CN103748473B - 带叶片的转子的测量 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了带叶片的转子的测量，并且更特定而言使用微波探针对涡轮发动机中的带叶片的转子进行速度测量。在一实施例中，一种用于测量带叶片转子的设备包括：微波传感器，其朝向带叶片的转子辐射微波信号并且接收从带叶片的转子反射的微波信号；射频模块，其生成由微波传感器辐射的微波信号并且将反射的微波信号降频转换为降频转换的信号；以及，主处理模块，其被配置成基于降频转换的信号生成表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。在另一实施例中，描述了一种测量带叶片的转子的方法，其包括：辐射微波信号，接收反射的微波信号，降频转换反射的微波信号；以及基于降频转换的信号生成表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。

Description

带叶片的转子的测量
相关申请的交叉引用
本申请要求保护在2011年3月23日提交的美国临时申请No.61/466,622的权益，其全部内容以引用的方式结合到本文中。
技术领域
本发明大体而言涉及涡轮发动机中带叶片的转子的速度的测量并且更特定而言涉及使用微波探针和模拟和数字电路的各种实施例来测量涡轮发动机中的带叶片的转子的速度。
背景技术
感测系统用于很多种目的。感测系统可检测例如物体的运动或者环境条件。感测应用可适用于许多行业，例如医疗、加工、运输和航空工业等。由于感测系统目的的多样性，当设计新感测系统时工程师必须考虑许多考虑因素。工程师通常要考虑到例如成本、精确度、测量范围、耐用性、维护和甚至物理特征等考虑因素。
非接触感测系统为不同于接触感测系统，不需要传感器物理地接触被测量的物体的感测系统。非接触感测系统提供优于接触感测系统的许多优点，例如在无昂贵和侵入式传感器安装组件的情况下提供关于相关物体和/或条件的信息的能力。非接触系统，不同于接触系统，也可是有利的，因为它们并不影响它们所测量的系统。雷达系统包括非侵入式感测系统的一个示例。雷达系统使用传输和反射的无线电波，通常为大约0.9-100GHz，以确定物体的存在、位置和/或速度。某些雷达系统通过传输恒定连续波（CW）信号或脉动信号来操作。大部分CW雷达系统根据多普勒效应的原理操作，其中，测量反射的信号相位和/或频率相对于传输的信号相位和频率的变化。依靠多普勒效应的CW雷达系统提供通过在目标物体传输微波和检测从物体反射的微波信号的频率和/或相位变化来提供检测移动物体的机构。
另外，非接触雷达技术提供一种感测机构，当使用适当传输频率时，感测机构相对地不受温度、灰尘、碎屑、水和许多其它遮蔽物的影响。与其它不太准确的感测系统相比，雷达感测系统可准确地提供关于被感测的目标的速度、位置和移动方向的信息。在航空或发电应用中的一种需要是准确地确定涡轮发动机的速度和特别地涡轮发动机中的一个或多个带叶片的转子的速度。
关于这点，本发明针对于利用准确地感测例如涡轮发动机的带叶片的转子等移动物体的速度的系统和方法来解决常规测量系统的缺陷。
发明内容
在一实施例中，描述了一种测量带叶片的转子的设备，其包括：微波传感器，其朝向带叶片的转子辐射微波信号并且接收从带叶片的转子反射的微波信号；射频模块，其生成由微波传感器辐射的微波信号并且将反射的微波信号降频转换为降频转换的信号；以及，主处理模块，其被配置成基于降频转换的信号生成表示所述带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。
在某些方面，主处理模块包括一组子带过滤器、信号能检测器、一组子带能量检测器、子带选择器和同相/正交输出选择器。另外，信号能量检测器可包括：同相能量检测器，其检测降频转换的信号的同相部分的平均能量；正交能量检测器，其检测所述降频转换的信号的正交部分的平均能量；以及，加法器，其累加降频转换的信号的同相部分的平均能量和降频转换的信号的正交部分的平均能量作为降频转换的信号的总平均能量。
在其它方面，子带滤波器组包括多个子带滤波器对，每个子带滤波器对包括同相子带滤波器和正交子带滤波器，每个同相子带滤波器包括：带通滤波器，其基于降频转换的信号的同相部分提供同相带通信号；平均能量检测器，其检测同相带通信号的平均能量；以及，零交叉检测器，其检测同相带通信号的零交叉并且基于同相带通信号的零交叉来生成同相带通脉冲串信号；并且每个正交子带滤波器包括：带通滤波器，其基于降频转换的信号的正交部分提供正交带通信号；平均能量检测器，其检测正交带通信号的平均能量；以及，零交叉检测器，其检测正交带通信号的零交叉并且基于正交带通信号的零交叉来生成正交脉冲串信号。
在其它方面，子带能量检测器组包括多个子带能量检测器并且每个子带能量检测器包括：加法器，其累加来自相应同相和正交子带滤波器对的同相带通信号的平均能量和正交带通信号的平均能量，作为总平均子带能量；以及，比较器，其比较总平均子带能量与降频转换的信号的总平均能量并且提供子带选择信号。另外，在某些实施例中，子带选择器包括选择逻辑、同相子带选择器和正交子带选择器，选择逻辑基于来自子带能量检测器的子带选择信号来生成同相子带选择器和正交子带选择器的控制信号，同相子带选择器基于控制信号在从同相子带滤波器生成的同相脉冲串信号中选择同相脉冲串信号作为选定的同相脉冲串信号输出；以及，正交相位子带选择器基于控制信号从正交子带滤波器生成的正交脉冲串信号中选择正交脉冲串信号作为选定的正交脉冲串信号输出。
在另外的方面，同相/正交输出选择器可输出选定的同相脉冲串信号和选定的正交脉冲串信号之一作为表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。在其它实施例中，同相/正交输出选择器被配置成选择选定的同相脉冲串信号和选定的正交脉冲串信号之一作为表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号输出；并且维持脉冲串信号之一的选择用于输出直到在脉冲串信号中的另一个上发生预定数量的下降边沿或上升边沿同时在脉冲串信号的选定脉冲串信号上并未出现下降边沿或上升边沿。
在另一实施例中，描述了一种测量带叶片的转子的方法，其包括：朝向带叶片的转子辐射微波信号；从带叶片的转子接收反射的微波信号；将反射的微波信号降频转换为降频转换的信号；以及基于降频转换的信号生成表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。在某些方面，生成输出脉冲串信号还包括：检测降频转换的信号的同相部分的平均能量和降频转换的信号的正交部分的平均能量；累加降频转换的信号的同相部分的平均能量和降频转换的信号的正交部分的平均能量作为降频转换的信号的总平均能量。
在其它方面，生成输出脉冲串信号还包括对于降频转换的信号的多个子带中的每一个，将降频转换的信号的同相部分带通滤波以提供同相带通信号；检测同相带通信号的平均能量；检测同相带通信号的零交叉；基于同相带通信号的零交叉生成同相脉冲串信号；对降频转换的信号的正交部分进行带通滤波以提供正交带通信号；检测正交带通信号的平均能量；检测正交带通信号的零交叉；以及，基于正交带通信号的零交叉生成正交脉冲串信号。
