扭振转速测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种扭振转速测量装置，包括依次连接的齿轮测速探头、隔直分压滤波模块和放大整形模块，输出标准脉冲信号的放大整形模块通过光电隔离模块与扭振处理模块连接，所述扭振处理模块包括将所述标准脉冲信号的频率提高Ｎ倍并输出高频脉冲信号的锁相环Ｎ倍频单元和根据所述高频脉冲信号获得扭振转速的扭振处理单元。本实用新型专利技术通过锁相环Ｎ倍频单元对标准脉冲信号进行高倍数地均匀倍频，数百至数千倍地提高标准脉冲信号的频率，不仅可以测量多个频率的扭振转速，而且测量精度高，可以直接用于大轴扭振的高精度测量，具有广阔的应用前景。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种转速测量装置，特别是一种扭振转速测量装置。
技术介绍
目前，现有技术的转速测量通常是在大轴上安装测速齿轮，通过测量装 置的采集、计数和计算，最终获得大轴的转速。现有技术转速测量装置包括 齿轮测速探头、隔直分压滤波模块、放大整形模块、计数器模块、定时器模 块和显示模块，当大轴旋转时，齿轮测速探头输出转速信号(类似正弦波或 方波)，该转速信号经过隔直分压滤波模块和放大整形模块进行直流隔离、 分压、滤波、放大和整形后，得到标准脉冲信号，通过定时器模块设定数据 采样周期，计数器模块对标准脉冲信号进行周期性计数即可以计算得到标准 脉沖信号的频率，根据此频率及测速齿轮的齿数，即可计算出大轴在每个数 据采样周期内的平均转速。假设安装在大轴上的测速齿轮每周有M齿(即齿数为M齿/转)，在数据 采样周期T秒内标准脉冲信号的脉沖数为S，则转速信号的频率fi为fi-S/T (Hz),则大轴在数据采样周期T秒内的平均转速为S/T/M-fi/M (转/秒)。当测速齿轮的齿数足够多时，现有技术转速测量装置可以保证转速的测 量精度，但用于测量大轴的扭振或摇摆(微小波动)时，现有技术转速测量 装置的测量精度则无法满足要求。例如，假设测速齿轮的齿数为60齿/转，大轴转速为50转/秒，采样频 率取100Hz，即数据采样周期取0. 01秒。采用现有技术转速测量装置测量时， 每个数据采样周期内计数器模块的计数值为50转/秒x 60齿/转x 0. 01秒= 30齿，测量时计数器模块可能的误差为±1齿，因此测量相对误差在土1/30=±3. 3%左右。实际上，扭振或摇摆的频率通常为30Hz左右，幅度约为1%， 因此，现有技术土 3. 3%左右的测量相对误差在测量1%以下的扭振或摇摆时测 量精度差，甚至无法辨识。虽然现有技术可以通过增加测速齿轮齿数的方法提高测量精度，但这种 做法不仅十分费事，而且成千上万倍地增加测速齿轮齿数也是难以实现的。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种扭振转速测量装置，不仅可以测量多个频 率的扭振转速，而且测量精度高。为了实现上述目的，本技术提供了一种扭振转速测量装置，包括依 次连接的齿轮测速探头、隔直分压滤波模块和放大整形模块，输出标准脉冲 信号的放大整形模块与扭振处理模块连接，所述扭振处理模块包括将所述标 准脉冲信号的频率提高N倍并输出高频脉沖信号的锁相环N倍频单元和根据 所述高频脉冲信号获得扭振转速的扭振处理单元。所述扭振处理模块还包括设置在所述锁相环N倍频单元与扭振处理单元 之间的光传输单元。所述光传输单元包括依次连接的电光转换单元、光纤传输单元和光电转 换单元。所述扭振处理单元包括依次连接的DSP单元、接口单元和计算单元。进 一步地，所述DSP单元包括依次连接的脉冲计数单元、转速计算单元和波动 转速单元，所述脉冲计数单元还连接有定时单元，所述波动转速单元还连接 有带通滤波单元或FFT处理单元。所述放大整形模块与扭振处理模块之间还设置有通过电气隔离以提高抗 千扰性能的光电隔离模块。所述扭振处理单元包括依次连接的放大单元、低通滤波单元、特征噪声 阻塞单元和带通滤波单元，所述放大单元与锁相环N倍频单元中的低通滤波单元的输出端连接。在上述技术方案基础上，所述锁相环N倍频单元包括鉴相单元、低通滤 波单元、压控振荡单元和N倍分频单元，所述鉴相单元的一个输入端与光电隔离模块连接，另一个输入端与N倍分频单元的输出端连接，低通滤波单元 与鉴相单元的输出端连接，压控振荡单元与低通滤波单元连接，N倍分频单 元的输入端与压控振荡单元连接，输出端与鉴相单元的另一个输入端连接。 