Brevet FR3098587A1 — publié le 20210115

Description Titre de l'invention : Procédé et système de détection des circuits ouverts des accéléromètres par le bruit de phase Domaine technique [0001] L'invention concerne un procédé et un système de détection d'un circuit ouvert sur un accéléromètre d'une turbomachine d'un aéronef Technique antérieure [0002] Les accéléromètres sont utilisés par plusieurs fonctions comme l'équilibrage du moteur, la surveillance des roulements mais aussi pour afficher un niveau vibratoire au pilote afin que ce dernier sache s'il y a un problème mécanique moteur et surtout sur lequel. Cela permet de choisir correctement quel moteur stopper. [0003] Il est du coup nécessaire de vérifier que l'accéléromètre fonctionne correctement pour éviter des pannes dormantes qui priveraient le pilote de cette fonctionnalité. [0004] La détection des circuits ouverts de l'accéléromètre ou du harnais le reliant au cal- culateur est généralement compliquée par le fait que la chaine de mesure du calculateur (amplificateur de charge) continue à mesurer du bruit. Dans ce cas l'harmonique vibratoire extraite a un niveau assez proche de celui mesuré lorsque l'accéléromètre fonctionne correctement sur un moteur très bien équilibré et qui vibre alors très peu. Ainsi, le phénomène n'est pas toujours aisément observable sur l'amplitude de l'harmonique utilisée pour l'affichage. Cela pose donc le problème soit de non détection de la panne si le seuil de détection de panne est trop haut, soit de fausse détection de panne si le seuil est positionné trop bas par rapport au niveau du bruit. [0005] Pour limiter ce problème, la surveillance est généralement limitée aux plages de régimes de rotation du moteur dans lesquelles se trouvent des modes vibratoires pour lesquels on va avoir une amplitude maximale de l'harmonique vibratoire. Il reste cependant des situations dans lesquelles des fausses pannes sont détectées. [0006] Lorsqu'on observe le signal de l'accéléromètre brut échantillonné à haute fréquence par un moyen alternatif d'observation sur le signal non filtré, en se basant sur le niveau hors tout souvent appelé RMS (Root Mean Square), on remarque que la panne est généralement visible mais cette information est rarement disponible au niveau du logiciel de monitoring vibratoire du calculateur à cause du gros volume de données impliqué, et aussi parce que cela implique une électronique supplémentaire pour router le signal non filtré vers le processeur (le filtrage harmonique est souvent fait sur le matériel, à cause du gros volume cité). Cette méthode ne peut donc pas être appliquée sur la plupart des calculateurs de monitoring vibratoire. [0007] Certains calculateurs de monitoring vibratoire possèdent un autotest actif à la mise 2 sous tension qui envoie un courant vers l'accéléromètre pour s'assurer que la chaine n'est pas ouverte mais cela nécessite une électronique supplémentaire spécifique qui n'est pas présente sur les calculateurs existants ou qui peut ne pas être ajoutée sur les nouveaux calculateurs. Exposé de l'invention [0008] L'invention vise à fournir un procédé et un système permettant de détecter de façon fiable un circuit ouvert sur un accéléromètre lorsque le niveau RMS du signal brut n'est pas rendu disponible au logiciel et que le matériel ne dispose pas d'autotest actif pour ce type de panne. [0009] Dans un premier objet de l'invention, il est proposé un procédé de détection d'un circuit ouvert sur un accéléromètre d'une turbomachine d'un aéronef, le procédé comprenant, pour un régime de fonctionnement dc la turbomachine : a. une mesure d'un signal par un accéléromètre, h. une extraction de l'amplitude du signal mesuré, c. un filtrage du signal mesuré par l'accéléromètre autour d'une fréquence dépendant du régime de rotation dc la turbomachine, d. une comparaison de l'amplitude extraite à un seuil d'amplitude, c. une détermination de la phase associée à l'harmonique principale du signal mesuré, et f. une détermination de la variance dc la phase déterminée à l'étape c. [0010] Lorsque l'amplitude est supérieure au seuil d'amplitude, le procédé comprend en outre une première comparaison de ladite variance à un premier seuil de variance. Le circuit de l'accéléromètre est considéré fermé si ladite variance est inférieure audit premier seuil de variance et ouvert si, au contraire, ladite variance est supérieure audit premier seuil. [0011] Lorsque l'amplitude est inférieure au seuil d'amplitude, le procédé comprend en outre une seconde comparaison de ladite variance à un second seuil de variance. Le circuit de