[发明专利]一种单调频干涉的转静子轴向间隙高速动态测量方法

权利要求书

1.一种单调频干涉的转静子轴向间隙高速动态测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：由转子轴向运动造成的FSI调频干涉信号；

S2：对调频干涉信号进行滤波归一化处理得到I_FSI(t)；

S3：利用希尔伯特变换从滤波归一化处理后的调频干涉信号中计算出增量相位；

S4：利用增量相位与构造变量L_c构建虚拟轴向位移；

S5：获取一系列虚拟轴向位移是否准确的功能函数值，当功能函数V取得最小值时，认为当前构造变量L_c-optimal与虚拟轴向位移均最接近真实值；

S6：利用最优化构造变量L_c-optimal，获取高精度动态轴向间隙测量结果。

2.根据权利要求1所述的单调频干涉的转静子轴向间隙高速动态测量方法，其特征在于：步骤S1中，通过调频激光器产生激光沿单模光纤传输至光环形器OC后到达光纤探针，激光分别在光纤探针出射表面和转子表面反射后，在光纤探针端头处干涉形成调频干涉信号，所述调频干涉信号经由OC达到光电探测器PD，PD探测得到的调频干涉信号经数据采集模块采样并送入计算机进行动态距离解算。

3.根据权利要求1所述的单调频干涉的转静子轴向间隙高速动态测量方法，其特征在于：步骤S2中，由转子轴向运动造成的调频干涉信号滤波归一化后如下：

其中，φ_FSI(t)是FSI信号的瞬时相位，k为调频激光器的线性调频速率，f_I为调频激光器初始调频频率，c为真空中光速，n为空气折射率；L(t)为动态的转子轴向间隙：

其中，L(0)为每一个调频周期中t＝0时刻的初始间隙值，v(t)为t时刻转子轴向运动瞬时速度，A为轴向运动间隙变化幅度，f_L＝Ω/2π为等效频率，Ω是转子转动角速度。

4.根据权利要求1所述的单调频干涉的转静子轴向间隙高速动态测量方法，其特征在于：步骤S3中所述增量相位Δφ(t)由希尔伯特变换求取并表示为

5.根据权利要求1所述的单调频干涉的转静子轴向间隙高速动态测量方法，其特征在于：步骤S4中，当获取FSI信号增量相位后，设置构造变量L_c，利用增量相位与构造变量L_c构建一个虚拟的轴向位移变化，虚拟的轴向位移变化ΔL_c(t)表示为

其中，v_c(t)是虚拟的实时轴向瞬时速度，式中第二项是构造虚拟轴向位移变化与真实唯一变化之间的误差。

6.根据权利要求1所述的单调频干涉的转静子轴向间隙高速动态测量方法，其特征在于：步骤S5中，功能函数V表示为

7.根据权利要求1所述的单调频干涉的转静子轴向间隙高速动态测量方法，其特征在于：步骤S6中，利用L_c-optimal则能实现真实动态距离测量，其计算式如下：