專利名稱：采用校正信號抑制壓力波的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法涉及聲學(xué)壓力波(acoustic pressure wave)的抑制，更具體的，涉及在燃汽渦輪機燃燒室中的聲學(xué)壓力波的抑制。
背景技術(shù)：
應(yīng)當理解，在各種工作的系統(tǒng)中可以產(chǎn)生不利的聲學(xué)壓力波。例如，在燃氣渦輪中可以產(chǎn)生這種不利的聲學(xué)壓力波。當例如試圖增加在這種燃氣渦輪機的燃燒室中的燃燒效率時，該問題自然出現(xiàn)。即，當試圖減小燃氣渦輪機產(chǎn)生的不希望的輻射時，該問題自然出現(xiàn)。通過減小輻射和消耗輻射配額的速率，可以使燃氣渦輪機的收益小時數(shù)最大。
即，當火焰“貧燃(leaned out)”時，輻射降低。但是，在燃氣渦輪機中火焰的燃燒可能變得不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定的火焰產(chǎn)生聲頻的壓力波，因此稱作“聲學(xué)壓力波”。聲學(xué)壓力波可以在燃氣渦輪機的各部分產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致疲勞并縮短渦輪機的壽命。特別地，會引起燃氣渦輪機軸上的扭轉(zhuǎn)振動，導(dǎo)致渦輪葉片的彎曲和應(yīng)力。此外，聲學(xué)壓力波可能破壞在燃燒室中的隔板。聲學(xué)壓力波也可能對機器的效率產(chǎn)生不利的影響。
已知關(guān)于燃燒室聲學(xué)的主動抑制技術(shù)。但是，已知的技術(shù)不能給出如何以適當?shù)姆取㈩l率和相位建立校正調(diào)制信號的有效過程。某些已知的技術(shù)采用自適應(yīng)濾波來產(chǎn)生調(diào)制信號。該技術(shù)的難點在于當聲學(xué)信號的頻譜內(nèi)容迅速變化時所用的濾波系數(shù)及其時間要求。此外，在沒有任何自動增益控制的情況下，當重新適應(yīng)新的頻譜內(nèi)容時，已知技術(shù)可能會加劇不希望的聲音。因此，已知的技術(shù)遇到了上述的以及其它的障礙。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種在工作系統(tǒng)中用于提供校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的校正調(diào)制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括采樣在工作系統(tǒng)中產(chǎn)生的聲學(xué)壓力波以提供聲學(xué)壓力波采樣的壓力采樣器件；相位輸出部分，相位輸出部分提供以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的相位的采樣；處理聲學(xué)壓力波的采樣和以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的相位的采樣的信號處理部分，信號處理部分包括對聲學(xué)壓力波的采樣進行快速傅里葉變換處理的快速傅里葉變換處理部分，信號處理部分根據(jù)快速傅里葉變換處理產(chǎn)生具有最大功率信息的頻率和最大功率信息；進行單頻離散傅里葉變換處理的至少兩個離散傅里葉變換處理部分，該信號處理部分根據(jù)單頻離散傅里葉變換處理產(chǎn)生壓力相位信息，以及根據(jù)以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的相位的采樣產(chǎn)生調(diào)制相位信息的調(diào)制相位處理部分。該系統(tǒng)還包括根據(jù)具有最大功率信息的頻率和最大功率的信息、壓力相位信息以及調(diào)制相位信息產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的校正調(diào)制發(fā)生器，其中校正調(diào)制信號與聲學(xué)壓力波具有基本相同的頻率和通常180度的相位差。
根據(jù)再一方面，本發(fā)明提供了一種在工作系統(tǒng)中用于提供校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于采樣在工作系統(tǒng)中產(chǎn)生的聲學(xué)壓力波的裝置；用于采樣以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號的裝置，以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號具有參數(shù)；對采樣的聲學(xué)壓力波進行快速傅里葉變換處理的裝置；對采樣的聲學(xué)壓力波進行單頻離散傅里葉變換對處理的裝置；根據(jù)快速傅里葉變換處理和離散傅里葉變換處理確定在聲學(xué)壓力波中的主要壓力波的頻率、相位和幅度的裝置；以及根據(jù)主要壓力波的頻率、相位和幅度以及以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號的參數(shù)產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的裝置，校正調(diào)制信號與聲學(xué)壓力波具有基本相同的頻率和通常180度的相位差。
根據(jù)又一方面，本發(fā)明提供了一種在燃氣渦輪機系統(tǒng)中用于提供校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的方法，該方法包括以下步驟采樣在燃氣渦輪機系統(tǒng)中產(chǎn)生的聲學(xué)壓力波；采樣以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號，以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號具有參數(shù)；對采樣的聲學(xué)壓力波進行快速傅里葉變換處理；對采樣的聲學(xué)壓力波進行單頻離散傅里葉變換對處理；根據(jù)快速傅里葉變換處理和離散傅里葉變換處理確定在聲學(xué)壓力波中的主要壓力波的頻率、相位和幅度；根據(jù)主要壓力波的頻率、相位和幅度以及以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號的參數(shù)產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波，校正調(diào)制信號與聲學(xué)壓力波具有基本相同的頻率和通常180度的相位差；產(chǎn)生頻率誤差；產(chǎn)生相位誤差；以及根據(jù)頻率誤差、相位誤差和主要壓力波的幅度提供增益控制，增益控制產(chǎn)生增益信號以調(diào)節(jié)校正調(diào)制信號。