l'accéléromètre est considéré fermé si ladite variance est inférieure audit second seuil de variance. [0012] Si ladite variance est supérieure audit second seuil de variance, le procédé comprend également une comparaison de ladite phase extraite à une plage de valeurs de phase dépendant du régime de fonctionnement de la turbomachine. Le circuit de l'accéléromètre est considéré fermé si ladite phase extraite est hors de la plage de valeurs de phase, et, si ladite phase extraite est comprise dans la plage de valeurs de phase, la détection est considérée comme incertaine et le procédé de détection est réitéré pour un nouveau régime de fonctionnement de la turbomachine. [0013] La phase vibratoire est traditionnellement utilisée uniquement pour équilibrer le 3 moteur. De ce fait elle n'a jamais été étudiée pour une autre utilité alors qu'elle contient de l'information. [0014] Le procédé permet ainsi de détecter de façon fiable un circuit ouvert sur un accé- léromètre directement à partir du signal de l'accéléromètre et sans ajouter d'élément électronique supplémentaire. Le procédé permet en outre de détecter l'état de r accéléromètre même lorsque le niveau RMS du signal brut n'est pas rendu disponible au logiciel et que le matériel ne dispose pas d'autotest actif pour cc type de panne. [0015] Le procédé selon l'invention présente l'avantage de pouvoir être mis en oeuvre dans un calculateur existant d'un aéronef [0016] Selon un premier aspect du procédé de détection, le procédé peut comprendre au moins une mesure de régime de fonctionnement de la turbomachine avec une référence angulaire tel qu'un top-tour, c'est-à-dire un repère qui permet de situer la position de chaque aube à l'entrée de la turbomachine. [0017] Selon un deuxième aspect du procédé de détection, le procédé peut comprendre au préalable une mesure du régime de fonctionnement de la turbomachine, une comparaison du régime mesuré à un seuil de régime d'activation et une réalisation des autres étapes du procédé de détection si le régime mesuré est supérieur au seuil de régime d'activation pour garantir une précision suffisante des mesures. [0018] Selon un troisième aspect du procédé de détection, le seuil de régime d'activation correspond à un régime de fonctionnement au ralenti de la turbomachine. [0019] Dans un autre objet de l'invention, il est proposé un système de détection d'un circuit ouvert sur un accéléromètre d'une turbomachine d'un aéronef, le système comprenant un capteur de régime configuré pour déterminer le régime de fonctionnement de la turbomachine, un module de filtrage configuré pour recevoir un signal mesuré par un accéléromètre de la turbomachine et filtrer ledit signal mesuré autour d'une fréquence dépendant du régime de rotation de la turbomachine pour obtenir un signal vibratoire pour ledit régime de fonctionnement. [0020] Le système comprend en outre ; un premier module de détermination configuré pour déterminer l'amplitude du signal vibratoire et la phase associée à l'harmonique principale du signal vibratoire, un second module de détermination configuré pour déterminer la variance de la phase de l'harmonique du signal vibratoire, et un premier comparateur configuré pour comparer l'amplitude extraite à un seuil d'amplitude, un deuxième comparateur configuré pour, si l'amplitude est supérieure au seuil d'amplitude, comparer ladite variance à un premier seuil de variance, le circuit de l'accéléromètre étant considéré fermé si ladite variance est in- férieure audit premier seuil de variance et ouvert si, au contraire, ladite variance est. supérieure audit premier seuil, - un troisième comparateur configuré pour, si l'amplitude est inférieure au seuil d'amplitude, comparer ladite variance à un second seuil de variance, le circuit de l'accéléromètre étant considéré fermé si ladite variance est inférieure audit second seuil de variance, et - un quatrième comparateur configuré pour, si ladite variance est supérieure audit second seuil de variance, comparer ladite phase associée à l'harmonique principale du signal vibratoire à une plage de valeurs de phase dépendant du régime de fonctionnement de la turbomachine, le circuit de l'accéléromètre étant considéré fermé si ladite phase associée à l'harmonique est hors de la plage de valeurs de phase, et, si ladite phase associée à l'harmonique est dans la plage de valeurs de phase, la détection étant considérée comme incertaine et lc procédé de détection étant réitéré pour un régime différent de fonctionnement de la turbomachine. [0021] Selon un premier aspect du système de détection, le capteur de régime peut