[发明专利]一种叶片振动测量键相基准信号产生装置及方法

权利要求书

1.一种基于锁相技术的叶片振动测量键相基准信号产生装置，应用于旋转机械的轴系传动结构，所述轴系传动结构包括安装有主动轮的主动轮转轴、安装有从动轮的从动轮转轴，所述主动轮和从动轮相啮合，从动轮转轴上还安装有旋转叶片；其特征在于，所述主动轮转轴上设置有凹槽、条码或者音轮；所述信号产生装置包括控制器和依次相连的转速测量传感器、驱动及调理模块、电平转换模块、锁相倍频单元和小数分频单元，所述锁相倍频单元包括首尾依次相连的鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器；所述控制器与驱动及调理模块、小数分频单元和分频器连接；

所述转速测量传感器安装在主动轮转轴处，转速测量传感器的探头正对主动轮转轴上的凹槽、条码或者音轮；所述转速测量传感器在驱动及调理模块的驱动下，随着发动机转速的变化，在转轴旋转一周时，输出与凹槽数量、条码数量或者音轮的齿数相同数量的测试转速信号；

所述驱动及调理模块在控制器控制下驱动转速测量传感器工作，并且接收转速测量传感器产生的测试转速信号，先后经过驱动及调理模块内放大电路放大、滤波电路滤波，生成预处理后的电压信号传输到电平转换模块；

电平转换模块接收预处理后的电压信号，采用阈值电平切割的方式进行电平转换，将预处理后的电压信号从模拟信号转化为数字信号，生成脉冲形式的数字电压信号传输到锁相倍频单元；

锁相倍频单元中，鉴相器通过比较电平转换模块输出的数字电压信号与分频器输出的反馈信号之间的相位差，生成与相位差相关的脉冲形式的误差电压信号；环路滤波器采用低通滤波器类型，将误差电压信号处理成直流电压信号；压控振荡器在直流电压信号的控制下，生成脉冲形式的锁相倍频信号同时传输到小数分频单元和分频器；分频器在控制器控制下将锁相倍频信号分频，生成反馈信号传输到鉴相器；

小数分频单元在控制器控制下对锁相倍频信号分频，生成脉冲形式的叶片振动测量键相基准信号。

2.根据权利要求1所述一种基于锁相技术的叶片振动测量键相基准信号产生装置，其特征在于，所述转速测量传感器采用磁电式传感器、霍尔传感器或光电式传感器，产生的脉冲信号是电压信号或电流信号。

3.根据权利要求1所述一种基于锁相技术的叶片振动测量键相基准信号产生装置，其特征在于，所述锁相倍频单元采用模拟锁相环或数字锁相环，鉴相器采用乘法器或时序电路类型。

4.根据权利要求1所述一种基于锁相技术的叶片振动测量键相基准信号产生装置，其特征在于，所述小数分频单元采用一个或多若干个分频器实现分频功能。

5.一种基于权利要求1所述信号产生装置获取叶片振动测量键相基准信号的方法，其特征在于，包括：

S1、启动信号产生装置后，驱动及调理模块在控制器控制下驱动转速测量传感器工作，传感器产生测试转速信号，信号的重复频率为f_s，并且f_s＝M·f_r，其中M为转速测量传感器探头正对的主动轮转轴上的凹槽数量、条码数量或者音轮的齿数，f_r为主动轮转轴的转速；

S2、测试转速信号先后经过驱动及调理模块的放大、滤波及电平转换模块的电平转换，生成脉冲形式的数字电压信号，该数字电压信号在锁相倍频单元内实现频率倍频，生成锁相倍频信号，锁相倍频信号的重复频率为f_p，并且f_p＝m₁·M·f_r，其中m₁为主动轮齿数；

S3、锁相倍频信号在小数分频单元内实现频率分频，生成叶片振动测量键相基准信号，叶片振动测量键相基准信号的重复频率为f_o，并且f_o＝m₁/m₂·f_r，其中m₂为从动轮齿数。

6.根据权利要求5所述获取叶片振动测量键相基准信号的方法，其特征在于，当m₁和m₂·M的最大公约数为N时，步骤S2中锁相倍频单元的倍频数采用m₁/N，由控制器配置分频器实现；步骤S3中小数分频单元的分频数采用m₂·M/N，由控制器配置小数分频单元实现。