[发明专利]一种基于转子位置同步的转静子间隙误差补偿方法与装置

权利要求书

1.一种基于转子位置同步的转静子间隙误差补偿方法，其特征在于，包括：

使待测转子进行60rpm以下的转动，由部分扫频光作为参考光在光纤探头处发生反射，另一部分扫频光作为测量光经过待测转子后反射回到光纤探头并与参考光发生干涉形成干涉光；干涉光中包含待测转子转动端面与光纤探头之间距离的信息，能够用来测量待测转子端面跳动；上位机一方面接收干涉光的数字信号，另一方面接收由待测转子测量得到的转子位置同步信息并处理得到待测转子的转速信号；

上位机通过频率估计处理得到光纤探头与待测转子之间的间隙；将光纤探头与待测转子之间的间隙作为待测转子端面跳动的标定数据；

通过转静子间隙误差补偿装置即可测量待测转子转动端面的端面跳动量与角度的变化关系；对于表面粗糙不平的端面，上述标定数据包含待测转子端面的粗糙度信息；

将待测转子与光纤探头之间的轴向间隙变化写为其中，L_CH(t)为轴向窜动导致的间隙变化量，为端面跳动导致的间隙变化量，仅与角度有关；

在待测转子进行60rpm以上的转动条件下，根据待测转子的位置同步信息，得到每帧干涉光数字信号包含的端面跳动量；设为帧采样开始时的待测转子初始位置，假设每帧干涉光数字信号包括N个采样点，则通过数据拟合得到端面跳动量的数组；

数据拟合得到端面跳动量的数组为：其中ω为待测转子的转动角速度，T为采样间隔时间，上式表示了采样周期内每个采样点对应的端面跳动量；

采样后得到干涉光数字信号S_sa为：

对干涉光数字信号S_sa做希尔伯特变换得到与干涉光数字信号S_sa相位相差90°的信号S_saH为：

根据端面跳动量的数组及扫频光源的扫频波数变化形式构建的正弦信号S_CM、余弦信号C_CM分别为：

最终，构造得到补偿后的干涉光数字信号S_ST为：

使用扫频方式测量时，干涉光模拟信号S写为S＝A_mcos(k(t)*L(t))，其中A_m为幅值，k(t)为扫频光源的扫频波数变化形式，L(t)为待测轴向间隙；采样后得到干涉光数字信号S_sa；

对干涉光数字信号S_sa做希尔伯特变换得到与干涉光数字信号S_sa相位相差90°的信号S_saH；

根据端面跳动量的数组及扫频光源的扫频波数变化形式构建正弦信号S_CM、余弦信号C_CM；

最终，构造得到补偿后的干涉光数字信号S_ST，S_ST＝S_sa·C_CM+S_saH·S_CM。

2.根据权利要求1所述一种基于转子位置同步的转静子间隙误差补偿方法，其特征在于，轴向窜动导致的间隙变化量L_CH(t)为缓变信号，在单个测量周期内，端面跳动导致的间隙变化量能够达到轴向窜动导致的间隙变化量的十倍以上。