在另外的方面，生成输出脉冲串信号还包括对于降频转换的信号的多个子带中的每一个，累加同相带通信号和正交带通信号的平均能量作为总平均子带能量；以及比较总平均子带能量与降频转换的信号的总平均能量并且提供子带选择信号。另外，在其它方面，生成输出脉冲串信号还包括：基于子带选择信号生成控制信号；基于控制信号，在多个子带的同相脉冲串信号中选择同相脉冲串信号以作为选定同相脉冲串信号输出；以及基于控制信号，在多个子带的正交脉冲串信号中选择正交脉冲串信号以作为选定的正交脉冲串信号输出。另外，在其它方面，生成输出脉冲串信号还包括：选择选定的同相脉冲串信号和选定的正交脉冲串信号之一作表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。
在另一实施例中，描述了一种测量带叶片的转子的设备，其包括：微波传感器，其朝向带叶片的转子辐射微波信号并且接收从带叶片的转子反射的微波信号；射频模块，其生成由微波传感器辐射的微波信号并且将反射的微波信号降频转换为降频转换的信号；以及，主处理模块，包括带通滤波器、跟踪滤波器、数字脉冲发生器和/或同相/正交输出选择器，主处理模块被配置成基于降频转换的信号生成表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。在某些方面，带通滤波器使对应于降频转换的基本频率的降频转换的信号的频率通过并且拒绝其它频率以生成带通信号。另外，在某些方面，跟踪滤波器还包括：可调谐的低通滤波器和平均能量检测器，其基于控制信号对带通信号进行低通滤波并且基于低通滤波器的输出来生成第一平均能量输出；第二平均能量检测器，其基于带通信号来确定第二平均能量输出；以及，控制器，其基于在第一平均能量输出与第二平均能量输出之间的差来生成控制信号。
在其它方面，数字脉冲发生器包括：第二可调谐的滤波器，其基于控制信号来对带通信号进行滤波；以及，脉冲发生器，其检测由第二可调谐的滤波器输出的信号的零交叉并且基于零交叉来生成脉冲串信号。另外，在其它方面，数字脉冲发生器包括同相脉冲发生器和正交脉冲发生器，同相脉冲发生器还包括同相可调谐的滤波器，同相可调谐的滤波器基于控制信号来对带通信号的同相部分进行滤波；并且正交脉冲发生器还包括正交可调谐的滤波器，其基于控制信号对带通信号的正交部分进行滤波。
在另外的方面，同相脉冲发生器还包括：同相脉冲发生器，其检测由同相可调谐的滤波器输出的信号的零交叉并且基于同相零交叉生成同相脉冲串信号；以及正交脉冲发生器还包括正交脉冲发生器，其检测由正交可调谐的滤波器输出的信号的零交叉并且基于正交零交叉来生成正交脉冲串信号。另外，在其它方面，同相/正交输出选择器输出同相脉冲串信号和正交脉冲串信号之一作为表示带叶片的转子速度的输出脉冲串信号。
在另一实施例中，描述了一种测量带叶片的转子的方法，其包括：朝向带叶片的转子辐射微波信号；从带叶片的转子接收反射的微波信号；将反射的微波信号降频转换为降频转换的信号；以及基于降频转换的信号生成表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号，其中生成输出脉冲串信号还包括：使对应于降频转换的基本频率的降频转换的信号的频率通过并且拒绝其它频率以生成带通信号；以及响应于控制信号对带通信号进行滤波以提供滤波的输出。
在一方面，该方法还包括基于滤波的输出来产生第一平均能量输出并且基于带通信号产生第二平均能量。在其它方面，该方法还包括基于在第一平均能量输出与第二平均能量输出之间的差来生成控制信号。另外，在其它方面，该方法还包括响应于控制信号对带通信号进行第二次滤波以提供第二次滤波的输出，检测第二次滤波的输出的零交叉；以及基于零交叉生成输出脉冲串信号。
在另一实施例中，描述了一种测量带叶片的转子的设备，其包括：传感器，其朝向带叶片的转子辐射信号并且接收从带叶片的转子反射的信号；射频模块，其生成由传感器辐射的信号并且将反射的信号降频转换为降频转换的信号；以及，主处理模块，其被配置成基于降频转换的信号生成表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。在一方面，主处理模块包括一组子带过滤器、信号能量检测器、一组子带能量检测器以及子带选择器，并且信号能量检测器检测降频转换的信号的平均能量。在其它方面，子带滤波器组包括多个子带滤波器；并且每个子带滤波器包括：带通滤波器，其基于降频转换的信号提供带通信号；平均能量检测器，其检测带通信号的平均能量；以及，零交叉检测器，其检测带通信号的零交叉并且基于带通信号的零交叉来生成脉冲串信号。
在某些方面，子带能量检测器组包括多个子带能量检测器并且每个子带能量检测器包括：比较器，其比较带通信号中相应带通信号的平均能量与降频转换的信号的平均能量并且提供子带选择信号。另外，在一实施例中，子带选择器包括选择逻辑和子带选择器，选择逻辑基于来自子带能量检测器的子带选择信号来生成子带选择器的控制信号；并且子带选择器基于控制信号从子带滤波器生成的脉冲串信号中选择脉冲串信号作为输出脉冲串信号输出。
在又一实施例中，描述了一种测量带叶片的转子的设备，其包括：传感器，其朝向带叶片的转子辐射信号并且接收从带叶片的转子反射的微波信号；射频模块，其生成由传感器辐射的信号并且将反射的信号降频转换为降频转换的信号；以及，主处理模块，其包括带通滤波器、跟踪滤波器和数字脉冲发生器，主处理模块被配置成基于降频转换的信号生成表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。在一方面，带通滤波器使对应于降频转换的基本频率的降频转换的信号的频率通过并且拒绝其它频率以生成带通信号。
在其它方面，跟踪滤波器还包括：可调谐的低通滤波器和平均能量检测器，其基于控制信号对带通信号进行低通滤波并且基于低通滤波器的输出来生成第一平均能量输出；第二平均能量检测器，其基于带通信号来确定第二平均能量输出；以及，控制器，其基于在第一平均能量输出与第二平均能量输出之间的差来生成控制信号。另外，在一实施例中，数字脉冲发生器包括：第二可调谐的滤波器，其基于控制信号来对带通信号进行滤波；以及脉冲发生器，其检测由第二可调谐的滤波器输出的信号的零交叉并且基于零交叉来生成输出脉冲串信号。
通过考虑例示了目前认为执行本发明的最佳方式的说明性实施例的详细描述，这些和其它方面、目的、特点和实施例对于本领域技术人员而言将变得显然。
附图说明
为了更全面地理解本发明和其优点，现结合如下简要描述的附图来参考以下详细描述，
图1示出了根据一实施例的速度测量系统；
图2提供了根据本发明的某些方面的速度测量的原理的图；
图3A示出了用于速度测量系统的电子单元的外壳的示例实施例；
图3B示出了在图3A中示出的外壳内的电子电路板的布置的示例实施例；
图4示出了用于速度测量系统的电子单元的示例实施例的高层次框图；
图5示出了根据本发明的某些方面的射频模块的示例实施例；
图6A示出了反射微波信号的同相与正交信号部分的示例；
图6B以同相/正交平面示出了反射的微波信号的示例；
图7A和图7B示出了基于探针与叶片距离变化的波形变化的示例；
图7C和图7D示出了基于传输频率变化的波形变化的示例；
图8示出了根据本发明的某些方面的主处理模块的一实施例的示例示意图；
图9提供了根据本发明的某些方面的基本频率原理的图；
