本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種磁電式轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)畸變的處理方法。
背景技術(shù):
常規(guī)轉(zhuǎn)速測量/采集系統(tǒng)如圖1所示,通常由與被測轉(zhuǎn)子機(jī)械連接的轉(zhuǎn)速音輪、磁電式轉(zhuǎn)速傳感器、測量線路和轉(zhuǎn)速表或采集設(shè)備組成,導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)速音輪上的齒掃過轉(zhuǎn)速傳感器的敏感端時(shí),使內(nèi)帶永磁體的轉(zhuǎn)速傳感器鐵芯的磁場強(qiáng)度發(fā)生交替變化,于是在轉(zhuǎn)速傳感器的線圈引線兩端便可產(chǎn)生與音輪齒頂在傳感器敏感端出現(xiàn)的頻率完全一致的交流感應(yīng)電壓,該交流感應(yīng)電壓信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)速表或采集設(shè)備處理后即可得到被測轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。通常磁電式轉(zhuǎn)速傳感器要求轉(zhuǎn)速音輪齒形為漸開線或近似漸開線。
在實(shí)際科研生產(chǎn)過程中,由于結(jié)構(gòu)或其它設(shè)計(jì)上的原因,有時(shí)被測轉(zhuǎn)子的軸系中沒有可供轉(zhuǎn)速測量用的齒輪或轉(zhuǎn)速音輪,只能直接用磁電式轉(zhuǎn)速傳感器感應(yīng)轉(zhuǎn)子上葉片的連續(xù)掃描,這時(shí)很可能帶來一個(gè)問題:由于葉片屬于薄片型零件,葉片間距可能遠(yuǎn)大于葉片厚度,與磁電式轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速音輪齒形的要求相去甚遠(yuǎn),必然導(dǎo)致磁電式轉(zhuǎn)速傳感器輸出信號(hào)波形的畸變,典型的波形如圖2所示的情形,不同的轉(zhuǎn)速表或采集設(shè)備對(duì)這種畸變的信號(hào)處理后可能得到不同的結(jié)果:數(shù)值顯示正常、數(shù)值顯示亂跳或與實(shí)際轉(zhuǎn)速出現(xiàn)較大偏差(通常增加了1倍)等。如果是后兩種情況,顯然系統(tǒng)無法正常使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,本發(fā)明提供一種磁電式轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)畸變的處理方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種磁電式轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)畸變的處理方法,包括如下步驟:
步驟1:磁電式轉(zhuǎn)速傳感器將非常規(guī)轉(zhuǎn)速音輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換為交流電壓信號(hào)輸出;
步驟2:使用示波器采集磁電式轉(zhuǎn)速傳感器輸出的交流電壓信號(hào)波形;
步驟3:計(jì)算去掉交流電壓信號(hào)波形畸變部分后,剩余交流電壓信號(hào)波形的峰峰值Vout;
步驟4:根據(jù)峰峰值Vout構(gòu)造雙向限幅網(wǎng)絡(luò),并將該雙向限幅網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)接入磁電式轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)速表之間;
所述雙向限幅網(wǎng)絡(luò)包括n個(gè)相同的二極管,即二極管D1~D n;
所述二極管數(shù)量n為滿足以下條件的最大偶數(shù):
a)0.3*n>VLin;
b)0.7*n<Vout;
其中,VLin為轉(zhuǎn)速表或采集設(shè)備的最低輸入電壓。
且二極管最低工作頻率應(yīng)不低于磁電式轉(zhuǎn)速傳感器最高信號(hào)輸出頻率的1.2倍;
二極管反向截止耐壓不低于磁電式轉(zhuǎn)速傳感器空載輸出的最高信號(hào)電壓。
步驟5:雙向限幅網(wǎng)絡(luò)將磁電式轉(zhuǎn)速傳感器輸入的交流電壓信號(hào)幅值限制到預(yù)設(shè)范圍,并發(fā)送給轉(zhuǎn)速表:
步驟5.1:二極管D1~D n/2將磁電式轉(zhuǎn)速傳感器輸出交流電壓信號(hào)正半周的幅值限制在0到+VF,二極管D n/2~D n將磁電式轉(zhuǎn)速傳感器輸出交流電壓信號(hào)負(fù)半周的幅值限制在-VF到0,并發(fā)送給轉(zhuǎn)速表;其中,2VF=Vout,VF為二極管D1~D n/2的正向?qū)▔航担?/p>
步驟5.2:雙向限幅網(wǎng)絡(luò)將限幅后的交流電壓信號(hào)發(fā)送給轉(zhuǎn)速表;
步驟6:轉(zhuǎn)速表根據(jù)限幅后交流電壓信號(hào)頻率計(jì)算出被測轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。
有益效果:本發(fā)明的一種磁電式轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)畸變的處理方法與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)勢:
可很好地解決因采用非常規(guī)轉(zhuǎn)速音輪導(dǎo)致磁電式轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)畸變的問題,相比改進(jìn)磁電式轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)速表或采集設(shè)備,取材容易、處理時(shí)間短、見效快。
附圖說明
圖1為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)音輪轉(zhuǎn)速測量/采集系統(tǒng)及其輸出信號(hào)波形示意圖;
圖2為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的非常規(guī)音輪轉(zhuǎn)速測量/采集系統(tǒng)及其輸出信號(hào)波形示意圖;
圖3為本發(fā)明一種實(shí)施方式的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)畸變的處理方法流程圖;
