[发明专利]一种水轮机主轴机械动态特性实时测量系统

权利要求书

1.一种水轮机主轴机械动态特性实时测量系统，其特征在于，所述的水轮机主轴机械动态特性实时测量系统包括：扭矩传感器、光栅测量系统、相位检测单元、A/D转换单元、数据处理单元和计算机；

扭矩传感器，连接法兰、发电机、电动机和传动轴，用于将主轴受到的扭矩变换成光信号，通过光电器件进行光电转换，送给信号调理电路进行放大、整形、滤波处理；

光栅测量系统，与扭矩传感器连接，用于检测条纹；

相位检测单元，与光栅测量系统连接，将光栅测量系统检测的条纹进行信号之间相位差的测量；

A/D转换单元，与相位检测单元连接，用于把模拟信号变换成数据处理单元识别的数字信号，采用移位寄存器将串行信号变换为并行信号，并通过数据处理单元控制时序进行模数转换；

数据处理单元，与A/D转换单元连接，用于对A/D转换单元进行时序控制和移位寄存器的读取控制，并把A/D转换的结果进行处理，通过串口送给计算机；

计算机，与数据处理单元连接，采用串口接收数据处理单元送来的相位差信号，对信号进行分析、处理以及各种误差分析补偿，实现水轮机主轴系统的动态监测。

2.如权利要求1所述的水轮机主轴机械动态特性实时测量系统，其特征在于，扭矩传感器包括顺序放置的光源、准直透镜、主光栅、指示光栅、接收光学系统、光电检测器；光源采用发光二极管；主光栅采用刻线切于一个小圆的切向圆光栅，玻璃基底；指示光栅采用和主光栅刻线相同的圆光栅，对称地刻有两个栅线区，分别得到0°、90°的信号，两栅线区间有1mm的间隙；接收光学系统包括硅光电池、光电二极管和光电三极管，光电元件的空间位置能调整。

3.如权利要求2所述的水轮机主轴机械动态特性实时测量系统，其特征在于，主光栅，栅线占空比为1/2。

4.如权利要求1所述的水轮机主轴机械动态特性实时测量系统，其特征在于，扭矩传感器选用一级光谱限制波段范围、消除光谱重叠。

5.如权利要求1所述的水轮机主轴机械动态特性实时测量系统，其特征在于，水轮机主轴机械动态特性实时测量系统的数据处理包括信号采集电路、信号调理电路和模数转换、数据处理单元；

信号采集电路实现莫尔条纹的获取，并将莫尔条纹转换成电信号；

信号调理电路实现功能包括：将信号采集电路输出的正弦信号进行放大滤波，并去处暗电流；

模数转换电路实现正弦波的细分，计算出相位差和识别旋转方向；

数据处理单元转换控制的时序控制和数据处理及通信。