图10提供了根据本发明的某些方面的子带带宽原理的图；
图11提供了根据本发明的某些方面的信号选择原理的图；
图12示出了根据本发明的某些方面的主处理模块的另一实施例的示例示意图；
图13提供了根据本发明的某些方面的低通滤波器的调谐带宽的示例图；
图14提供了根据本发明的某些方面的带通滤波器的调谐带宽的示例图；
图15示出了带叶片的转子的速度测量方法的示例实施例；
图16示出了生成表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串的方法的示例实施例；
图17进一步示出了生成表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串的方法的示例实施例；
图18示出了生成表示带叶片的转子的速度的输出脉冲串的方法的另一实施例。
附图仅示出了本发明的示例性实施例并且因此并不认为限制本发明的范围，因为本发明可允许其它同样有效的实施例。附图示出的元件和特点未必按照比例绘制，而是替代地强调清楚地示出示例性实施例的原理。此外，某些尺寸或定位可放大以帮助在视觉上传达这样的原理。
具体实施方式
在下文的段落中，将通过参考附图以举例说明的方式更详细地描述本发明。在描述中，省略了或简要描述了熟知的部件、方法和/或加工（处理）技术以便不混淆本发明。如本文所用的“本发明”指本文所描述的发明实施例中的任一个和任何等效物。而且，对于“本发明”的各种特点的提及不应表示所有实施都必须包括所提及的特点。
在开始，描述了区分微波技术与带叶片的转子测量的其它技术的技术特点。应当指出的是微波感测对于污染物例如在发动机内的那些污染物相对不敏感。微波信号通常直接通过来自发动机环境的污染物。即使在微波探针的尖端使用乙炔焊炬在无氧的情况下被完全涂布碳时，探针尖端被示出适合于进行微波测量的操作。在这样的情况下，在探针尖端上的重碳涂层吸收较少部分的微波，但测量通常不受影响。长期操作在多种情形下确认了这种结果。
本文描述的微波系统能以高信噪比操作，甚至在扩展的范围。另外，微波系统允许在微波探针与正被测量的物体之间相对较大的距离进行测量。总信噪比随着离目标物体的距离增加而受到影响，但为对于速度测量而言，多达100mm或更大的距离可为合适的。本文所描述的微波系统还具有自然较大的带宽并且被设计为在待测量的速度范围具有平坦的频率响应。这允许在被测量的发动机的整个操作范围进行可靠的测量。
在某些方面，微波探针和微波传输电缆更倾向于出现故障，因为这些部件可放置于正被测量的发动机的高温和振动区域中。用于测量涡轮发动机的带叶片的转子的微波探针的示例性位置在待测量的级前方，相对于带叶片的转子的轴中心线以一定角度向后观看。以此方式，带叶片的转子的个别叶片在传感器前方经过。另一选项是将微波探针在叶片尖端正下方对准。这种配置提供中断的叶片信号来生成速度信息。一般而言，例如，微波探针朝向被测量的物体的“中断”图案和自由空间，例如朝向齿轮齿、风扇叶片和混合叶片的任何位置为速度测量的候选位置。
在本文所描述的实施例中使用的微波探针被设计用于高温应用。微波探针的耐久性部分地取决于用于制造探针的机械设计、材料和联结技术。微波探针的高温前端包括陶瓷窗口，陶瓷窗口用于保护内部微波元件但对于微波透明。探针的陶瓷和金属元件使用高于1300℃的高温钎焊过程联结在一起。对于本文所描述的许多实施例，探针并不需要放出冷却空气。被选择用于探针的机械零件和材料的被选成减小热膨胀。在陶瓷窗口后方，微波探针的微波天线结构相对简单并且在耐久性方面是牢靠的。
微波探针的耐久性的一方面是维持与电缆的气密密封，电缆供应微波信号以进行传输，使得并不发生污染。通常，微波探针的主要故障模式是在此联结部中失去气密性，这归因于在探针与电缆联结部之间的严酷的温度循环和热膨胀失配。在某些实施例中，为了减轻这种风险，可依靠主要密封件和备用密封件。用于探针的第一道防线是在陶瓷窗口处的主要密封件。这个联结部被设计成耐受第一级涡轮温度。但是，如果这个密封件被打破，探针预期具有很小的降级，因为探针的内部零件可被镀以铂，例如以防止它们氧化。第二密封件将为在电缆处的额外气密馈入（hermeticfeed）。只要陶瓷窗口维持机械完整性并且电缆馈入是气密的，探针将继续操作。由于电缆污染造成的探针的任何故障可能本身表现为信号随着时间的缓慢损失。
现转至附图，在附图中，相同的附图标记指示相似的元件，但未必为相同的元件，将详细地描述本发明的示例性实施例。
图1示出了根据本发明的一实施例的速度测量系统100。该系统100包括发动机102、电子单元110和经由联接件112联接到电子单元110的至少一个微波探针120。在实施例中，发动机102可包括任何燃气涡轮、旋转或类似发动机，并未限制意义。在该技术中理解的其它元件中，发动机102包括连接到轴140的至少一个带叶片的转子130。发动机102基于旋转压缩机或者用于燃烧循环的涡轮对进气压缩而操作，这生成推力。如图2所示，带叶片的转子130包括多个叶片132，多个叶片132使得当燃烧排气被迫经过它们时转子130绕对称轴线转动，从而转动轴140。如本文所用的带叶片的转子130为在发动机102的热部段内的转子。但是应当指出的是发动机102可包括多个带叶片的转子并且任何（多个）带叶片的转子或发动机102的其它“中断的”图案可使用系统100来测量。虽然图1示出了两个微波传感器120，合并了一个或多于两个传感器的实施例也在本公开的范围内。另外，应当指出的是在替代实施例中，可使用并非微波探针的接近传感器。在这情况下，与使用微波探针相比，可修改电子单元110，如在下文中进一步详细描述。
微波探针120适于辐射微波信号并且接收反射的微波信号。在图1中，微波探针120适于朝向带叶片的转子130辐射微波信号并且从带叶片的转子130接收反射的微波信号。基于微波信号的辐射和反射的微波信号的接收，微波探针120用于在相对较长距离和在发动机102的热燃烧部段的严酷环境中测量带叶片的转子130的旋转。在发动机附连到飞行器上以提供推力时在发动机102的速度测量的情形下，电子单元110和微波探针120被配置成测量转子130的速度并且更特定而言叶片132绕轴140旋转的速率。在系统100实施于飞行器的实施例中，电子单元100可被配置成与飞行器的发动机控制器形成直接接口连接以提供数字信号，例如数字脉冲串，指示转子130和叶片132的旋转速率或速度。
再次参考图2，描述了根据本发明的某些方面的速度测量的原理图。一般而言，生成连续微波信号，将连续微波信号朝向叶片132传输和辐射。微波信号作为反射的微波信号从叶片132反射，并且俘获反射的微波信号并且返回以进行处理。在某些实施例中，处理包括比较反射的微波信号与表示原始生成和传输的微波信号的参考信号，以识别由叶片132的旋转反射造成的反射的微波信号的振幅和相位调制。
微波信号可为具有例如6或24GHz频率的微波信号。就系统100而言，电子单元110生成连续微波信号并且将微波信号经由联接件112传输到微波探针120以用于辐射微波信号。联接件112可包括用于微波信号的任何合适传输线并且优选地气密地联结到微波传感器120。微波探针120朝向叶片132辐射微波信号并且从叶片132接收反射的微波信号，反射的微波信号经由联接件112返回到电子单元110以进行处理。电子单元110比较反射的微波信号与参考信号并且分析反射的微波信号的振幅和相位调制来生成表示带叶片的转子130的速度的输出信号。在本文所描述的实施例之中，电子单元110包括模拟电路、数字电路或模拟电路与数字电路的组合以生成输出信号，如在本文中进一步详细地描述。
