[发明专利]一种基于超声波的轴承保持架转速的测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于超声波的轴承保持架转速的测量系统，其特征在于，包括计算机、超声探头、发射接收电路、虚拟示波器，超声探头与发射接收电路双向通信连接，发射接收电路和虚拟示波器双向通信连接，虚拟示波器与计算机双向通讯连接，

其中，虚拟示波器用于向发射接收电路发射接收电路发送重复频率信号；接收发射接收电路传递的放大后的反射波，并将放大后的反射波传递至计算机；

发射接收电路用于接收虚拟示波器发送的重复频率信号，并形成用于激励超声探头的电压，并将该电压传递给超声探头；接收并放大超声探头发送的反射波，将放大后的反射波传递至虚拟示波器；

超声探头用于接收激励电压，并向轴承内发射超声信号，然后接收反射波，并将反射波传递至发射接收电路；

计算机用于接收发射接收电路传递的放大后的反射波，跟根据放大后的反射波计算轴承保持架的转速。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的轴承保持架转速的测量系统，其特征在于，发射接收电路包括功能及时序控制电路、高压脉冲驱动电路及超声回波接收放大电路；其中，功能及时序控制电路产生驱动电路所需的时序控制信号，并通过串口与上位机进行通讯，控制脉冲宽度、重复频率和触发方式，实现参数的在线智能调整；时序控制信号作用于高压脉冲驱动电路产生高压高频脉冲，高压高频脉冲用于驱动高频超声探头；超声回波接收放大电路用于隔离、接收、滤波和放大超声回波信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声波的轴承保持架转速的测量系统，其特征在于，超声探头固定在轴承外圈上。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声波的轴承保持架转速的测量系统，其特征在于，虚拟示波器为两通道虚拟示波器，其最大分辨率为16位，带宽为200MHz，内存为512MS，并内置任意波形函数发生器。

5.一种基于超声方法测量轴承保持架转速的方法，其特征在于，通过发射接收电路对设置在轴承外圈上的超声探头进行激励，然后发射接收电路接收来自超声探头的回波信号，两通道虚拟示波器对回波信号进行实时采集，并将回波信号实时传递至计算机，计算机根据回波信号计算轴承保持架的转速。

6.根据权利要求5所述的一种基于超声方法测量轴承保持架转速的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过虚拟示波器内置信号发生器向发射接收电路发送重复频率信号；

步骤2、发射接收电路接收信号后，形成用于激励超声探头的电压，并将该电压传递给超声探头；

步骤3、超声探头接收到激励电压后，向轴承内发射超声信号，并接收反射波，然后超声探头将反射波传递至发射接收电路；

步骤4、发射接收电路接收超声探头传递的反射波，然后进行放大，放大后输出超声反射脉冲回波，并传递至虚拟示波器；

步骤5、虚拟示波器采集发射接收电路输出的超声反射脉冲回波，然后将接收到的超声反射脉冲回波传输到计算机，计算机根据超声反射脉冲回波计算保持架转速。

7.根据权利要求6所述的一种基于超声方法测量轴承保持架转速的方法，其特征在于，步骤5中，保持架转速的计算过程为：求取每一超声反射脉冲回波的峰峰值，对得到的所有峰峰值序列X进行傅里叶变换，根据公式(1)得到时间Δt内轴承滚子的个数a，通过公式(2)求得Δt，通过公式(3)计算可得保持架转速ω，

[x,a]＝max(fft(X)) (1)，

Δt＝K/f (2)，

公式(1)至公式(3)中，K为每次采集的段数，f为信号发生器频率，M为所测量轴承的滚子个数。