倍频-分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于转子叶片定位技术领域，具体涉及一种倍频

【技术实现步骤摘要】
倍频
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分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法和装置


[0001]本专利技术属于转子叶片定位
，具体涉及一种倍频
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分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法和装置。

技术介绍

[0002]在航空航海发动机和燃机中的很多参数，如叶尖振动、叶尖间隙、叶片温场、高能X射线动态影像、各种相位等等的精确测量，都必须实时锁相跟踪定位叶片才能实现。国外采用的技术主要是激光跟踪定位技术，激光跟踪定位技术需要在机匣和叶片上打激光孔，至于如何打孔以及打孔之后的发动机与实战状态下的发动机有多大不同，这些目前还无法得知。
[0003]国内目前的解决方法是在带有“高齿”的磁电式转速传感器“高齿信号”处通过有效值电路获得动态阀值来直接捕捉叶片，但是，由于磁电式传感器信号的频率和幅值随转速而变化，其谐波成份又是随机的，使得动态阀值不仅无法保证相位差
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t的精度要求，还无法适用于转子是通过任意传动比变速箱输出的叶片的锁相跟踪定位。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种倍频
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分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法和装置，实现了航空航海发动机或燃机叶片的实时锁相跟踪定位。
[0005]本专利技术是这样实现的，提供一种倍频
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分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法，包括如下步骤：
[0006]1)采集转子叶片的运动信号；
[0007]2)将采集到的运动信号进行预处理；
[0008]3)将处理完的运动信号进行整数倍频；
[0009]4)将整数倍频之后的信号进行整数分频；
[0010]5)将整数分频之后完成锁相的信号直接作为锁相跟踪触发信号输出给外围设备。
[0011]优选地，所述步骤1)中，通过如下方法采集转子叶片的运动信号：
[0012]在转子转轴上安装磁电式感应器的感应齿轮，在感应齿轮上加工出一个高齿或一个低齿，感应齿轮随着转子叶片转动，通过磁电式感应器的传感线圈探头捕捉感应齿轮的高齿或低齿的运动信号，即捕捉到了转子叶片的运动信号。
[0013]进一步优选，所述步骤2)中，将采集到的运动信号进行信号调理、模数转换、峰值谷值提取的预处理。
[0014]进一步优选，所述步骤3)、步骤4)中，对信号进行整数倍频、整数分频的方法是基于4046锁相环，具体包括如下步骤：
[0015]a)将所述步骤2)预处理之后的信号输入4046芯片，4046芯片对信号进行整数N倍频；
[0016]b)N倍频处理完的信号进行整数M分频后输出到外围设备；
[0017]在信号进行整数倍频、整数分频的过程中，通过实时跟踪发动机或燃气轮机的工况状态，切换锁相环的中心频率和跟踪速率，满足转子叶片定位所要求的倍频，具体方法如下：
[0018]设置中心频率调节器和跟踪速率调节器，在中心频率调节器和跟踪速率调节器中分别预设多个中心频率和跟踪速率，中心频率调节器和跟踪速率调节器采集转子叶片的转速和加速度信号，根据转速和加速度信号来选择当前倍频所需要的中心频率和跟踪速率，将选定的中心频率和跟踪速率发送给4046芯片。
[0019]进一步优选，所述步骤3)、步骤4)中，对信号进行整数倍频、整数分频的方法是基于门阵列或微处理器，具体包括如下步骤：
[0020]将所述步骤2)预处理之后的信号输出到基于门阵列或微处理器的倍频单元，倍频方法如下：
[0021]设输入信号频率为Fin，系统晶振频率为Fc,倍频系数为N，则N乘以Fin的周期为1/(N*Fin)，该周期内计数的Fc脉冲个数为Fc/(N*Fin)；计数误差最大为两个Fc脉冲数，以这个计数值对Fc分频得到信号Fout＝Fc/(Fc/(N*Fin))＝N*Fin，即对信号Fin进行了N倍频，由于截断误差的存在，倍频后的信号相位累积变化，即不能锁相；根据输入输出信号的鉴相值确定微调分频系数的时间比例，再设计加减脉冲算法形成粗细相间的双闭环相位控制直至锁相。
[0022]进一步优选，所述步骤4)中，整数分频的方法是基于在计数器芯片或MCU/FPGA内部的计数器外设分频。
[0023]进一步优选，所述步骤4)中，整数分频的方法是基于门阵列或微处理器的固件数字分频器分频。
[0024]本专利技术还提供一种基于倍频
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分频联用实现转子叶片锁相的装置，包括如下模块：