图3A示出了用于速度测量系统的电子单元的外壳300的示例实施例并且图3B示出了在图3A示出的外壳300内的电子电路板的布置的示例实施例。图3A所示的外壳300为电子单元110的外壳的示例实施例。如图所示，外壳300包括微波I/O端口和功率和控制输入/输出（I/O）端口。微波I/O端口可联接到联接件112用于将微波信号传输到微波探针120和从微波探针120返回。在其它联接件之中，控制I/O端口可联接到电子单元110的电源并且联接到飞行器的发动机控制器，如上文所描述的那样。外壳300可由适合于应用的任何材料形成，例如铝或其它金属或塑料，并且外壳300可包括利用螺钉、铆钉或对于具体应用合适和必需的其它紧固件紧固在一起的若干部段。电子单元100的一个或多个电子电路板可堆叠并且封闭于外壳300内。例如，电路板可包括射频模块（RFM）、主处理模块（MPM）和电源模块（PSM）等，如在下文中进一步详细地描述。
现转至图4，更详细地描述了电子单元110的示例实施例的高层次框图。如图所示，电子单元110包括RFM420、MPM410和PSM430。如在下文中更详细地描述，RFM420基于MPM410的控制生成微波信号，以由至少一个微波探针例如微波探针120辐射。而微波探针120将微波信号朝向带叶片的转子130辐射并且俘获从带叶片的转子130反射的反射微波信号，如上文所指出的那样。RFM420从微波探针120接收反射的微波信号，将反射的微波信号降频转换为降频转换的信号并且使降频转换的信号传递到MPM410用于额外处理。MPM410被配置成基于降频转换的信号生成表示带叶片的转子130的速度的输出脉冲串信号。在一实施例中，PSM430包括直流至直流(DC/DC)转换器，如将在本领域中所理解的那样。因此，PSM430被配置成接收第一电压的电力并且基于所接收的电力生成一个或多个第二电压的用于电子单元110的电力。作为一非限制性示例，PSM430被配置成接收12VDC输入并且根据电子单元110的各种电路的需要生成在5VDC、4VDC、3.3VDC、2.5VDC和1.2VDC的输出电压，但PSM430的其它输入和输出电压也在本公开的范围内。
转至图5，更详细地描述RFM420的示例实施例。根据一图示示例，RFM420包括锁相回路（PLL）502、电压控制振荡器（VCO）504、功率分配器506、射频（RF）放大器508、510和514、定向联接器509、同相和正交（I/Q）混频器512和放大器516。如图所示，RFM420从PSM430接收电力和从MPM410接收RF控制信号。基于来自MPM410的RF控制信号，PLL502和VCO504生成所希望频率的微波信号用来进行微波辐射（即，6或24GHz）。在某些实施例中，来自MPM410的RF控制信号为在所希望微波频率的微波信号并且PLL502和VCO504频率和相位锁定为来自MPM410的RF控制信号。在其它实施例中，RF控制信号包括具有所希望的微波频率比例的频率的信号，并且PLL和VCO504锁定到并且倍增来自MPM410的RF控制信号的频率以生成所希望频率的微波信号用来进行微波辐射。在另外的实施例中，RF控制信号包括控制电压，并且PLL502和VCO504基于控制电压生成所希望频率的微波信号用来辐射。
功率分配器506分配由PLL502和VCO504生成的微波信号。功率分配器506的一个输出被提供给RF放大器508并且RF放大器508放大微波信号以由微波探针120辐射。功率分配器506的另一输出被提供给RF放大器510并且RF放大器510放大并且提供微波信号给I/Q混频器512用于与微波探针120返回的反射的微波信号混频以提供包括I/Q部分的降频转换的信号。具体而言，在由RF放大器508提供微波信号用来由微波探针120辐射的相同路径（即，联接件121）上，由微波探针120返回反射的微波信号。反射的微波信号由定向联接器509联接到I/Q混频器512并且I/Q混频器512使反射的微波信号与RF放大器510的输出混频以提供包括I/Q部分的降频转换的信号。应当指出的是I/Q混频器包括移相器513，移相器513提供RF放大器510的参考输出的I和Q部分用于降频转换。
因此，返回参考图2的图示，RF放大器508的输出对应于传输的微波信号，RF放大器510的输出对应于参考微波信号，并且RF放大器509的输出对应于反射的微波信号。在一实施例中，由I/Q混频器512输出的降频转换的信号在提供给MPM410之前由放大器516放大。在其它实施例中，放大器516可省略或者可整合为MPM410的部分。此外，应当指出的是分别由RF放大器508、510和514提供的放大量可基于所需信号水平来进行选择。
参考图6A，描述了由I/Q混频器512输出的降频转换的信号的I/Q信号部分的示例。特别地，在图6A中，对于叶片微波反射的两个时段，示出了随着时间的示例I/Q信号部分。如在下文中另外详细地描述，由MPM410处理I/Q信号部分以生成表示带叶片的转子的速度，诸如带叶片的转子130的速度的输出脉冲串信号。应当指出的是在某些实施例中，MPM410可随着时间选择降频转换的信号的I或Q部分之一以生成输出脉冲串。降频转换的信号的I或Q部分之一的选择可取决于例如在I/Q信号平面中I/Q信号部分的旋转，而I/Q信号部分的旋转可取决于各种因素，例如探针离叶片的距离和辐射的微波信号的频率随着时间的变化。这些因素可部分地取决于环境条件，例如的温度和湿度随着时间的变化。参考图6B，示出了在I/Q信号平面中I/Q信号部分的示例。在I/Q信号平面中，降频转换的信号可出现以根据带叶片的转子130的速度确定的速率沿着持续的路径振荡。MPM410被配置成确定降频转换的信号从例如图6B所示的连续路径的相反端经过的速率，作为带叶片的转子130的速度的测量。
如上文所指出的那样，图6B所示的波形的形状和位置可基于各种因素而随着时间改变，例如探针离叶片的距离和辐射的微波信号的频率随着时间的变化。这些因素对于I/Q信号平面中的I/Q信号部分的影响的示例在图7A至图7D中示出。与图6B所示的波形图相比，图7A所示的波形响应于增加的探针离叶片距离而经历逆时针旋转并且减小量值。相比而言，与图6B所示的波形相比，图7B所示的波形响应于减小的探针离叶片距离经历顺时针旋转并且增加量值。图7C所示的波形响应于辐射的微波信号随着时间增加的频率而经历逆时针旋转。相比而言，图7D所示的波形响应于辐射的微波信号随着时间减小频率而经历顺时针旋转。如在下文中进一步详细地描述，MPM410被设计和配置成基于由I/Q混频器512输出的降频转换的信号而生成表示带叶片的转子130的速度的输出脉冲串信号，即使在降频转换的信号的I/Q信号部分随着时间改变时，如图7A至图7D所示。