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種在工作系統(tǒng)中用于提供校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的校正調(diào)制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括采樣在工作系統(tǒng)中產(chǎn)生的聲學(xué)壓力波以提供聲學(xué)壓力波采樣的壓力采樣器件；相位輸出部分，相位輸出部分提供以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的采樣；處理聲學(xué)壓力波的采樣和以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的采樣的信號處理部分，信號處理部分包括對聲學(xué)壓力波的采樣進行快速傅里葉變換處理的快速傅里葉變換處理部分，信號處理部分根據(jù)快速傅里葉變換處理產(chǎn)生具有最大功率信息的頻率和最大功率信息；進行單頻離散傅里葉變換處理的至少一個離散傅里葉變換處理部分，單頻離散傅里葉變換處理包括對采樣的第一部分進行第一單頻離散傅里葉變換，由信號處理部分進行處理以產(chǎn)生壓力相位K信息，和對采樣的第二部分進行第二單頻離散傅里葉變換，由信號處理部分進行處理以產(chǎn)生壓力相位K-1信息，以及調(diào)制相位處理部分，調(diào)制相位處理部分根據(jù)以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的采樣產(chǎn)生調(diào)制相位K信息和調(diào)制相位K-1信息；根據(jù)具有最大功率信息的頻率和最大功率的信息產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的校正調(diào)制發(fā)生器；壓力相位K信息和壓力相位K-1信息；調(diào)制相位K信息和調(diào)制相位K-1信息；以及校正調(diào)制信號與聲學(xué)壓力波具有基本相同的頻率和通常180度的相位差。
根據(jù)再一方面，本發(fā)明提供了一種在燃氣渦輪機中用于提供校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于采樣在燃氣渦輪機中產(chǎn)生的聲學(xué)壓力波的裝置；用于采樣以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號的裝置，以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號具有參數(shù)；對采樣的聲學(xué)壓力波進行快速傅里葉變換處理的裝置；對采樣的聲學(xué)壓力波進行單頻離散傅里葉變換對處理的裝置；根據(jù)快速傅里葉變換處理和離散傅里葉變換處理確定在聲學(xué)壓力波中的主要壓力波的頻率、相位和幅度的裝置；根據(jù)主要壓力波的頻率、相位和幅度以及以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號的參數(shù)產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的裝置，校正調(diào)制信號與聲學(xué)壓力波具有基本相同的頻率和通常180度的相位差。產(chǎn)生頻率誤差的裝置；產(chǎn)生相位誤差的裝置；以及根據(jù)頻率誤差、相位誤差和主要壓力波的幅度提供增益控制的裝置，增益控制產(chǎn)生增益信號以調(diào)節(jié)校正調(diào)制信號。
圖6更詳細的示出了根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的一個實施例的

圖1的比例積分控制處理部分的示意圖；以及圖7示出了含有諧波畸變的聲學(xué)壓力波和根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的一個實施例所施加的校正調(diào)制以抑制聲學(xué)壓力波的波形圖。
該方法還包括根據(jù)FFT和DFT處理確定聲學(xué)壓力波的主要頻譜分量的頻率、幅度和相位。此外，該方法還包括以與主要壓力波相同的頻率、幅度產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波。校正調(diào)制信號的相位以與聲學(xué)壓力波的主要頻譜分量建立180度的相位關(guān)系的方式進行采樣和控制，即，適當考慮傳輸延時校正。
以下將更詳細的說明本發(fā)明的各個方面。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提供了在工作系統(tǒng)中用于抑制聲學(xué)壓力波的校正調(diào)制信號，并更具體地用在燃氣渦輪機的燃燒室中。但是，應(yīng)當理解，本發(fā)明并不限于這種應(yīng)用。即，本發(fā)明的方法可以用在各種需要控制聲學(xué)壓力波的工作環(huán)境中。
根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的實施例，借助新的技術(shù)在正確的頻率和相位下產(chǎn)生調(diào)制。該技術(shù)將快速傅里葉變換(FFT)的頻譜分析和在現(xiàn)場可編程門陣列中實現(xiàn)的壓控振蕩器的固有的相位信息結(jié)合起來。應(yīng)當理解，本發(fā)明的方法取消了對硬件的要求，并降低了相應(yīng)的成本。處理單元的計算負載也減輕了，釋放出來的資源可用于其它方面。此外，壓力波的頻譜分析使例如用于保護作用、時間標簽、趨勢或其它分析的汽輪機控制系統(tǒng)成為可能。
燃氣渦輪機燃燒系統(tǒng)可能經(jīng)歷音頻范圍內(nèi)(即聲學(xué)范圍)的動態(tài)壓力振蕩。這些振蕩如果具有足夠的幅度并持續(xù)足夠長的時間，可能會破壞燃燒系統(tǒng)、減少系統(tǒng)的預(yù)期壽命和/或影響汽輪機的工作。應(yīng)當理解，這些聲學(xué)的主動控制造成了某些信號處理問題。首先，必須依據(jù)頻率和幅度識別出主要壓力波。這必須從潛在的、非常嘈雜的頻譜背景中辨別出來。
其次，必須產(chǎn)生加到例如第二燃料閥或放氣閥上或一些其它用于主動影響汽輪機參數(shù)以便減少或消除噪聲的其它器件的校正調(diào)制信號。該校正調(diào)制信號與要抑制的聲學(xué)壓力波的相位關(guān)系通常鎖定在180度的相位關(guān)系。換句話說，定位校正調(diào)制信號使得與聲學(xué)壓力波一般呈180度相位關(guān)系，即，使相位關(guān)系抵償不希望的聲學(xué)壓力波。此外，希望能夠調(diào)節(jié)調(diào)制的幅度，使與聲學(xué)壓力波的幅度成正比并與對聲學(xué)壓力波的調(diào)制的相位關(guān)系成反比。與聲學(xué)壓力波的幅度成正比調(diào)節(jié)調(diào)制的幅度允許抑制的結(jié)果是減小聲音的幅度，但不會更大，從而避免引入其它不希望的影響。與對聲學(xué)壓力波的調(diào)制的相位關(guān)系成反比調(diào)節(jié)調(diào)制的幅度保證了直到180度的相位關(guān)系基本建立起來時，調(diào)制的幅度非常小或為零。這避免出現(xiàn)當鎖定時調(diào)制和聲音同相從而使問題惡化的不希望的情況。
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提供了兩個主要目的是滿足高效率和實時方式。參考圖1，第一個目的是提供從監(jiān)視燃氣渦輪機燃燒室中的壓力的差分壓力傳感器10傳來的輸入信號的頻譜分析，例如，根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的一個實施例。但是，應(yīng)當理解，其它器件也可以用來實現(xiàn)這種信號輸入。根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的另一方面，本發(fā)明的分析確定具有最大功率的聲學(xué)壓力波的頻譜分量以及關(guān)于聲學(xué)壓力波的頻率。頻譜分析的整個結(jié)果或部分結(jié)果也可用于渦輪機控制系統(tǒng)的其它部分，例如用于保護或趨勢。
