[发明专利]微小相位误差的键相信号倍频器

说明书

技术领域

本发明涉及一种倍频器，具体的涉及一种微小相位误差的键相信号倍频器。适用于大型旋转机械径向位置和振动量数值测试中整周期采样，确定旋转机械轴的键相零相位位置，产生整周期采样的N个倍频采样脉冲信号。

背景技术

中国专利(专利号：ZL200310109517.6)提供一种《精确测量相位的嵌入式数据采集器》，在该专利中，其倍频信号的产生只记录了键相信号的频率对其倍频，而没有测定键相的位置，从而会使产生的倍频脉冲信号位置与键相零相位位置之间存在的误差，其误差大小取决于键相信号的脉冲占空比。

在大型旋转机械中，键相信号的主要作用是用来测量旋转机械的转速和产生整周期采样的N个倍频采样脉冲信号，用于旋转机械径向位移和振动量测量整周期(采样A/D信号)的触发脉冲。在大型旋转机械的故障诊断中，对旋转机械轴的径向位移和振动量的整周期采样，要求采样点在轴上均布，且每次的采样有固定的相位位置。目前，一般整周期采样基准信号的产生是以键相槽为零相位位置，来采集键相信号，通过对键相信号的倍频，实现倍频数的整周期采样脉冲信号。但是由于键相信号采集电路和倍频方式等各种原因，并不能做到每次采样的位置固定，所产生的N个倍频采样脉冲信号与实际零相位位置间存在有相位位置误差。引起相位误差的主要因素有两个方面：1.键相信号相对键槽中心存在相位误差；2.键相周期和采样周期的整倍数间存在误差。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种微小相位误差的键相信号倍频器(这里所指的微小相位差是指键相信号倍频器产生的整周期采样脉冲信号与采样固定位置之间的相位误差)。

为了达到上述的目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的微小相位误差的键相信号倍频器，包括键相信号预处理电路，分别与键相信号预处理电路输出端相连接的键相零相位位置测定电路和键相信号频率测量电路，与键相零相位位置测定电路和键相信号频率测量电路两输出端相连接的倍频脉冲发生电路，分别连接到键相零相位位置测定电路、键相信号频率测量电路和倍频脉冲发生电路的基准时钟电路；所述的键相信号经过键相信号预处理电路的隔直电流、鉴相和整形预处理后输出键相脉冲信号；其输出的键相脉冲信号分为两路，一路进入键相零相位位置测定电路中，键相零相位位置测定电路与基准时钟电路的脉冲信号同步处理，采用基准时钟二分频时钟脉冲信号记录键相脉冲信号的脉冲宽度，生成键相零相位位置脉冲信号输出到倍频脉冲发生电路中；键相脉冲信号另一路进入键相信号频率测量电路，键相信号频率测量电路与基准时钟电路的脉冲信号同频处理，采用基准时钟电路N＞1倍分频脉冲信号记录键相脉冲信号的频率，其锁存累加的键相信号频率脉冲的个数输出到倍频脉冲发生电路中；倍频脉冲发生电路接收键相零相位位置测定电路输入的键相零相位位置脉冲信号和键相信号频率脉冲输入的键相信号频率脉冲的个数经过减法运算，产生N＞1个倍频脉冲信号。

本发明微小相位误差的键相信号倍频器有显著的进步。

●如上述的结构，本发明的键相信号倍频器内包括键相零相位位置测定电路，采用了基准时钟二分频脉冲信号记录键相脉冲信号的脉冲宽度，能精确测定键相零相位位置，可保证零相位位置误差小于1个时钟基准频率脉冲宽度，在一个键相信号周期中输出N等分倍频脉冲信号，可保证每次倍频脉冲位置固定，并只含微小的相位误差。倍频脉冲信号频率误差小于N个时钟基准脉冲频率宽度，可保证整周期采样的N个倍频采样脉冲信号与数据固定采样位置之间存在微小的相位误差(小于1个时钟基准频率脉冲宽度)。消除键相信号倍频器产生N倍倍频脉冲信号的相位误差。

●如上述的结构，本发明的键相信号倍频器内包括键相信号预处理电路首先对输入的键相信号进行隔直电流、鉴相和整形的处理，可以有效地消除由键相信号直流分量波动引起的相位误差。

●如上述的结构，本发明的键相信号倍频器内包括键相信号频率测量电路，采用了基准时钟电路N倍分频脉冲信号记录键相脉冲信号的频率，可产生键相信号N倍频个脉冲采样信号；

●如上述的结构，本发明的微小相位误差的键相信号倍频器内包括的基准时钟电路，可采用带有多路选择器的分频电路，可改变微小相位误差的键相信号倍频器所产生的N倍频脉冲采样信号的N倍倍频个数。