转至图8，详细地描述了MPM410的一个示例性实施例的示例示意图。图8所示的MPM410的实施例可由模拟电路、数字电路或模拟与数字电路的组合来实施，如将由本领域普通技术人员所理解的那样。但如本文所描述，图8所示的MPM410由逻辑电路实施。即，图8所示的MPM410的实施例在不使用模拟至数字（A/D）转换器进行任何数字转换的情况下实施。如图所示，MPM410包括一组子带滤波器810和811、信号能量检测器820、一组子带能量检测器830、子带选择器840和I/Q输出选择器850。信号能量检测器820包括：同相能量检测器822，其检测降频转换的信号(In)的I部分的平均能量；正交能量检测器824，其检测降频转换的信号(Qin)的Q部分的平均能量；以及，加法器826，其累加降频转换的信号的I部分和Q部分的平均能量以提供降频转换的信号的总平均能量信号Etot。能量检测器822和824可分别基于均方根（RMS）函数来检测降频转换的信号的I部分和Q部分的平均能量，如在本领域中理解的那样。检测器822和824（即，并非RMS）的其它平均能量检测方法或函数在本公开的范围内。
这组子带滤波器810和811包括多个子带滤波器对，其中每个子带滤波器对包括同相子带滤波器810和相对应的各自的正交子带滤波器811。每对子带滤波器810a和811a、810b和811b……和810n和811n对降频转换的信号的相应子带进行操作。特定而言，这组子带滤波器810和811将降频转换的信号分成对应于降频转换的信号的基本频率的子带和基本频率的谐波。在频率中每个子带的宽度小于一倍频程。即，每个子带的终止频率小于每个子带的开始频率两倍（即fstop<2·fstart，其中fstart为子带的底限而fstop为子带的顶限）。降频转换的信号的基本频率和谐波和子带中每一个的相应带宽的示例在图9和图10中示出。在图9中，示出了对应于叶片经过频率的降频转换的信号的基本频率的示例以及基本频率的谐波。在图10中，示出了多个子带滤波器对中每一个的相应带宽的示例。
如在图10中可以看出，每个子带具有在频率上方和下方相邻的子带，除了最低和最高的子带之外，并且所有子带的联合覆盖带叶片的转子130的相关的整个速度范围。由下式给出覆盖带叶片的转子130的相关的整个速度范围所需的最小频带数量，从fmin至fmax：
其中表示天花板函数。
返回参考图8，每个同相子带滤波器810a-n包括：带通滤波器812，其基于降频转换信号的同相部分Iin提供带通信号；平均能量检测器816，其检测同相带通信号的平均能量EI；以及，零交叉检测器814，其检测同相带通信号的零交叉并且基于同相带通信号的零交叉来生成同相脉冲串信号PI。同样，每个正交子带滤波器811a-n包括：带通滤波器813，其基于降频转换信号的正交部分Qin来提供正交带通信号；平均能量检测器817，其检测正交带通信号EQ的平均能量；以及，零交叉检测器815，其检测正交带通信号的零交叉并且基于正交带通信号的零交叉生成正交脉冲串信号PQ。能量检测器816和817可基于RMS函数来检测平均能量，但其它方法或函数在本公开的范围内。
如在图8中进一步示出，该组子带能量检测器830包括对应于每个子带滤波器对810a和811a、810b和811b……和810n和811n的子带能量检测器830a、830b……830n。每个子带能量检测器830包括加法器832，加法器832累加自相应子带滤波器对的同相带通信号的平均能量EI和正交带通信号的平均能量EQ，作为总平均子带能量。每个子带能量检测器830还包括比较器834，比较器834比较由加法器832输出的总平均子带能量与降频转换的信号的总平均能量Etot并且提供子带选择信号836。
子带选择器840包括选择逻辑844、同相子带选择器842和正交子带选择器846。选择逻辑844基于来自子带能量检测器的子带选择信号836生成用于同相子带选择器842和正交子带选择器846的控制信号。而同相子带选择器842基于控制信号从同相子带滤波器810a-810n生成的同相脉冲串信号PI选择同相脉冲串信号以作为选定同相脉冲串信号PISelect输出，并且正交相位子带选择器846基于控制信号从正交子带滤波器811a-811n生成的正交脉冲串信号PQ之中选择正交脉冲串信号以作为选定正交脉冲串信号PQSelect输出。
选择逻辑844生成控制信号以选择对应于包含基本频率的子带的脉冲串信号PI和PQ。选择逻辑844所采用的选择标准包括选择RMS水平（EI和EQRMS水平之和）高于阈值的频谱中的最低子带，阈值设置为总平均能量信号Etot的固定百分比。图10示出了根据由选择逻辑844所采用的选择标准的选择阈值的示例。基于图10中示出的示例，选择逻辑844将生成控制信号来经由子带选择器842和846选择对应于“频带2”子带的PI和PQ脉冲串信号。即，选择逻辑844生成控制信号以选择从“频带2”子带导出的PI和PQ脉冲串信号，因为“频带2”子带为EI和EQ水平之和高于阈值的频率中的最低子带，阈值为总平均能量信号Etot的固定百分比。
再次参考图8，I/Q输出选择器850输出选定的同相脉冲串信号PISelect和选定的正交脉冲串信号PQSelect之一作为表示带叶片的转子130的速度的输出脉冲串信号Pout。I/Q输出选择器850所采用的选择标准包括维持选定脉冲串信号PISelect和PQSelect的当前选择直到在另一个信号上发生预定数量的边沿（下降或上升）而在选定信号上并不出现边沿。在一实施例中，预定数量的下降或上升边沿可为3个边沿，但其它数量的边沿例如2或4个也在本公开的范围内。这个选择标准还在图11中进一步示出。在图11中，输出信号PISelect直到在信号PQSelect上出现三个边沿1102而在信号PISelect上并未出现边沿。然后输出信号PQSelect直到在信号PISelect上出现三个边沿1104而在信号PQSelect上并未出现边沿。在此情况下，应当指出的是，当降频转换的信号的I/Q信号部分如上文所讨论和图7A至图7A中所示那样旋转时，零交叉检测器814和815中的仅一个可检测到I/Q信号部分的零交叉。I/Q输出选择器850适于引起以下现实：降频转换的信号的I/Q信号部分可随着时间旋转，并且因此，I/Q信号部分的零交叉检测可从同相零交叉检测器814转变为正交零交叉检测器815，并且反之亦然。
一般而言，将表示带叶片的转子130的速度的输出脉冲串信号Pout提供给飞行器的发动机控制器，使得发动机控制器具有关于转子130速度的反馈。参考输出脉冲串信号Pout，发动机控制器能基于转子130的速度来闭合在发动机控制器与发动机102之间的控制回路。因此，发动机控制器能计算发动机102的性能的各种度量，包括指示发动机损坏、故障或危险的操作条件的性能度量。因此如果基于输出脉冲串信号Pout判断出发动机以危险操作条件操作，发动机控制器因此最好能关闭发动机102。
应当指出的是，在替代实施例中，可使用并非微波探针的接近传感器。如果使用并非微波探针的接近传感器，在某些实施例中，由接近传感器接收的反射信号能被降频转换，而不使用单独同相和正交通道。在此情况下，可修改图8的配置以依靠同相部段和正交部段中的仅一个。换言之，无单独同相和正交将近转换的通道，图8的配置可修改为类似于同相或正交部段中任一个的单个通道。
转至图12，详细地描述了MPM410的另一实施例的示例示意图。同样应当指出的是尽管图12示出的MPM410的实施例可由模拟电路、数字电路或模拟电路与数字电路的组合来实施，在图12中示出的MPM410的示例性实施例由模拟电路来实施。在图12中，MPM410包括带通滤波器1210、跟踪滤波器1220、数字脉冲发生器1215（1215a和1215b）和I/Q输出选择器1260。带通滤波器1210包括同相带通滤波器1214和正交带通滤波器1212。在一实施例中，带通滤波器1212和1214使对应于降频转换的信号的基本频率的范围的频率和基本频率的特定谐波通过并且拒绝其它频率，以降噪。在此情形下，带通滤波器1212和1214产生带通降频转换的输出信号。