其次，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提供產(chǎn)生與具有最大功率的聲學(xué)壓力波的頻譜分量相同的頻率并且與聲學(xué)壓力波的相位關(guān)系鎖定在180度的正弦調(diào)制信號。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法以最小化硬件以及相關(guān)的成本并最小化計算時間的方式滿足這些目標。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例的處理部分的方框圖。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，例如可能是差分壓力傳感器的壓力傳感器10放置在燃氣渦輪機的燃燒室中。應(yīng)當理解，傳感器可以用非差分方式的。如果壓力傳感器不是差分方式的，通過去掉D.C.部分仍可利用本發(fā)明的工藝，即，以下面說明的方式在頻譜分析中忽略信號中不隨時間變化的部分。壓力傳感器的輸出通過信號調(diào)節(jié)電路然后到達A/D轉(zhuǎn)換器12，如圖1所示。
應(yīng)當理解，傳感器的頻率響應(yīng)范圍可能超過希望控制的聲學(xué)壓力波的感興趣的頻率范圍。如果傳感器的頻率響應(yīng)范圍超過感興趣的聲學(xué)壓力波的頻率范圍，可以將抗混疊濾波器與信號調(diào)節(jié)電路組合在一起，即，在A/D轉(zhuǎn)換器12之前。類似的，如果在壓力傳感器的信號中出現(xiàn)明顯的寬帶噪聲，也需要抗混疊濾波器。
A/D轉(zhuǎn)換器12的信號與沿著路徑57傳送的、來自相位寄存器56的信號同時采樣，如圖1所示。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，相位寄存器56的讀數(shù)給出了當前校正調(diào)制即，當前施加和產(chǎn)生的校正調(diào)制的瞬時相位。該寄存器是產(chǎn)生校正調(diào)制的正弦壓控振蕩器(VCO)的一部分。VCO在現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)50中實現(xiàn)，其細節(jié)進一步在圖2中示出，并在下面說明。即，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施例的產(chǎn)生調(diào)制的現(xiàn)場可編程門陣列50的細節(jié)的示意圖。因此，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)50的特征在于作為校正調(diào)制發(fā)生器50。
同時對A/D轉(zhuǎn)換器12和瞬時相位寄存器56的采樣通過微處理器的直接存儲器尋址單元(DMA)14來完成。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，得到A/D轉(zhuǎn)換器12和相位寄存器56的總共2048對同時采樣，通過輸入16和輸入17進入信號處理部分20。但是，應(yīng)當理解，系統(tǒng)和方法并不限于這種采樣，即，可以采用各種2048點的采樣方案。DMA 14允許采樣在沒有例如主或中央處理單元的任何參與的情況下進行。因此，采樣可以與處理器計算上一組采樣的值并行進行。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，運行在微處理器上的固件處理2048對采樣。該處理的第一步在信號處理部分20中示出，如圖1所示。此外，該處理在圖3中更詳細的示出，并在下面說明。信號處理部分20包括處理部分22、處理部分23、處理部分24、處理部分25和處理部分26，如圖1所示。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，對A/D轉(zhuǎn)換器12輸出的2048個采樣采用數(shù)學(xué)窗口算法。該窗口是必需的，用來防止在采樣的起始和結(jié)束處信號的不連續(xù)被分析為高頻分量。這種分量與可能的混疊一起作為假的頻譜分量出現(xiàn)在分析頻譜的任何位置。窗口作為采樣的整形，強迫第一個和最后一個采樣為零。結(jié)果，去掉了在采樣結(jié)束處的不連續(xù)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的實施例，窗口處理可采用各種已知方法中的一種來進行，例如，包括矩形方法、加重平均(Hamming)方法、Hanning方法、三角方法、Blackman方法、Blackman-Harris方法或平頂方法。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，然后對窗口處理的輸出進行快速傅里葉變換(EFT)，在圖1中的處理部分22中示出。然后，對于FFT中的每個復(fù)數(shù)分量，在處理部分23中計算功率，如圖1所示，根據(jù)下面的公式功率＝[(FFT的實部)2+(FFT的虛部)2]/(FFT長度)2(公式1)根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，確定所有FFT分量的最大功率，并在處理部分23中表示為最大功率(MAX POWER)。與該功率相關(guān)的頻率在圖1中的處理部分23中表示為最大功率的頻率(FREQ WITH MAX POWER)，該頻率也是已知的，因為在FFT中的每個分量E具有與其相關(guān)的頻率，根據(jù)以下公式(公式2)其中
E＝FFT的分量數(shù)，也可以表示為二進制數(shù)，其范圍從0到(FFT的長度-1)，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的E為0到2047；并且FFT的長度＝進行FFT的采樣數(shù)，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的FFT的長度為2048。
應(yīng)當理解，因為輸入是實數(shù)而不是復(fù)數(shù)，所以只有E＝0到E＝(FFT的長度/2)的分量是獨立的，因此FFT二進制頻率應(yīng)在上述范圍內(nèi)計算。因此，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，F(xiàn)FT二進制頻率在0到采樣頻率/2之間，相關(guān)的二進制數(shù)從0到1024。
如上所述，應(yīng)當理解，除了差分壓力傳感器10，壓力傳感器也可以用非差分的。如果壓力傳感器是非差分的，第一個FFT二進制數(shù)可以從最大功率的確定中取消。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，該二進制數(shù)包含穩(wěn)定的或D.C.分量，并且在聲學(xué)波抑制中不需要關(guān)注。
應(yīng)當理解，幅度在頻率二進制數(shù)的邊界或邊緣附近處的衰減是受窗口選擇的影響。但是，這種“衰減(roll off)”通常表現(xiàn)為某種程度，并在圖4中示出。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的單頻二進制數(shù)的方面的狀態(tài)圖。此外，圖5示出了任何傅里葉變換相對于二進制頻率必須校正的相移。數(shù)學(xué)上相對于二進制頻率發(fā)生的相移可以如下計算相移的度數(shù)＝180*(K-M)*(1-(1/N))(公式3)其中M＝從0開始的二進制數(shù)；K＝在所關(guān)心的n個采樣中的周期數(shù)；以及N＝采樣數(shù)。