[0025]转子叶片运动信号采集单元，用于采集转子叶片的运动信号；
[0026]运动信号预处理单元，用于对采集到的运动信号进行预处理；
[0027]人机交互单元，用于进行参数设置及结果展示；
[0028]主控单元，包括整数倍频单元和整数分频单元，用于对预处理后的转子运动信号进行倍频、分频和定位叶片位置的算法处理；
[0029]信号输出单元，用于将处理完的信号输出到需要转子叶片定位信号的外围仪器设备。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0031]1、克服了激光定位技术实施难度大、在很多应用场景下无法实施的问题，对于转子叶片具有普适性；
[0032]2、克服了霍尔元件、接近开关、磁电式感应器等采集无限除不尽实数传动比转子运动数据时又不能锁定相位。
附图说明
[0033]图1为本专利技术提供的方法步骤流程图；
[0034]图2为中心频率调节器与4046芯片电路连接关系图；
[0035]图3为跟踪速率调节器与4046芯片电路连接关系图；
[0036]图4为基于门阵列或微处理器的倍频方法流程图；
[0037]图5为某型号发动机整机试验中测得的叶片定位波形；
[0038]图6为图5中的发动机试验中高齿部分放大后的叶片定位波形；
[0039]图7为本专利技术提供的装置各单元连接关系图。
具体实施方式
[0040]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0041]参考图1，本专利技术提供了一种基于倍频
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分频联用实现转子叶片锁相的方法，包括如下步骤：
[0042]1)采集转子叶片的运动信号；
[0043]通过如下方法采集转子叶片的运动信号：
[0044]在转子转轴上安装磁电式感应器的感应齿轮，在感应齿轮上加工出一个高齿或一个低齿，感应齿轮随着转子叶片转动，通过磁电式感应器的传感线圈探头捕捉感应齿轮的高齿或低齿的运动信号，即捕捉到了转子叶片的运动信号。
[0045]2)将采集到的运动信号进行信号调理、模数转换、峰值谷值提取的预处理。
[0046]3)将处理完的运动信号进行整数倍频；
[0047]4)将整数倍频之后的信号进行整数分频；
[0048]步骤3)、步骤4)中，对信号进行整数倍频、整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.倍频
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分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采集转子叶片的运动信号；2)将采集到的运动信号进行预处理；3)将处理完的运动信号进行整数倍频；4)将整数倍频之后的信号进行整数分频；5)将整数分频之后完成锁相的信号直接作为锁相跟踪触发信号输出给外围设备。2.根据权利要求1所述的倍频
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分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法，其特征在于，所述步骤1)中，通过如下方法采集转子叶片的运动信号：在转子转轴上安装磁电式感应器的感应齿轮，在感应齿轮上加工出一个高齿或一个低齿，感应齿轮随着转子叶片转动，通过磁电式感应器的传感线圈探头捕捉感应齿轮的高齿或低齿的运动信号，即捕捉到了转子叶片的运动信号。3.根据权利要求1所述的倍频
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分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法，其特征在于，所述步骤2)中，将采集到的运动信号进行信号调理、模数转换、峰值谷值提取的预处理。4.根据权利要求1所述的倍频
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分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法，其特征在于，所述步骤3)、步骤4)中，对信号进行整数倍频、整数分频的方法是基于4046锁相环，具体包括如下步骤：a)将所述步骤2)预处理之后的信号输入4046芯片，4046芯片对信号进行整数N倍频；b)N倍频处理完的信号进行整数M分频后输出到外围设备；在信号进行整数倍频、整数分频的过程中，通过实时跟踪发动机或燃气轮机的工况状态，切换锁相环的中心频率和跟踪速率，满足转子叶片定位所要求的倍频，具体方法如下：设置中心频率调节器和跟踪速率调节器，在中心频率调节器和跟踪速率调节器中分别预设多个中心频率和跟踪速率，中心频率调节器和跟踪速率调节器采集转子叶片的转速和加速度信号，根据转速和加速度信号来选择当前倍频所需要的中心频率和跟踪速率，将选定的中心频率和跟踪速率...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴成杰，
申请(专利权)人：盛子测控科技沈阳市有限责任公司，
类型：发明
国别省市：