跟踪滤波器1220分别包括一对同相和正交的可调谐的低通滤波器1222和1242，其被比例-积分-微分（PID）控制器1238调谐。同相可调谐的低通滤波器1222接收同相带通滤波器1214的输出，并且正交可调谐的低通滤波器1242接收正交带通滤波器1212的输出。PID控制器1238被配置成生成控制信号1239来调整或调谐低通滤波器1222和1242的截止频率使得每一个的输出信号的组合能量为每一个的输入信号的组合能量的特定百分比。在各种实施例中根据反射的微波叶片经过信号的基本频率相对于降频转换的信号能量的相对能量来限定特定百分比。换言之，当滤波器1222和1242的输出能量低于目标能量时，PID控制器1238经由控制信号1239来增加滤波器1222和1242的截止频率。相反，当滤波器1222和1242的输出能量高于目标能量时，PID控制器降低滤波器1222和1242的截止频率。以此方式，跟踪滤波器1220跟踪反射的微波叶片经过信号的基本频率。
图13示出了根据本发明的某些方面的低通滤波器1222和1242的调谐的带宽1302的示例图。在图13中，低通滤波器1222和1242的调谐的带宽1302被示出为可调整的。如在上文中描述，基于由PID控制器1238生成的控制信号1239来调整低通滤波器1222和1242的带宽1302。
返回至图12，跟踪滤波器1220还包括第一能量检测器1226和第二能量检测器1246，其分别检测来自同相和正交可调谐的低通滤波器1222和1242的输出信号的平均能量。在一实施例中，能量检测器1226和1246可对来自同相和正交可调谐的低通滤波器1222和1242的输出信号中每一个生成RMS平均能量输出信号。自第一能量检测器1226和第二能量检测器1246输出的平均能量由加法器1232累加。总之，由能量检测器1226和1246检测和输出的平均能量（如由加法器1232累加）包括第一平均能量输出。跟踪滤波器1220还包括同相能量检测器1224和正交能量检测器1244和累加同相能量检测器1224和正交能量检测器1244的输出的加法器1228。加法器1228的输出包括第二平均能量输出。为了向PID控制器1238提供表示反射的微波叶片经过信号的基本频率相对于降频转换的信号能量的相对能量的输入信号，第一平均能量输出由逆变器1234逆变并且由加法器1236与第二平均能量输出累加。因此，加法器1236的输出表示在第一平均能量输出与第二平均能量输出之间的差。然后将表示反射的微波叶片经过信号的基本频率相对于降频转换的信号能量的相对能量的加法器1236的“差”输出提供给PID控制器1238。
基于由PID控制器1238生成的控制信号1239，也调谐数字脉冲发生器1215a和1215b的可调谐的带通滤波器1216和1217的带通。与可调谐的低通滤波器1222和1242相比，可调谐的带通滤波器1216和1217包括第二可调谐的滤波器。应当指出的是跟踪滤波器1220的主要功能是为了生成控制信号1239作为输入来调谐可调谐的带通滤波器1216和1217的通带的带宽使得能由零交叉检测器1218和1219准确地生成脉冲。图14提供了带通滤波器1216和1217的调谐带宽1402的示例图。在图14中，带通滤波器1216和1217的调谐带宽1402被图示为可调整的。如上文所描述的那样，基于由PID控制器1238生成的控制信号1239来调整带通滤波器1216和1217的带宽1402。
返回参考图12，零交叉检测器1218检测由可调谐的带通滤波器1216输出的信号的零交叉并且基于零交叉生成同相脉冲串信号PI。同样，零交叉检测器1219检测由可调谐的带通滤波器1217输出的信号的零交叉并且基于零交叉生成正交脉冲串信号PQ。同相脉冲串信号PI和正交脉冲串信号PQ作为输入提供给I/Q选择器1260，I/Q选择器1260以类似于I/Q选择器850的方式操作并且提供表示带叶片的转子130的速度的脉冲串输出信号Pout。
同样，可将输出脉冲串信号Pout提供给飞行器的发动机控制器，使得发动机控制器具有关于转子130速度的反馈。图12示出的MPM的实施例设法提供表示带叶片的转子130的速度的脉冲串输出信号，如图8所示的MPM的实施例那样。
同样，应当指出的是在替代实施例中，可使用并非微波探针的接近传感器。如果使用并非微波探针的接近传感器，在某些实施例中，由接近传感器接收的反射的信号可被降频转换，而不使用单独同相和正交通道。在此情况下，图12的配置可被修改为依靠同相部段和正交部段中的仅一个。换言之，并无单独同相和正交降频转换通道，图12的配置可被修改为类似于同相或正交部段中任一个的仅单个通道。
在转至图15至图18的过程流程图之前，应当指出的是本发明可使用在图15至图16中示出的步骤的替代次序来实践。即，图15至图18所示的过程流程仅被提供为示例，并且可使用不同于图示过程流程的过程流程来实践本发明。此外，应当指出的是在每个实施例中并不需要全部步骤。换言之，可省略或替换这些步骤中的一个或多个，而不偏离本发明的精神和范围。在替代实施例中，步骤可以以不同的次序执行，彼此并行地执行或者完全省略，和/或可执行特定额外步骤，而不偏离本发明的范围和精神。
参考图15，描述了带叶片的转子的速度测量方法1500。在下文中结合图1和图4所示的速度测量系统来描述方法1500，但可以以本文所描述的其它系统和实施例来实践方法1500。在步骤1510，电子单元110朝向带叶片的转子130辐射微波信号并且在步骤1520，电子单元110从带叶片的转子130接收反射的微波信号。在步骤1530，电子单元110的RFM420将反射的微波信号降频转换为降频转换的信号。在步骤1550，电子单元110的MPM410基于降频转换的信号生成表示带叶片的转子130的速度的输出脉冲串信号。
转至图16，更详细地描述了在步骤1540生成输出脉冲串信号的一实施例。在图16中示出的生成输出脉冲串信号的过程关于图8所示的系统元件展开描述，但可以以本领域技术人员所了解的其它等效元件来实践该过程。在步骤1610，同相能量检测器822检测降频转换的信号的同相部分的平均能量并且在步骤1620，正交能量检测器824检测降频转换的信号的正交部分的平均能量。进行到步骤1630，加法器826累加降频转换的信号的同相部分的平均能量与降频转换的信号的正交部分的平均能量作为降频转换的信号的总平均能量。另外，对于降频转换的信号的多个子带中的每一个，该组子带滤波器810在步骤1640对降频转换的信号的同相部分进行带通滤波以提供同相带通信号，在步骤1650检测同相带通信号的平均能量，在步骤1660检测同相带通信号的零交叉，并且在步骤1670基于同相带通信号的零交叉生成同相脉冲串信号。同样。对于降频转换的信号的多个子带中的每一个，该组子带滤波器811在步骤1642对降频转换的信号的正交部分进行带通滤波以提供正交带通信号，在步骤1652检测正交带通信号的平均能量，在步骤1662检测正交带通信号的零交叉并且在步骤1672基于正交带通信号的零交叉来生成正交脉冲串信号。