應(yīng)當理解，這些現(xiàn)象造成精確計算在頻率二進制數(shù)的邊緣或其附近的頻率分量的困難。為了緩解這種狀況，如圖1的處理部分24中所示，進行兩個單頻DFT。每個單頻DFT在已確定的最大功率的頻率處計算。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，每個單頻DFT也只對執(zhí)行FFT的正好一半的采樣進行，即，1024個采樣。這導(dǎo)致單頻DFT的頻率二進制數(shù)的寬度是FFT的頻率二進制數(shù)的兩倍。在圖4中示出了在頻譜中的分辨率。這示出了將全長FFT映射到單頻DFT的更粗的頻率分辨率的簡單例子。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，在圖4中示出的二進制分辨率不一定是優(yōu)選頻譜二進制分辨率，而僅僅是說明性的。如圖4所示，全長FFT的偶頻率二進制數(shù)以如下關(guān)系直接映射到對應(yīng)的單頻DFT二進制數(shù)單頻DFT二進制數(shù)＝全長FFT二進制數(shù)/2 (公式4)但是，奇全長FFT頻率二進制數(shù)到單頻DFT頻率二進制數(shù)的映射存在多義性，如圖4中所示的在單頻DFT二進制數(shù)的邊界的兩側(cè)的粗水平線。如所看到的雙箭頭將全長FFT二進制數(shù)映射到單頻DFT二進制數(shù)的邊界的兩側(cè)，當映射奇數(shù)的全長FFT二進制數(shù)時，必須進行選擇單頻DFT二進制數(shù)＝截去頂端(全長FFT二進制數(shù)/2) (公式5)或單頻DFT二進制數(shù)＝(全長FFT二進制數(shù)/2)+1 (公式6)根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，默認首先嘗試用公式5進行奇全長FFT頻率二進制數(shù)到單頻DFT頻率二進制數(shù)的映射。如果在掃描的預(yù)定次數(shù)內(nèi)沒能實現(xiàn)頻率鎖定，用交替映射，即公式6實現(xiàn)鎖定。
在下文中，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，將說明2048個采樣的另一方面，并且更具體的涉及單頻DFTs的處理。如圖1的處理部分24中所示，2048個采樣可以看作兩組。最老的1024個采樣，即，前1024個采樣，作為組K-1。最新的1024個采樣，即，后1024個采樣，作為組K。采樣的每一組以與上述的對整個2048個采樣相同的方式開窗口。然后對采樣的每個開窗口的組在已計算出的最大功率的頻率處進行單頻離散傅里葉變換，如上所述。在圖1中的處理部分24中以及圖3中示出了該處理，并標記為“單頻DFT(SINGLEFREQ DFT)”。
此外，在處理部分25中組K的最大功率的頻率處的相角可如下計算 (公式7)應(yīng)當理解該相角的意義。即，該相角是在FFTK的第一個采樣開始的瞬間最大功率處的頻譜分量的相位。
在本發(fā)明的一個實施例的系統(tǒng)和方法的進一步說明中，可以計算在DFTK-1的第一個采樣開始的瞬間最大功率處的頻率的相角。該計算由處理單元25采用組K-1進行。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，對于該處理的公式為 (公式8)應(yīng)當理解，如果從調(diào)制開始施加到聲學(xué)結(jié)果的有效改變之間存在明顯的傳輸延遲，則可以進行補償。在圖3中示出了這種補償，即，處理部分322，并從調(diào)制相位中減去一定的角度。補償?shù)慕嵌扔嬎闳缦聜鬏斞舆t補償(度)＝VCO的頻率(Hz)*360°/周期*傳輸延遲(秒)(公式9)現(xiàn)在，請記住A/D轉(zhuǎn)換器采樣和瞬時相位寄存器的采樣同時進行，所以很容易計算對應(yīng)于剛剛計算出來的相位K和相位K-1的校正調(diào)制的相位。即，只需從瞬時相位寄存器中選擇采樣號1和采樣號1025，然后按比例將計數(shù)值轉(zhuǎn)換為度。如果需要補償傳輸延遲，這些變換后的值作為調(diào)制相角，在圖1，即，處理部分26中，和圖3中稱作調(diào)制相位K和調(diào)制相位K-1。
進一步參考圖1，兩個相位誤差，相位誤差K28和相位誤差K-127，如圖1所示，可以通過僅僅從對應(yīng)的調(diào)制相位中減去A/D相位來計算。由于在VCO的頻率和相關(guān)的FFT二進制數(shù)的中心頻率之間的差引起的任何必要的相位校正在圖1中的處理部分30中計算。然后在計算部分31中校正相位誤差K，用于在由單頻DFT計算的VCO正弦基相位和余弦基相位之間移相90度。
此外，在計算部分31中校正相位誤差K，用于由于在頻率二進制數(shù)中的頻率分量的位置產(chǎn)生的相位。最后，相位誤差K在計算部分32中移相180度，饋入增益為GPI(相位路徑，積分增益)和GPP(相位路徑，比例增益)的比例和積分控制33中。結(jié)果，本發(fā)明的方法產(chǎn)生校正的相位誤差34，如圖1所示。圖6的示意圖詳細地說明了本發(fā)明用在相位和頻率路徑中的比例和積分控制(33、39)。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的實施例，在計算部分36中比較兩個相位誤差的差、即相位誤差K和相位誤差K-1的差，并用于計算差頻，或在圖1中表現(xiàn)為頻率誤差35。應(yīng)當理解，因為相位誤差隨著時間發(fā)生變化，需要積累DFT的采樣數(shù)量，所以差值首先乘以該時間分之1，如圖1的計算部分37中所示，即，1/TDFI。
接下來，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，為了將單位從度/時間變?yōu)橹芷?時間，在圖1的計算部分38中乘以1/360。結(jié)果以及增益GFI(頻率路徑，積分增益)和GFP(頻率路徑，比例增益)饋入比例和積分控制39。
比例和積分控制39的輸出在計算部分40與計數(shù)器42中的計數(shù)值相加，即，計數(shù)器42計數(shù)相位積分器到達正或負鉗位的次數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，如圖1所示，處理部分41在每次相位積分器到達正鉗位時使計數(shù)器42的計數(shù)值加(+1)，并復(fù)位積分器，在每次相位積分器到達負鉗位時使計數(shù)器42的計數(shù)值加(-1)，并復(fù)位積分器。計數(shù)器42的總數(shù)以及頻率比例和積分控制39的輸出組成了校正的頻率誤差35，如圖1所示。
應(yīng)當理解，現(xiàn)在確定VCO將要運行的瞬時頻率是可能的。即，從最大功率的頻率輸出中減去校正的頻率誤差35和校正的相位誤差34的和，然后按比例變換到適當?shù)挠嫈?shù)值使VCO運行在其頻率上，即，如圖1所示的V.C.O頻率55。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，如圖2所示，在1MHz時鐘206和寄存器204以及如圖2所示的累加器寬度的情況下，VCO頻率的公式如下 (公式10)解該方程中關(guān)于放在頻率選擇寄存器中的值得到以下關(guān)系頻率選擇寄存器中的值＝16.777216*2(執(zhí)行時鐘分頻寄存器中的值)*FVCO(公式11)還應(yīng)當理解，對1MHz時鐘206的分頻能力可通過采用適當?shù)妮斎?02實現(xiàn)，如圖2所示。此外，可簡單地給執(zhí)行時鐘分頻寄存器204饋送常數(shù)。
此外，已使VCO運行在準確的頻率上以鎖定調(diào)制，調(diào)制的幅度需要被編址。當聲學(xué)壓力波的幅度增加時，希望調(diào)制的幅度也增加。如果調(diào)制相對于聲學(xué)壓力波沒有接近180度的相移，還希望調(diào)制的幅度很小或沒有。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對此都應(yīng)當理解，因為不然的話調(diào)制只會使噪聲惡化。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，如圖1所示，實現(xiàn)這兩個希望的作用的方法是增加自動增益控制(AGC)46。
