[发明专利]一种转子轴向位移、转速及倾斜角度的径向集成测量方法

权利要求书

1.一种转子轴向位移、转速及倾斜角度的径向集成测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将标准测量条码(8)固定在待测转子(7)上，并随待测转子(7)一起运动，所述的标准测量条码(8)的表面展开图为两种不同反射率的材料(8a，8b)形成交替出现的等腰三角形，标准测量条码的接口处为矩形条码；

(2)在垂直于待测转子(7)轴线的平面内均匀布置多个光电传感器(9)，光电传感器(9)在测试标准测量条码(8)上不同反射率的条码时输出高低电平；

(3)以光电传感器(9)所在的初始平面为基准平面，根据光电传感器(9)输出的信号进行信号微分、边缘检测及结果计算显示模块，同时得到待测转子的轴向位移、转速及倾斜角度；

所述的步骤(3)具体为：

当4个光电传感器(9a、9b、9c、9d)的中心与待测转子(7)轴心重合，且待测转子(7)的轴线与四个光电传感器(9)所在的平面垂直时，待测转子(7)与光电传感器(9)处于初始平面位置，此时待测转子(7)绕其轴线进行旋转时，四个光电传感器(9a、9b、9c、9d)输出相应的随时间变化的高低电平——光电传感器(9)对准强反射率条码(8b)时输出高电平，对准弱反射率条码(8a)时输出低电平；

定义脉冲宽度比率：

其中，t₁是一个信号周期内的高电平持续时间，t₂是所对应的方波信号周期；当待测转子(7)的轴向位置不发生变化时，R_d为恒定值，当待测转子(7)产生轴向位移z时，R_d变化为R′_d，并且满足以下公式：

公式中的θ为等腰三角形的底角大小；w为等腰三角形底边长度；

当任意两个光电传感器(9)对应标准测量条码(8)上的弧长为l时，两个传感器之间的输出信号的相位差：

其中，％为取余数运算，n为弱反射率条码(8a)和强反射率条码(8b)的三角形条码总数量；

根据相邻两个光电传感器(9)相位差的变化量可以得到偏心距：

其中，R为标准测量条码(8)的半径；

如果光电传感器(9)所在平面的法线与待测转子(7)的轴心线具有一定的夹角α，通过两个相对光电传感器(9)的脉冲宽度比率可以计算转动轴的偏角正切值即倾斜角度：

其中，R_da为其中一个光电传感器(9a)输出信号的脉冲宽度比率，R_dc为另一个光电传感器(9c)输出信号的脉冲宽度比率；

根据光电传感器(9)输出信号的脉冲宽度比率，计算得待测转子(7)的轴向位移：

其中，R_da，R_db，R_dc，R_dd分别为转子位移前四个光电传感器(9a，9b，9c，9d)输出信号的脉冲宽度比率；R'_da，R'_db，R'_dc，R'_dd分别为转子位移后四个光电传感器(9a，9b，9c，9d)输出信号的脉冲宽度比率；

待测转子(7)的转速n通过脉冲信号的周期进行计算，或者使用四个光电传感器(9)的计算结果进行平均的方法，计算公式为：

其中，t_2a、t_2b、t_2c、t_2d分别为四个光电传感器(9a，9b，9c，9d)输出信号的周期。