在步骤1680，对于降频转换的信号的多个子带中的每一个，该组子带能量检测器830累加同相和正交带通信号的平均能量为总平均子带能量。在步骤1680之后，过程进行到步骤1710，如图17所示，其中，对于降频转换的信号的多个子带中的每一个，该组子带能量检测器830比较总平均子带能量与降频转换的信号的总平均能量以提供子带选择信号。在步骤1720，选择逻辑844基于子带选择信号生成控制信号，并且在步骤1720，同相子带选择器842基于控制信号在多个子带的同相脉冲串信号之中选择同相脉冲串信号作为选定的同相脉冲串信号来输出。同样，在步骤1730，正交子带选择器846基于控制信号在多个子带的正交脉冲串信号之中选择正交脉冲串信号作为选定正交脉冲串信号来输出。进行至步骤1740，I/Q输出选择器通过选择选定同相脉冲串信号和选定正交脉冲串信号之一作为表示带叶片的转子速度的输出脉冲串信号来生成输出脉冲串信号。
转至图18，更详细地描述在步骤1540处生成输出脉冲串信号的另一实施例。图18所示的生成输出脉冲串信号的过程结合图12所示的系统元件展开描述，但可结合本领域技术人员已知的其它等效元件来实践该过程。在步骤1810，带通滤波器1210使对应于降频转换的信号的基本频率的降频转换的信号的频率通过并且拒绝其它频率以生成带通信号。在步骤1820，可调谐的低通滤波器1222和1242响应于控制信号对带通信号进行滤波以提供滤波的输出。进行至步骤1830，能量检测器1226和1246基于可调谐的低通滤波器1222和1242的滤波的输出而产生第一平均能量输出。另外，在步骤1840，能量检测器1224和1244基于带通信号产生第二平均能量。
进行至步骤1850，PID控制器1238基于在第一平均能量输出与第二平均能量输出之间的差生成控制信号。基于控制信号，可调谐的带通滤波器1216和1217在步骤1860响应于控制信号对带通信号进行第二次滤波以提供第二次滤波的输出。使用第二次滤波的输出，零交叉检测器1218和1219在步骤1870检测第二次滤波的输出的零交叉。基于检测的零交叉，I/Q选择器1260在步骤1880基于零交叉生成输出脉冲串信号。
尽管在本文中详细地描述了本发明的实施例，这些描述只是举例说明。本文所描述的发明特点是代表性的并且在替代实施例中，可添加或省略特定特点和元件。此外，可由本领域技术人员对于本文所描述的实施例方面做出修改，而不偏离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围，本发明的范围根据最广泛的解释以便涵盖修改和等效结构。

Claims (36)

1.一种用于测量带叶片的转子的设备，包括：
微波传感器，其朝向带叶片的转子辐射连续微波信号并且接收来自所述带叶片的转子的反射的微波信号；
射频模块，其生成由所述微波传感器辐射的微波信号并且将所述反射的微波信号降频转换为降频转换的信号；以及
主处理模块，其配置成用以基于所述降频转换的信号的同相部分和正交部分中的一个生成表示所述带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。
2.根据权利要求1所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，所述主处理模块包括一组子带滤波器、信号能量检测器、一组子带能量检测器、子带选择器和同相/正交输出选择器。
3.根据权利要求2所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，所述信号能量检测器包括：同相能量检测器，其检测所述降频转换的信号的同相部分的平均能量；正交能量检测器，其检测所述降频转换的信号的正交部分的平均能量；以及，加法器，其累加所述降频转换的信号的同相部分的平均能量和所述降频转换的信号的正交部分的平均能量作为所述降频转换的信号的总平均能量。
4.根据权利要求3所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，
所述子带滤波器组包括多个子带滤波器对，
每个子带滤波器对包括同相子带滤波器和正交子带滤波器，
每个同相子带滤波器包括：带通滤波器，其基于所述降频转换的信号的同相部分提供同相带通信号；平均能量检测器，其检测所述同相带通信号的平均能量；以及，零交叉检测器，其检测所述同相带通信号的零交叉并且基于所述同相带通信号的零交叉来生成同相带通脉冲串信号；以及
每个正交子带滤波器包括：带通滤波器，其基于所述降频转换的信号的正交部分提供正交带通信号；平均能量检测器，其检测所述正交带通信号的平均能量；以及，零交叉检测器，其检测所述正交带通信号的零交叉并且基于所述正交带通信号的零交叉来生成正交带通脉冲串信号。
5.根据权利要求4所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，
所述子带能量检测器组包括多个子带能量检测器并且
每个子带能量检测器包括：加法器，其累加来自相应同相和正交子带滤波器对的所述同相带通信号的平均能量和所述正交带通信号的平均能量，作为总平均子带能量；以及，比较器，其比较所述总平均子带能量与所述降频转换的信号的总平均能量并且提供子带选择信号。
6.根据权利要求5所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，
所述子带选择器包括选择逻辑、同相子带选择器和正交子带选择器，
所述选择逻辑基于来自所述子带能量检测器的子带选择信号来生成所述同相子带选择器和所述正交子带选择器的控制信号，
所述同相子带选择器基于所述控制信号在从所述同相子带滤波器生成的所述同相脉冲串信号中选择同相脉冲串信号作为选定的同相脉冲串信号；以及
所述正交子带选择器基于所述控制信号从所述正交子带滤波器生成的所述正交脉冲串信号中选择正交脉冲串信号作为选定的正交脉冲串信号。
7.根据权利要求6所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，所述同相/正交输出选择器输出所述选定的同相脉冲串信号和所述选定的正交脉冲串信号之一作为表示所述带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。
8.根据权利要求6所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，
所述同相/正交输出选择器被配置成
选择所述选定的同相脉冲串信号和所述选定的正交脉冲串信号之一作为表示所述带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号；以及
维持所述脉冲串信号之一的选择用于输出直到在所述脉冲串信号中的另一个上发生预定数量的下降边沿或上升边沿同时在所述脉冲串信号的选定脉冲串信号上并未出现下降边沿或上升边沿。
9.一种用于测量带叶片的转子的方法，包括：
朝向带叶片的转子辐射连续微波信号；
从所述带叶片的转子接收反射的微波信号；
将所述反射的微波信号降频转换为降频转换的信号；以及
基于所述降频转换的信号的同相部分和正交部分中的一个生成表示所述带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。
10.根据权利要求9所述的用于测量带叶片的转子的方法，其中，生成所述输出脉冲串信号还包括：