进一步地，所述N倍分频单元中的倍频倍数N为1500 - 8000。本技术提供了一种扭振转速测量装置，通过对齿轮测速探头输出的 转速信号进行直流隔离、分压、滤波、放大和整形处理得到标准脉冲信号， 并通过光电隔离输入到扭振处理模块中，提高了装置的抗干扰能力，并保障 了测量精度。本技术通过锁相环N倍频单元对标准脉冲信号进行高倍数 地均匀倍频，数百至数千倍地提高标准脉冲信号的频率，如将数kHz的标准 脉冲信号转换成数MHz甚至数十MHz的高频脉冲信号，因此提高了测量精度。 本技术通过对高频脉冲信号进行计数处理获得平均转速，通过平均转速 获得波动转速，最后通过波动转速获得扭振转速频谱或扭振转速，不仅可以 测量多个频率的扭振转速，而且测量精度高，使得大轴上轴段间的微弱扭振 或者转子的微弱摇摆的准确测量成为可能。本技术扭振转速测量装置可 以直接用于大轴扭振(或摇摆)的高精度测量，具有广阔的应用前景。附图说明图1为本技术扭振转速测量装置第一实施例的结构示意图2为本技术第一实施例中采用带通滤波方式输出扭振转速的DSP 单元的结构示意图3为本技术第一实施例中采用FFT变换方式输出扭振转速频谱的 DSP单元的结构示意图4为本技术第一实施例采用FFT变换得到波动转速的频谱曲线；图5为本技术第一实施例采用FFT变换得到波动转速的频谱曲线随 时间变化的示意图6为本技术扭振转速测量装置第二实施例的结构示意图； 图7为本技术扭振转速测量装置第三实施例的结构示意图； 图8a、图8b和图8c为本技术第三实施例采用带通滤波方式得到三 个不同频率的扭振转速波形示意图9为本技术扭振转速测量装置一个具体实施的电路图； 图IO为本技术扭振转速测量装置另一个具体实施的电路图。 附图标记"i兌明 l一齿轮测速探头； 4 —光电隔离模块； 7—扭振处理单元； 10—特征噪声阻塞单元 52—低通滤波单元； 71—DSP单元； 710—定时单元； 713—波动转速单元；具体实施方式下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。 图1为本技术扭振转速测量装置第一实施例的结构示意图。如图1 所示，本实施例扭振转速测量装置包括依次连接的齿轮测速探头1、隔直分 压滤波模块2、放大整形模块3、光电隔离模块4和扭振处理模块。齿轮测速 探头1设置在测速齿轮的一侧，当大轴旋转时，齿轮测速探头l输出转速信 号(类似正弦波或方波)；隔直分压滤波模块2与齿轮测速探头1连接，用 于接收转速信号并对转速信号进行直流隔离、分压和滤波处理；放大整形才莫2 —隔直分压滤波模块;5—锁相环N倍频单元;8—放大单元；11 —带通滤波单元；53—压控振荡单元；72—接口单元；711—脉冲计数单元；714—带通滤波单元；3—》文大整形一莫块； 6—光传输单元； 9—低通滤波单元； 51—鉴相单元； 54—N倍分频单元； 7 3—计算单元； 712—转速计算单元; 715—FFT处理单元。块3与隔直分压滤波模块2连接，用于对转速信号进行放大和整形处理，得 到标准脉冲信号；光电隔离模块4与放大整形模块3连接，用于转速探测电 路和信号处理电路之间的电气隔离以提高装置的抗干扰性能；扭振处理模块 与光电隔离模块4连接，用于从光电隔离模块4接收经过隔离的标准脉冲信 号并进行处理，得到扭振转速或扭振转速频谱。本实施例中，扭振处理模块 包括锁相环N倍频单元5和扭振处理单元7，锁相环N倍频单元5与光电隔 离模块4连接，用于从光电隔离模块4接收经过电气隔离的标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扭振转速测量装置，包括依次连接的齿轮测速探头、隔直分压滤波模块和放大整形模块，其特征在于，输出标准脉冲信号的放大整形模块与扭振处理模块连接，所述扭振处理模块包括将所述标准脉冲信号的频率提高Ｎ倍并输出高频脉冲信号的锁相环Ｎ倍频单元和根据所述高频脉冲信号获得扭振转速的扭振处理单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍德，
申请(专利权)人：王绍德，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]