号采集处理电路安装在上旋翼桨毂中心处，通过敷设在上旋翼桨叶表面的射频线缆，将信号产生电路与发射天线连接，将接收天线与信号采集处理电路连接。本发明能够解决非接触式测量桨叶间距的难题，应用于直升机试验试飞后，能够有效的保障共轴直升机的旋翼系统运行安全，保障直升机的正常飞行。

技术领域

本发明涉及试验试飞技术领域，具体涉及一种基于相位测距原理的高速共轴双旋翼桨尖距测量方法。

背景技术

桨尖距测量技术是共轴双旋翼直升机旋翼安全监控的一项重要的测试技术，其测量的准确性将直接影响到直升机的飞行安全，非接触式测量方法，是解决这一测量难题的最佳方案。

相位测距对信号的分析算法要求较高，尚未在直升机桨叶测距领域进行应用。在直升机旋翼上应用该测量方法，需要考虑桨叶的大变形、高振动环境、动平衡等对测量装置的影响，目前尚无此类方法；而传统的桨尖距测量方法难以实现动态测量，使得测量结果不够准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于相位测距原理的高速共轴双旋翼桨尖距测量方法，在考虑旋翼对测量装置影响的前提下将相位测距原理应用到直升机旋翼上，以解决旋翼桨尖距测量的准确性问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种基于相位测距原理的高速共轴双旋翼桨尖距测量方法，该方法利用测量装置实现桨尖距测量；所述测量装置包括发射天线、接收天线、射频信号产生电路、RFID卡以及信号采集处理电路，其中，发射天线、接收天线预埋于上旋翼尖部的下表面内，RFID卡预埋于下旋翼尖部的上表面内，信号产生电路、信号采集处理电路安装在上旋翼桨毂中心处，通过敷设在上旋翼桨叶表面的射频线缆，将信号产生电路与发射天线连接，将接收天线与信号采集处理电路连接；

直升机开始旋转后，当上旋翼和下旋翼上安装测量装置的桨叶旋转至上下重合时，上旋翼桨叶上的信号产生电路通过发射天线辐射电磁信号，激活设置在下旋翼桨叶表面的RFID卡，RFID卡返回接收信号经接收天线接收后由信号采集处理电路进行采集处理，测量接收信号强度换算成距离信息。

进一步地，所述信号采集电路中对所采集的信号进行处理的过程为：

对接收信号进行AD采样，将其转换为数字信号，利用混频技术，得到接收信号的正交变量；对正交变量进行低通滤波，低通滤波后再进行抽取，得到包含相位差值的信号，基于该信号得到双旋翼桨尖距。

进一步地，测量接收信号强度换算成距离信息，其中桨尖距的计算公式为：

上式中，为发射信号与接收信号的相位差值，λ为信号波长。

进一步地，所述测量接收信号强度换算成距离信息时，如测距精度为ΔR，则有：

其中，SNR表示信噪比。

进一步地，为了使相位测距不模糊，则需满足以下关系：

其中H为发射天线与RFID卡在静止状态下的距离，L为发射天线与RFID卡相对运动后的距离，θ_max为发射天线与RFID卡在旋转时的最大偏移角。