être configure pour réaliser au moins une mesure avec une reference angulaire. [0022] Selon un deuxième aspect du système de détection, le système peut comprendre en outre un module d'activation configure pour lancer le traitement du signal de l'accéléromètre par le système de détection qu'à compter d'un seuil de régime de fonctionnement de la turbomachine. [0023] Selon un troisième aspect du système de détection, le système peut comprendre en outre un moyen électronique analogique ou numérique comprenant le module d'extraction et le capteur de régime. [0024] Dans un autre objet de l'invention, il est proposé un aéronef comprenant au moins un accéléromètre et au moins un système de détection tel que défini ci-dessus monté sur une turbomachine ou sur le corps de l'aéronef. Brève description des dessins [0025] [fig.1] La figure 1 est un organigramme d'un procédé de détection d'un circuit ouvert sur un accéléromètre d'une turbomachine d'un aéronef selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. [0026] [fig.2] La figure 2 représente schématiquement un système de détection d'un circuit ouvert sur un accéléromètre d'une turbomachine d'un aéronef selon un mode de réalisation de l'invention. Description des modes de réalisation 100271 Sur la figure 1 est représenté schématiquement un système de détection d'un circuit ouvert sur un accéléromètre d'une turbomachine d'un aéronef selon un mode de réa- lisation de l'invention. [0028] Le système de détection 1 est configure pour mettre en oeuvre le procédé présenté ci- après à partir dc la figure 2. Le système de détection 1 comprend un module de réception 2 configure pour recevoir un signal mesuré par un accéléromètre 3 d'une turbomachine 4, un premier module de détermination 5 configure pour extraire l'amplitude A du signal vibratoire et la phase q) associée à l'harmonique principale du signal vibratoire, un module de filtrage 6 configure pour filtrer le signal mesuré et délivrer un signal vibratoire, un second module dc détermination 7 pour déterminer la variance de la phase de l'harmonique du signal vibratoire, un premier comparateur 8 configure pour comparer l'amplitude extraite à un seuil d'amplitude un deuxième comparateur 9 configure pour, si l'amplitude est supérieure au seuil d'amplitude, comparer ladite variance à un premier seuil de variance VI, un troisième comparateur 10 configure pour, si l'amplitude est inférieure au seuil d'amplitude, comparer ladite variance à un second seuil de variance V2, et un quatrième comparateur 11 configure pour, si ladite variance est supérieure audit second seuil dc variance, comparer ladite phase associée à l'harmonique principale du signal vibratoire à une plage de valeurs de phase, notée Plage sur la figure 1, dépendant du régime de fonctionnement dc la turbomachine. [0029] Le système de détection 1 selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1 comprend en outre un module d'activation 12 configure pour lancer le traitement du signal de l'accéléromètre par le système de détection qu'à compter d'un seuil de régime de fonctionnement de la turbomachine. [0030] Sur la figure 2 est représenté un organigramme d'un procédé de détection d'un circuit ouvert sur un accéléromètre d'une turbomachine d'un aéronef selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. [0031] Dans une première étape 100 du procédé de détection, le système de détection 1 détermine le régime de fonctionnement de la turbomachine 4 à laquelle l'accéléromètre à tester 3 est associé. La détermination du régime de fonctionnement peut être réalisée par la réception d'une mesure issue d'un capteur de vitesse monté sur la turbomachine ou bien par un calcul réalisé par le système de détection 1 à partir de paramètres de fonctionnement de la turbomachine 4. [0032] Dans une deuxième étape 110, le module d'activation 12 reçoit la valeur du régime de fonctionnement de la turbomachine 4 et la compare à un seuil de régime d'activation. Si la valeur du régime est inférieure au seuil d'activation, le procédé recommence à l'étape précédente 100 lorsqu'une valeur de régime différente est déterminée. En revanche, si la valeur du régime déterminé est supérieure au seuil de régime d'activation, le module d'activation 12 active le fonctionnement des autres modules du système de détection 1. 