航空发动机被誉为现代工业皇冠上的明珠,是一个国家整体制造技术水平的最高指征。长期以来,我国的航空发动机设计、制造与测试技术受西方严格封锁,致使该领域已经成为迟滞我国尖端国防科技发展和建设航空强国战略的最大短板。本论文以四川省重大科技专项“三型发动机修理技术攻关(19ZDZX0057)”中有关航空发动机输出轴前端动平衡检测的任务内容为研究背景,研制针对发动机输出轴前端振动故障的高精度、多通道实时在线监测系统,以期在振动检测方面为我国航空发动机技术进步做出参考性贡献。针对活塞式航空发动机的振动故障特性,研究包括输出轴前端、输出轴齿轮和轴承三个方面的振动类型和振动特性;鉴于航空发动机不同部件产生的振动故障其权重、显著性和可测性各不相同,通过对多种故障特征参数的对比研究,选择输出轴前端振动故障中的临界转速和振动烈度作为所研制测振系统的监测对象;通过对待测对象的特点和检测方式的分析,设计了测振系统的总体方案,并在后续详述了基于总体方案的具体设计与实现方式;针对所设计测振系统的实时在线、远程传输等需求特点,在软件设计方面采用了VxWorks实时嵌入式操作系统,将振动数字信号预处理和转存至基于Nandflash和Norflash的文件系统中,并经ECC检验后,通过以太网将数据发送至调试终端显示,最终实现输出轴前端振动状态的动态监控和故障预警;针对所设计测振系统的多通道同步、高精度测量等需求特点,在硬件设计方面构建了以"ARM+CPLD"为核心信号处理单元、以X-Y-Z三通道同步振动传感器为信号采集前端、以通用计算机作为数据监测显示终端;为验证本论文所设计测振系统的功能、性能是否达到预期指标,以某新型无人机配备的某小型活塞式航空发动机为检测对象,对输出轴前端进行了X-Y-Z三通道同步振动测试,并通过分析减速、恒速和加速状态下的相关临界转速和振动烈度参数,实现了故障预警。在本文的创造性成果中,基于改进数据帧的以太网通信系统和面向X-Y-Z三通道同步采样的传感器数字信号调理逻辑为核心成果。上述成果以以太网替代传统的现场型总线实现了远程测量,以三向同步采数加强了经典测振方式的可靠性,对设计新型远程航空发动机健康监测系统提供了参考。