圖4為本發(fā)明一種實(shí)施方式的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器輸出交流電壓信號(hào)波形圖;
圖5為本發(fā)明一種實(shí)施方式的二極管連接方法示意圖;
圖6為本發(fā)明一種實(shí)施方式的雙向限幅網(wǎng)絡(luò)實(shí)物圖,其中,1為絕緣導(dǎo)線,數(shù)量為2條,2為1N4007二極管,數(shù)量為8個(gè),3為錫焊點(diǎn),數(shù)量為8處;
圖7為本發(fā)明一種實(shí)施方式的雙向限幅網(wǎng)絡(luò)安裝示意圖,其中,4為非常規(guī)轉(zhuǎn)速音輪,5為磁電式轉(zhuǎn)速傳感器8的敏感端,6為雙向限幅網(wǎng)絡(luò),7為轉(zhuǎn)速表或采集設(shè)備,9為葉輪4上的葉片;
圖8為本發(fā)明一種實(shí)施方式的去畸變后交流電壓信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種實(shí)施方式作詳細(xì)說明。
某航改型燃?xì)廨啓C(jī)低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速測量傳感器安裝在了一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片葉尖處的氣缸(機(jī)匣)上,通過導(dǎo)磁的一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片掃過磁電式轉(zhuǎn)速傳感器并使其產(chǎn)生交流電壓信號(hào)輸出,燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)通過采集該信號(hào)計(jì)算出低壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。
由于燃?xì)廨啓C(jī)低壓一級(jí)轉(zhuǎn)子葉輪葉尖處掃過轉(zhuǎn)速測量傳感器時(shí)的結(jié)構(gòu)形狀與常規(guī)的傳動(dòng)齒輪相差很大,出現(xiàn)了如圖4所示的信號(hào)波形,導(dǎo)致顯示的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)異常(不穩(wěn)定或加倍)現(xiàn)象。其原因是在波形的波谷處出現(xiàn)了一個(gè)“多余”小正弦波,其幅值達(dá)到或超過了控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速采集模塊輸入幅值靈敏度(1.0V),被控制系統(tǒng)采集為“有效的”轉(zhuǎn)速信號(hào)。
為去掉這一“多余”的小正弦波,采用如下方法:
如圖3所示,本實(shí)施方式的一種磁電式轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)畸變的處理方法,包括如下步驟:
步驟1:磁電式轉(zhuǎn)速傳感器將轉(zhuǎn)速音輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換為交流電壓信號(hào)輸出;
步驟2:使用示波器采集磁電式轉(zhuǎn)速傳感器輸出的交流電壓信號(hào)波形;本實(shí)施方式中,輸出電壓信號(hào)波形如圖4所示;
步驟3:計(jì)算去掉交流電壓信號(hào)波形畸變部分后,剩余波形的峰峰值Vout,本實(shí)施方式中,剩余波形的峰峰值Vout=3-(-3)=6(V);
步驟4:根據(jù)峰峰值Vout構(gòu)造雙向限幅網(wǎng)絡(luò),并將該雙向限幅網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)接入磁電式轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)速表或轉(zhuǎn)速采集設(shè)備之間;
所述雙向限幅網(wǎng)絡(luò)包括n個(gè)相同的二極管,即二極管D1~D n;
所述二極管數(shù)量n為滿足以下條件的最大偶數(shù):
a)0.3*n>VLin;
b)0.7*n<Vout;
其中,VLin為轉(zhuǎn)速表或采集設(shè)備的最低輸入電壓。
且二極管最低工作頻率應(yīng)不低于磁電式轉(zhuǎn)速傳感器最高信號(hào)輸出頻率的1.2倍;
二極管反向截止耐壓不低于磁電式轉(zhuǎn)速傳感器空載輸出的最高信號(hào)電壓。
本實(shí)施方式中,Vout=6(V),VLin=1(V),滿足a)和b)兩個(gè)關(guān)系式的二極管的數(shù)量n為6或8,選取8個(gè)硅整流二極管,型號(hào)為1N4007;
8個(gè)硅整流二極管按圖5所示連接方法制作雙向限幅網(wǎng)絡(luò),其中,雙向限幅網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)分支,每個(gè)分支中各有4個(gè)依次串聯(lián)的二極管,雙向限幅網(wǎng)絡(luò)實(shí)物如圖6所示,兩個(gè)分支反向并聯(lián)接入磁電式轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)速表或轉(zhuǎn)速采集設(shè)備之間,如圖7所示,其中,A端連接磁電式轉(zhuǎn)速傳感器線圈第一輸出端,B端連接磁電式轉(zhuǎn)速傳感器線圈第二輸出端。
步驟5:雙向限幅網(wǎng)絡(luò)將磁電式轉(zhuǎn)速傳感器輸入的交流電壓信號(hào)幅值限制到預(yù)設(shè)范圍,并發(fā)送給轉(zhuǎn)速表或轉(zhuǎn)速采集設(shè)備:
步驟5.1:二極管D1~D n/2將磁電式轉(zhuǎn)速傳感器輸出交流電壓信號(hào)正半周的幅值限制在0到+VF,二極管D n/2~D n將磁電式轉(zhuǎn)速傳感器輸出交流電壓信號(hào)負(fù)半周的幅值限制在-VF到0,并發(fā)送給轉(zhuǎn)速表;其中,2VF=Vout,VF為二極管D1~D n/2的正向?qū)▔航担?/p>
步驟5.2:雙向限幅網(wǎng)絡(luò)將限幅后的交流電壓信號(hào)發(fā)送給轉(zhuǎn)速表;
本實(shí)施方式中,經(jīng)雙向限幅網(wǎng)絡(luò)將電壓信號(hào)波形畸變部分"切"掉,剩下的電壓信號(hào)波形成為準(zhǔn)方波,如圖8所示。
步驟6:轉(zhuǎn)速表或轉(zhuǎn)速采集設(shè)備根據(jù)限幅后交流電壓信號(hào)頻率計(jì)算出被測轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。