6 [0033] Dans une troisième étape 120, le module de réception 2 reçoit un signal de mesure par l'accéléromètre 3 pour le régime dc fonctionnement dc la turbomachine 4. [0034] Le système de détection 1 peut recevoir le signal de mesure de plusieurs accélé- romètres à la fois et réaliser un procédé de détection dc circuit ouvert pour chacun des accéléromètres. [0035] Dans une quatrième étape 130, le premier module de détermination 5 extrait l'amplitude du signal mesuré par l'accéléromètre 3, tandis que, dans une cinquième étape 140, le module de filtrage 6 filtre le signal mesuré par l'accéléromètre 3 et reçu par le module de réception 2 autour d'une fréquence dont la valeur dépend de la vitesse de rotation dc la turbomachine 4, c'est-à-dire dc son régime de fonctionnement. L'amplitude du signal filtré résultant ainsi que son déphasage par rapport au signal de régime de rotation moteur sont classiquement extraits et utilisés pour la surveillance de la turbomachine. On appelle ces deux informations l'amplitude et la phase vibratoire. Le système de détection 1 utilise ces informations pour déterminer en outre l'état du circuit des accéléromètres de l'aéronef [0036] Dans une sixième étape 150, le premier module de détermination 5 détermine la valeur de la phase associée à l'harmonique principale du signal mesuré, puis, dans une septième étape 160, le second module de détermination 7 calcule la variance de la phase déterminée à l'étape précédente 150. [0037] Dans une huitième étape 170, le premier comparateur 8 compare alors l'amplitude extraite à un seuil d'amplitude. [0038] A l'issue de la comparaison réalisée à la huitième étape 170, si l'amplitude est su- périeure au seuil d'amplitude, le second comparateur 9 compare, dans une neuvième étape 180, la variance à un premier seuil de variance. Le circuit de l'accéléromètre 3 est considéré fermé, dans une dixième étape 190, lorsque la variance est inférieure au premier seuil de variance et, dans une onzième étape 200, il est considéré ouvert si, au contraire, la variance est supérieure au premier seuil. [0039] A l'issue de la comparaison réalisée à la huitième étape 170, si l'amplitude est in- férieure au seuil d'amplitude, le troisième comparateur 10 compare, dans une douzième étape 210, la variance à un second seuil de variance. Le circuit de l'accéléromètre 3 est considéré fermé, dans une treizième étape 220, si la variance est inférieure au second seuil de variance. [0040] A l'issue de la comparaison réalisée à douzième étape 210, si la variance est su- périeure au second seuil de variance, le quatrième comparateur 11 compare, dans une quatorzième étape 230, la phase extraite à une plage de valeurs de phase dépendant du régime de fonctionnement de la turbomachine. Le circuit de l'accéléromètre 3 est considéré fermé, dans une quinzième étape 240, si la phase extraite est hors de la plage de valeurs de phase, et, si la phase extraite est comprise dans la plage de valeurs de 7 phase, la détection est considérée, dans une seizième étape 250, comme incertaine et le procédé de détection est réitéré pour un nouveau régime de fonctionnement de la turbomachine. [0041] Le procédé permet ainsi de détecter de façon fiable un circuit ouvert sur un accé- léromètre directement à partir du signal de l'accéléromètre et sans ajouter d'élément électronique supplémentaire. Le procédé permet en outre de détecter l'état de l'accéléromètre même lorsque le niveau RMS du signal brut n'est pas rendu disponible au logiciel et que le matériel ne dispose pas d'autotest actif pour cc type de panne. 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] REVENDICATIONSProcédé de détection d'un circuit ouvert sur un accéléromètre (3) d'une turbomachine (4) d'un aéronef, le procédé comprenant, pour un régime de fonctionnement de la turbomachine (4) : a - une mesure d'un signal par un accéléromètre (3), b - une extraction (130) de l'amplitude du signal mesuré, c - un filtrage (140) du signal mesuré par l'accéléromètre (3) autour d'une fréquence dépendant du régime de rotation de la turbomachine (4), d - une comparaison (170) de l'amplitude extraite à un seuil d'amplitude, e - une détermination (150) de la phase associée à l'harmonique principale du signal mesuré, f - une détermination (160) de la variance de la phase déterminée à l'étape e, et le procédé comprenant en outre : - si l'amplitude est supérieure au seuil d'amplitude, une première comparaison (180) de ladite variance à un premier seuil de variance, le circuit de l'accéléromètre (3) étant considéré fermé (190) si ladite variance est inférieure audit premier seuil de variance et ouvert (200) si, au contraire, ladite variance est supérieure audit premier seuil, et - si l'amplitude est inférieure au seuil d'amplitude, une seconde comparaison (210) de ladite variance à un second seuil de variance, le circuit de l'accéléromètre (3) étant