通過向AGC 46提供聲學(xué)壓力波的最大功率70、頻率誤差72和相位誤差74，AGC 46可以如所希望的調(diào)節(jié)調(diào)制的幅度。具體地說，AGC 46通過路徑53輸出增益信號到FPGA 50。增益信號53與聲學(xué)壓力波的最大功率成正比，與相位誤差的絕對值和頻率誤差的絕對值成反比。優(yōu)先權(quán)給予相位誤差，從而在相位關(guān)系接近180度之前沒有調(diào)制輸出，而不管聲學(xué)壓力波的幅度。
下文中，參考圖2說明本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的其它特征，以及在FPGA 50中VCO的實現(xiàn)。應(yīng)當理解，VCO的核心元件是24位寬的累加器寄存器216，如圖2所示。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，累加執(zhí)行的發(fā)生率等于1MHz時鐘206除以2(執(zhí)行時鐘分頻寄存器中的值)。這時，累加器216的內(nèi)容加到頻率選擇寄存器210的內(nèi)容上，然后將和輸出到累加器216中。累加器216的位14-23映射到瞬時相位寄存器56的位0-9。累加器的位14-22用作正弦幅度表212的索引，如圖2所示。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，表212包括從0到179.64844375度的正弦波的幅度。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，表212的內(nèi)容為從0到255對應(yīng)于0到1.0的計數(shù)。索引表入口的值，即，位0-8映射到移位寄存器218的位2-10。移位寄存器218的位0和1設(shè)為0。在表212中包含的半個正弦波通過使用映射到移位寄存器218的位11的累加器216的位23而擴展到整個正弦波。采用該技術(shù)減少了在FPGA 50中的正弦表212所需要的實際資源，即，存儲器。最后，移位寄存器218的內(nèi)容通過幅度選擇寄存器54中的計數(shù)值右移并通過路徑62到D/A 60。
下文中，參考圖3說明本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的另一方面。圖3更詳細的示出了在圖1的信號處理部分20中進行的處理。如圖3所示，輸入302包括兩個通過DMA 14同時進行的采樣，分別來自A/D 12和F.P.G.A.的瞬時相位寄存器56。來自A/D 12和相位寄存器56的兩個采樣分別輸入到存儲器部分306和存儲器部分316。每個存儲器部分306和316分別提供2048個采樣。
然后，在存儲器部分306中的采樣通過相應(yīng)窗口。具體地說，窗口308用作在處理部分312中的(K-1)單頻DFT的計算。窗口310用作在處理部分314中的(K)單頻DFT的計算。此外，窗口328用作在處理部分330中的FFT的計算。
窗口308、310和328利用數(shù)學(xué)窗口技術(shù)，例如Blackman或平頂技術(shù)，如上所述。應(yīng)當理解，窗口308、310和328可采用相同的窗口技術(shù)或不同的窗口技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，說明FFT處理的另一方面。如上所述，在存儲器306中的2048個采樣的完全組，即，在2048個地址中的聲學(xué)壓力波的2048個采樣，是可用的。所希望的窗口328和在處理部分330中的FFT的輸出是功率與頻率的矩陣和相位與頻率的矩陣或關(guān)系。具體地說，壓力信號采用窗口328、處理部分330和處理部分332頻譜或頻率分量，各部分已在上面說明了。
然后，處理部分334檢查每一個頻譜分量，以確定每一個頻譜分量的幅度。接著，處理部分334確定最大功率(由此最大幅度)的頻率分量。幅度和功率的關(guān)系由下面的公式給定幅度＝平方根(功率)結(jié)果，處理部分334產(chǎn)生提供最大功率的輸出338和提供具有最大功率的特定頻率的輸出340。
結(jié)果，聲學(xué)壓力波的功率和幅度成為已知，并且聲學(xué)壓力波的大致頻率已知。但是，應(yīng)當理解，F(xiàn)FT處理產(chǎn)生的頻率只具有一定的分辨率。因此，聲學(xué)壓力波的頻率僅僅是大致已知，而功率和幅度為已知。所以，應(yīng)當注意，頻率不是精確已知，相位信息也還沒有確定。由圖3中的其它處理提供進一步的確定。
下文中，進一步說明處理部分312和處理部分314的操作。根據(jù)本發(fā)明的該實施例，2048個采樣分為兩組，各1024個采樣。用窗口308和310對每組進行窗口處理。另外，在處理部分312和處理部分314中分別對每組進行單頻DFT。單頻DFT對由FFT確定的出現(xiàn)最大功率的頻率進行計算，即，最大功率的頻率340，如圖3所示。該處理得到相位。進一步的說明，窗口308和處理部分312在2048個采樣的第一采樣(即采樣1)的時間得到單頻的瞬時相位。此外，窗口310和處理部分314在采樣1025的時間得到單頻的瞬時相位。因此，測量聲學(xué)壓力波的相位，并由此及時得到由采樣1和采樣1025代表的兩個點的相位。
處理部分312的輸出輸入到處理部分324。上述具有最大功率信息的頻率340也輸入到處理部分324。根據(jù)該輸入，處理部分324基于第一組采樣確定具有最大功率的頻率的相位，并作為輸出335輸出該信息?；诘谝徊蓸拥妮敵?35作為聲學(xué)壓力相位(K-1)的特征。
另外，處理部分314的輸出輸入到處理部分326。上述具有最大功率信息的頻率340也輸入到處理部分326。根據(jù)該輸入，處理部分326基于第二組采樣確定具有最大功率的頻率的相位，并作為輸出336輸出該信息?；诘诙蓸拥妮敵?36作為聲學(xué)壓力相位(K)的特征。
接下來說明來自相位寄存器56的在存儲器316中的采樣，這些采樣提供調(diào)制的瞬時相角，即，對于采樣1和采樣1025，包括瞬時相角。這些采樣與壓力波同時取得。因此，本發(fā)明的方法允許進行相角比較。即，在時間上的兩點，已知聲學(xué)壓力波的相位和調(diào)制的相位各是多少。
因此，本發(fā)明的處理根據(jù)采樣1025產(chǎn)生輸出318，提供調(diào)制相位K信息。另外，產(chǎn)生基于采樣1的輸出320，提供調(diào)制相位(K-1)信息。這些輸出用比例系數(shù)317調(diào)節(jié)，即，“以度/計數(shù)換算”。這樣做是因為在圖3的存儲器316中的所有采樣都以計數(shù)為單位。這些計數(shù)用特定的換算轉(zhuǎn)換為度的單位。在本發(fā)明的一個示例性的實現(xiàn)中，一個FPGA的計數(shù)值對應(yīng)于0.3515625度。此外，根據(jù)采樣1和采樣1025的調(diào)制相位輸出由傳輸延遲補償系數(shù)調(diào)節(jié)。如上所述，該傳輸延遲補償系數(shù)由處理部分322計算。
圖6更詳細的示出了圖1中根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的比例和積分控制部分33。如圖6所示，輸入信號602如上所述輸入到比例和積分控制部分33。然后，該輸入信號分為兩個信號，即，信號604和信號606。增益GP608加到信號604，從而產(chǎn)生調(diào)節(jié)后的信號616。此外，增益GI610加到信號606?？梢杂萌魏魏线m的方式分別確定這些增益GP和GI。“GP”為“比例增益”的符號名，“GI”為“積分增益”的符號名。
如圖6所示，一旦增益610施加到信號606上，則在處理部分612中施加了適當?shù)膫鬟f函數(shù)。傳遞函數(shù)限定了系統(tǒng)的輸入及其輸出之間的關(guān)系。傳遞函數(shù)通常以頻率或‘s’域而不是時間域的形式寫出。例如，可以用拉普拉斯變換將時域表示映射到頻域表示。該特定的傳遞函數(shù)1/S表示積分。一旦施加傳遞函數(shù)，然后鉗位614施加到信號上，從而產(chǎn)生調(diào)節(jié)后的信號618。然后調(diào)節(jié)后的信號618與調(diào)節(jié)后的信號616相加，從而產(chǎn)生輸出信號620。隨后輸出信號620用在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的進一步處理中，如上所述。
如上所述，圖6更詳細的示出了比例和積分控制部分33。應(yīng)當理解，圖1中所示的比例和積分控制部分39可以采用與比例和積分控制部分33類似的方案。因此，比例和積分控制部分39的細節(jié)不再更詳細的進行說明。
在對本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的進一步說明中，圖7示出了含有諧波畸變的聲學(xué)壓力波402以及由本發(fā)明的處理產(chǎn)生的校正調(diào)制波404的波形圖。具體地說，聲學(xué)壓力波402由差分壓力傳感器10傳來的實際信號產(chǎn)生，如圖1所示。應(yīng)當理解，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，校正調(diào)制波404以基本上消除聲學(xué)壓力波402的方式調(diào)節(jié)。即，兩個波互相抵消。應(yīng)當注意，如圖7所示，在各波的波峰和波谷的畸變是使用的數(shù)字范圍的人為結(jié)果，以抵消各波中的實際頻率分量。
還應(yīng)當理解，并不想100％的抵消聲學(xué)壓力波，而是將波的幅度減小到其能量不足以導(dǎo)致破壞或?qū)C器性能產(chǎn)生不利影響的幅度。即，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個實施例，允許保留殘余的聲學(xué)壓力波。這允許校正調(diào)制404保持“鎖定”聲學(xué)壓力波402。相反的，如果聲學(xué)壓力波402被完全抵消，則將失去鎖定。因此，希望控制校正調(diào)制的幅度。如上所述，該控制采用自動增益控制46來進行。
此外，根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的系統(tǒng)和方法已在上面用2048個采樣進行了說明。但是，如上所述，應(yīng)當理解，本發(fā)明的實際應(yīng)用并不限于上述采樣數(shù)量。而是可以采用其它適當?shù)牟蓸訑?shù)量。
雖然上述的說明包含了很多細節(jié)和具體說明，應(yīng)當理解，所述的這些僅僅是為了說明的目的，而不是為了限定本發(fā)明的。可以對上述的實施例進行許多修改而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，由權(quán)利要求書及其等效范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種在工作系統(tǒng)中提供校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的方法，該方法包括以下步驟采樣所述工作系統(tǒng)(10)中產(chǎn)生的所述聲學(xué)壓力波；采樣以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號，所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號具有參數(shù)(56)；對所述采樣的聲學(xué)壓力波(330)進行快速傅里葉變換處理；對所述采樣的聲學(xué)壓力波進行單頻離散傅里葉變換對處理(312，314)；根據(jù)所述快速傅里葉變換處理和離散傅里葉變換處理(20)確定在所述聲學(xué)壓力波中的主要壓力波的頻率、相位和幅度；以及根據(jù)所述主要壓力波的頻率、相位和幅度以及所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號的參數(shù)，產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號(50)以抑制所述聲學(xué)壓力波，所述校正調(diào)制信號與所述聲學(xué)壓力波具有基本相同的頻率和通常180度的相位差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述工作系統(tǒng)是燃氣渦輪機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在與所述聲學(xué)壓力波的關(guān)系為180度處產(chǎn)生所述校正調(diào)制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用壓力傳感器(10)進行采樣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括提供增益控制(46)的步驟，所述增益控制產(chǎn)生增益信號以調(diào)節(jié)所述校正調(diào)制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中結(jié)合使用數(shù)學(xué)窗口算法(328)進行對所述采樣的聲學(xué)壓力波進行快速傅里葉變換處理的步驟；以及結(jié)合使用數(shù)學(xué)窗口處理(308，310)進行對所述采樣的聲學(xué)壓力波進行單頻離散傅里葉變換對處理的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟產(chǎn)生校正的相位誤差(34)，結(jié)合產(chǎn)生校正調(diào)制信號的步驟處理校正的相位誤差；以及產(chǎn)生頻率誤差(35)，用所述校正的相位誤差處理所述頻率誤差。
8.一種在工作系統(tǒng)中用于提供校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的校正調(diào)制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括采樣在所述工作系統(tǒng)中產(chǎn)生的所述聲學(xué)壓力波以提供所述聲學(xué)壓力波采樣的壓力采樣器件(10)；相位輸出部分(56)，所述相位輸出部分提供以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的相位的采樣；信號處理部分(20)，它處理所述聲學(xué)壓力波的采樣和所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的相位的采樣，所述信號處理部分(20)包括對所述聲學(xué)壓力波的采樣進行快速傅里葉變換處理的快速傅里葉變換處理部分(330)，所述信號處理部分根據(jù)所述快速傅里葉變換處理產(chǎn)生具有最大功率信息(334)的頻率和最大功率信息(334)；進行單頻離散傅里葉變換處理的至少兩個離散傅里葉變換處理部分(312，314)，所述信號處理部分根據(jù)所述單頻離散傅里葉變換處理產(chǎn)生壓力相位信息(25)，以及調(diào)制相位處理部分(26)，它根據(jù)所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的相位采樣產(chǎn)生調(diào)制相位信息；以及校正調(diào)制發(fā)生器(50)，它根據(jù)所述具有最大功率信息的頻率和最大功率信息、所述壓力相位信息以及所述調(diào)制相位信息，產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號以抑制所述聲學(xué)壓力波，其中所述校正調(diào)制信號與所述聲學(xué)壓力波具有基本相同的頻率和通常180度的相位差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的校正調(diào)制系統(tǒng)，其中所述工作系統(tǒng)是燃氣渦輪機。