considéré fermé (220) si ladite variance est inférieure audit second seuil de variance, et, si ladite variance est supérieure audit second seuil de variance, une comparaison (230) de ladite phase extraite à une plage de valeurs de phase dépendant du régime de fonctionnement de la turbomachine (4), le circuit de l'accéléromètre (3) étant considéré fermé (240) si ladite phase extraite est hors de la plage de valeurs de phase, et, si ladite phase extraite est comprise dans la plage de valeurs de phase, la détection étant considérée comme incertaine (250) et le procédé de détection étant réitéré pour un nouveau régime de fonctionnement de la turbomachine (4). Procédé de détection selon la revendication 1, comprenant au moins une mesure (100) de régime de fonctionnement de la turbomachine (4) avec une référence angulaire. Procédé de détection selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant 9 [Revendication 4] [Revendication 5] au préalable une mesure (100) du régime de fonctionnement de la turbomachine (4), une comparaison (110) du régime mesuré à un seuil de régime d'activation et une réalisation des autres étapes du procédé de détection si le régime mesuré est supérieur au seuil de régime d'activation. Procédé de détection selon la revendication 3, dans lequel le seuil de régime d'activation correspond à un régime de fonctionnement au ralenti de la turbomachine (4). Système de détection (1) d'un circuit ouvert sur un accéléromètre (3) d'une turbomachine (4) d'un aéronef, le système (1) comprenant un capteur de régime configuré pour déterminer le régime de fonctionnement de la turbomachine (4), un module de filtrage (6) configuré pour recevoir un signal mesuré par un accéléromètre (3) de la turbomachine (4) et filtrer ledit signal mesuré autour d'une fréquence dépendant du régime de rotation de la turbomachine (4) pour obtenir un signal vibratoire pour ledit régime de fonctionnement, le système (1) comprenant en outre : - un premier module de détermination (5) configure pour déterminer l'amplitude (A) du signal vibratoire et la phase (cp) associée à l'harmonique principale du signal vibratoire, - un second module de détermination (7) configuré pour déterminer la variance de la phase de l'harmonique du signal vibratoire, et - un premier comparateur (8) configuré pour comparer l'amplitude extraite (A) à un seuil d'amplitude (A,0,111), - un deuxième comparateur (9) configuré pour, si l'amplitude est supérieure au seuil d'amplitude (Aseffi,), comparer ladite variance à un premier seuil de variance (V1), le circuit de l'accéléromètre (3) étant considéré fermé si ladite variance est inférieure audit premier seuil de variance (V1) et ouvert si, au contraire, ladite variance est supérieure audit premier seuil (V1), - un troisième comparateur (10) configuré pour, si l'amplitude est inférieure au seuil d'amplitude, comparer ladite variance à un second seuil de variance (V2), le circuit de l'accéléromètre (3) étant considéré fermé si ladite variance est inférieure audit second seuil de variance (V,), et - un quatrième comparateur (11) configuré pour, si ladite variance est supérieure audit second seuil de variance (V,), comparer ladite phase associée à l'harmonique principale du signal vibratoire à une plage de valeurs de phase (Plage) dépendant du régime de fonctionnement de la 10 [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] turbomachine (4), le circuit de l'accéléromètre (3) étant considéré fermé si ladite phase associée à l'harmonique est hors de la plage de valeurs de phase, et, si ladite phase associée à l'harmonique est dans la plage de valeurs de phase, la détection étant considérée comme incertaine et le procédé de détection étant réitéré pour un régime différent de fonctionnement de la turbomachine (4). Système de détection (1) selon la revendication 5, dans lequel le capteur de régime est configure pour réaliser au moins une mesure avec une référence angulaire. Système de détection (1) selon l'une des revendications 5 ou 6, comprenant en outre un module d'activation (12) configure pour lancer le traitement du signal de l'accéléromètre (3) par le système de détection (1) qu'à compter d'un seuil de régime de fonctionnement de la turbomachine (4). Système de détection (1) selon l'une des revendications 5 ou 7, comprenant un moyen électronique analogique ou numérique comprenant le module d'extraction et le capteur de régime. Aéronef comprenant au moins un accéléromètre (3) et au moins un système de détection (1) selon rune des revendications 5 à 8 monte sur une turbomachine (4) ou sur le corps de l'aéronef.