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的校正調(diào)制系統(tǒng)，其中所述相位輸出部分是相位寄存器(56)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的校正調(diào)制系統(tǒng)，還包括直接存儲器尋址單元(17)，所述直接存儲器尋址單元處理在所述工作系統(tǒng)中產(chǎn)生的所述聲學(xué)壓力波，即由所述壓力采樣器件輸入的聲學(xué)壓力波，并處理所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的相位采樣，即由所述相位寄存器輸入的相位采樣。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的校正調(diào)制系統(tǒng)，其中所述直接存儲器尋址單元(17)輸入來自所述壓力采樣器件(10)和來自所述相位寄存器(56)的成對的同時采樣。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的校正調(diào)制系統(tǒng)，其中所述直接存儲器尋址單元(14)輸入來自所述壓力采樣器件(10)和來所述自相位寄存器(56)的2048對同時采樣。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的校正調(diào)制系統(tǒng)，其中所述信號處理部分(20)結(jié)合通過所述快速傅里葉變換處理部分(330)進行的快速傅里葉變換處理和通過所述至少兩個離散傅里葉變換處理部分(312，314)進行的單頻離散傅里葉變換處理使用相應(yīng)的數(shù)學(xué)窗口處理(308，310，328)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8的校正調(diào)制系統(tǒng)，其中所述校正調(diào)制發(fā)生器是現(xiàn)場可編程門陣列(50)。
16.根據(jù)權(quán)利要求8的校正調(diào)制系統(tǒng)，其中所述壓力采樣器件是差分壓力傳感器(10)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的校正調(diào)制系統(tǒng)，其中所述工作系統(tǒng)為具有燃燒室的燃氣渦輪機，所述壓力采樣器件放置在所述燃燒室內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求8的校正調(diào)制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括自動增益控制(46)，所述自動增益控制將增益信號(53)輸出到所述校正調(diào)制發(fā)生器(50)，由此所述校正調(diào)制發(fā)生器調(diào)節(jié)所述校正調(diào)制信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的校正調(diào)制系統(tǒng)，其中所述增益信號(53)正比于所述聲學(xué)壓力波的最大功率，所述增益信號導(dǎo)致殘留所述聲學(xué)壓力波。
20.根據(jù)權(quán)利要求8的校正調(diào)制系統(tǒng)，其中由所述至少兩個離散傅里葉變換處理部分(312，314)進行的單頻離散傅里葉變換處理包括對所述聲學(xué)壓力波采樣的第一部分進行第一單頻離散傅里葉變換，由所述信號處理部分(20)進行處理以產(chǎn)生壓力相位k信息(25)，并對所述聲學(xué)壓力波采樣的第二部分進行第二單頻離散傅里葉變換，由所述信號處理部分進行處理以產(chǎn)生壓力相位k-1信息(25)，以及由所述調(diào)制相位處理部分(26)產(chǎn)生的調(diào)制相位信息包括調(diào)制相位k信息和調(diào)制相位k-1信息；以及所述校正調(diào)制發(fā)生器(50)根據(jù)以下信息產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波具有最大功率信息的頻率和最大功率的信息(334)；所述壓力相位k信息和壓力相位k-1信息(25)；以及調(diào)制相位k信息和調(diào)制相位k-1信息(26)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的校正調(diào)制系統(tǒng)，其中所述至少兩個離散傅里葉變換處理部分包括第一快速傅里葉變換處理部分(312)，它對所述聲學(xué)壓力波采樣的第一部分進行快速傅里葉變換處理；第二快速傅里葉變換處理部分(314)，它對所述聲學(xué)壓力波采樣的第二部分進行快速傅里葉變換處理。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的校正調(diào)制系統(tǒng)，其中通過所述信號處理部分(20)將所述壓力相位k信息與所述調(diào)制相位k信息比較以產(chǎn)生校正的相位誤差(34)和頻率誤差(35)；以及通過所述信號處理部分將所述壓力相位k-1信息所述與調(diào)制相位k-1信息比較以產(chǎn)生所述頻率誤差(35)。
23.一種在工作系統(tǒng)中用于提供校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于采樣在所述工作系統(tǒng)(10)中產(chǎn)生的聲學(xué)壓力波的裝置；用于采樣以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號的裝置，所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號具有參數(shù)(56)；對所述采樣的聲學(xué)壓力波(330)進行快速傅里葉變換處理的裝置；對所述采樣的聲學(xué)壓力波(312，314)進行單頻離散傅里葉變換對處理的裝置；根據(jù)所述快速傅里葉變換處理和離散傅里葉變換處理(20)確定在所述聲學(xué)壓力波中的主要壓力波的頻率、相位和幅度的裝置；以及根據(jù)所述主要壓力波的頻率、相位和幅度以及所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號的參數(shù)產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號(50)以抑制所述聲學(xué)壓力波的裝置，所述校正調(diào)制信號與所述聲學(xué)壓力波具有基本相同的頻率和通常180度的相位差。
24.一種在燃氣渦輪機系統(tǒng)中用于提供校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的方法，該方法包括以下步驟采樣在所述燃氣渦輪機系統(tǒng)(10)中產(chǎn)生的聲學(xué)壓力波；采樣以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號，所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號具有參數(shù)(56)；對所述采樣的聲學(xué)壓力波(330)進行快速傅里葉變換處理；對所述根據(jù)采樣的聲學(xué)壓力波進行單頻離散傅里葉變換對處理；根據(jù)所述快速傅里葉變換處理(312，314)和離散傅里葉變換處理確定在所述聲學(xué)壓力波中的主要壓力波的頻率、相位和幅度；根據(jù)所述主要壓力波的頻率、相位和幅度以及所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號的參數(shù)產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號(50)以抑制聲學(xué)壓力波，所述校正調(diào)制信號與所述聲學(xué)壓力波具有基本相同的頻率和通常180度的相位差；產(chǎn)生頻率誤差(35)；產(chǎn)生相位誤差(34)；以及根據(jù)所述主要壓力波的頻率誤差、相位誤差和幅度提供增益控制(46)，所述增益控制產(chǎn)生增益信號以調(diào)節(jié)所述校正調(diào)制信號。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中使用壓力傳感器(10)進行采樣。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中結(jié)合使用數(shù)學(xué)窗口算法(328)進行對所述采樣的聲學(xué)壓力波進行快速傅里葉變換處理的步驟；以及結(jié)合使用數(shù)學(xué)窗口處理(308，310)進行對所述采樣的聲學(xué)壓力波進行單頻離散傅里葉變換對處理的步驟。
27.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括以下步驟產(chǎn)生校正的相位誤差(34)，結(jié)合產(chǎn)生校正調(diào)制信號的步驟處理所述校正的相位誤差；以及產(chǎn)生頻率誤差(35)，用所述校正的相位誤差處理所述頻率誤差。
28.一種在工作系統(tǒng)中用于提供校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的校正調(diào)制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括采樣在所述工作系統(tǒng)中產(chǎn)生的聲學(xué)壓力波以提供所述聲學(xué)壓力波采樣的壓力采樣器件(10)；相位輸出部分(56)，所述相位輸出部分提供以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的采樣；信號處理部分(20)，它處理所述聲學(xué)壓力波的采樣和所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的采樣，所述信號處理部分包括對所述聲學(xué)壓力波的采樣進行快速傅里葉變換處理的快速傅里葉變換處理部分(330)，所述信號處理部分根據(jù)所述快速傅里葉變換產(chǎn)生具有最大功率信息的頻率和最大功率信息；進行單頻離散傅里葉變換處理的至少一個離散傅里葉變換處理部分(312，314)，所述單頻離散傅里葉變換處理包括對所述采樣的第一部分進行第一單頻離散傅里葉變換，由所述信號處理部分進行處理以產(chǎn)生壓力相位K信息；和對所述采樣的第二部分進行第二單頻離散傅里葉變換，由所述信號處理部分進行處理以產(chǎn)生壓力相位K-1信息，以及調(diào)制相位處理部分(26)，所述調(diào)制相位處理部分根據(jù)所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制的采樣產(chǎn)生調(diào)制相位K信息和調(diào)制相位K-1信息；根據(jù)以下信息產(chǎn)生(50)正弦校正調(diào)制信號以抑制所述聲學(xué)壓力波的校正調(diào)制發(fā)生器；具有最大功率信息的頻率和最大功率信息(23)；所述壓力相位K信息和壓力相位K-1信息(25)；調(diào)制相位K信息和調(diào)制相位K-1信息(26)；以及所述校正調(diào)制信號與所述聲學(xué)壓力波具有基本相同的頻率和通常180度的相位差。
29.一種在燃氣渦輪機中用于提供校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于采樣(10)在所述燃氣渦輪機中產(chǎn)生的聲學(xué)壓力波的裝置；用于采樣以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號(56)的裝置，所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號具有參數(shù)；對所述采樣的聲學(xué)壓力波進行快速傅里葉變換處理(330)的裝置；對所述采樣的聲學(xué)壓力波進行單頻離散傅里葉變換對處理(312，314)的裝置；根據(jù)所述快速傅里葉變換處理和離散傅里葉變換處理(20)確定在所述聲學(xué)壓力波中的主要壓力波的頻率、相位和幅度的裝置；根據(jù)所述主要壓力波的頻率、相位和幅度以及所述以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號的參數(shù)產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號(50)以抑制所述聲學(xué)壓力波的裝置，所述校正調(diào)制信號與所述聲學(xué)壓力波具有基本相同的頻率和通常180度的相位差；產(chǎn)生頻率誤差(35)的裝置；產(chǎn)生相位誤差(34)的裝置；以及根據(jù)所述主要壓力波的頻率誤差、相位誤差和幅度提供增益控制(46)的裝置，所述增益控制產(chǎn)生增益信號以調(diào)節(jié)所述校正調(diào)制信號。
全文摘要
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提供了一種在工作系統(tǒng)中提供校正調(diào)制信號以抑制聲學(xué)壓力波的方法。該方法包括采樣(10)工作系統(tǒng)產(chǎn)生的聲學(xué)壓力波并采樣以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號(56)，以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號具有參數(shù)。所述方法還包括對采樣的聲學(xué)壓力波進行快速傅里葉變換處理(330)。對采樣的聲學(xué)壓力波進行單頻離散傅里葉變換對處理(312，314)。此外，所述方法包括根據(jù)快速傅里葉變換處理和離散傅里葉變換處理確定在聲學(xué)壓力波中的主要壓力波的頻率、相位和幅度(20)。此外，所述方法包括根據(jù)主要壓力波的頻率、相位和幅度以及以前產(chǎn)生的校正調(diào)制信號的參數(shù)產(chǎn)生正弦校正調(diào)制信號(50)以抑制聲學(xué)壓力波，校正調(diào)制信號與聲學(xué)壓力波具有基本相同的頻率和通常180度的相位差。
文檔編號G10K11/178GK1420261SQ0214951
公開日2003年5月28日 申請日期2002年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月19日
發(fā)明者J·A·霍格勒, M·G·懷斯, S·M·謝弗, M·E·奧斯丁 申請人:通用電氣公司