检测所述降频转换的信号的同相部分的平均能量和所述降频转换的信号的正交部分的平均能量；
累加所述降频转换的信号的同相部分的平均能量和所述降频转换的信号的正交部分的平均能量作为所述降频转换的信号的总平均能量。
11.根据权利要求10所述的用于测量带叶片的转子的方法，其中，生成所述输出脉冲串信号还包括对于所述降频转换的信号的多个子带中的每一个，
将所述降频转换的信号的同相部分低通滤波以提供同相带通信号；
检测所述同相带通信号的平均能量；
检测所述同相带通信号的零交叉；
基于所述同相带通信号的零交叉生成同相脉冲串信号；
对所述降频转换的信号的正交部分进行带通滤波以提供正交带通信号；
检测所述正交带通信号的平均能量；
检测所述正交带通信号的零交叉；以及
基于所述正交带通信号的零交叉生成正交脉冲串信号。
12.根据权利要求11所述的用于测量带叶片的转子的方法，其中，生成所述输出脉冲串信号还包括对于所述降频转换的信号的多个子带中的每一个，
累加所述同相和正交带通信号的平均能量作为总平均子带能量；以及
比较所述总平均子带能量与降频转换的信号的总平均能量以提供子带选择信号。
13.根据权利要求12所述的用于测量带叶片的转子的方法，其中，生成所述输出脉冲串信号还包括：
基于所述子带选择信号生成控制信号；
基于所述控制信号，在所述多个子带的同相脉冲串信号中选择同相脉冲串信号以作为选定同相脉冲串信号输出；以及
基于所述控制信号，在所述多个子带的正交脉冲串信号中选择正交脉冲串信号以作为选定正交脉冲串信号输出。
14.根据权利要求13所述的用于测量带叶片的转子的方法，其中，生成所述输出脉冲串信号还包括：选择所述选定同相脉冲串信号和所述选定正交脉冲串信号之一作表示所述带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。
15.一种用于测量带叶片的转子的设备，包括：
微波传感器，其朝向带叶片的转子辐射连续微波信号并且接收来自所述带叶片的转子的反射的微波信号；
射频模块，其生成由所述微波传感器辐射的微波信号并且将所述反射的微波信号降频转换为降频转换的信号；以及
主处理模块，其包括带通滤波器、跟踪滤波器、数字脉冲发生器和同相/正交输出选择器，所述主处理模块配置成基于降频转换的信号生成表示所述带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。
16.根据权利要求15所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，
所述带通滤波器使对应于所述降频转换的基本频率的降频转换的信号的频率并且拒绝其它频率以生成带通信号。
17.根据权利要求16所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，所述跟踪滤波器还包括
可调谐的低通滤波器和平均能量检测器，其基于控制信号对所述带通信号进行低通滤波并且基于所述低通滤波器的输出来生成第一平均能量输出，
第二平均能量检测器，其基于所述带通信号来确定第二平均能量输出；以及
控制器，其基于在所述第一平均能量输出与第二平均能量输出之间的差来生成所述控制信号。
18.根据权利要求17所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，所述数字脉冲发生器包括：第二可调谐的滤波器，其基于所述控制信号来对所述带通信号进行滤波；以及脉冲发生器，其检测由所述第二可调谐的滤波器输出的信号的零交叉并且基于所述零交叉来生成脉冲串信号。
19.根据权利要求17所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，
所述数字脉冲发生器包括同相脉冲发生器和正交脉冲发生器，
所述同相脉冲发生器还包括同相可调谐的滤波器，所述同相可调谐的滤波器基于所述控制信号来对所述带通信号的同相部分进行滤波；以及
所述正交脉冲发生器还包括正交可调谐的滤波器，其基于所述控制信号对所述带通信号的正交部分进行滤波。
20.根据权利要求19所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，
所述同相脉冲发生器还包括：同相脉冲发生器，其检测由所述同相可调谐的滤波器输出的信号的同相零交叉并且基于所述同相零交叉生成同相脉冲串信号；以及
所述正交脉冲发生器还包括正交脉冲发生器，其检测由所述正交可调谐的滤波器输出的信号的正交零交叉并且基于所述正交零交叉来生成正交脉冲串信号。
21.根据权利要求20所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，所述同相/正交输出选择器输出所述同相脉冲串信号和所述正交脉冲串信号之一作为表示所述带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。
22.根据权利要求20所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，所述同相/正交输出选择器被配置成
选择所选定的同相脉冲串信号和所选定的正交脉冲串信号之一作为表示所述带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号；以及
维持所述脉冲串信号之一的选择用于输出直到在所述脉冲串信号中的另一个上发生预定数量的下降边沿或上升边沿同时在所述脉冲串信号的选定脉冲串信号上并未出现下降边沿或上升边沿。
23.一种用于测量带叶片的转子的方法，包括：
朝向带叶片的转子辐射连续微波信号；
从所述带叶片的转子接收反射的微波信号；
将所述反射的微波信号降频转换为降频转换的信号；以及
基于所述降频转换的信号生成表示所述带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号，其中生成所述输出脉冲串信号还包括：
使对应于所述降频转换的基本频率的降频转换的信号的频率通过，并且拒绝其它频率以生成带通信号；以及
响应于控制信号对所述带通信号进行滤波以提供滤波的输出。
24.根据权利要求23所述的用于测量带叶片的转子的方法，还包括：
基于所述滤波的输出来产生第一平均能量输出；以及
基于所述带通信号产生第二平均能量。
25.根据权利要求24所述的用于测量带叶片的转子的方法，还包括：
基于在所述第一平均能量输出与第二平均能量输出之间的差来生成所述控制信号。
26.根据权利要求25所述的用于测量带叶片的转子的方法，还包括：
响应于控制信号对所述带通信号进行第二次滤波以提供第二次滤波的输出。
27.根据权利要求26所述的用于测量带叶片的转子的方法，还包括：
检测所述第二次滤波的输出的零交叉；以及
基于所述零交叉生成所述输出脉冲串信号。
28.一种用于测量带叶片的转子的设备，包括：
传感器，其朝向带叶片的转子辐射连续信号并且接收来自所述带叶片的转子的反射的信号；
射频模块，其生成由所述传感器辐射的信号并且将所述反射的信号降频转换为降频转换的信号；以及
主处理模块，其配置成基于所述降频转换的信号的同相部分和正交部分中的一个生成表示所述带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。
29.根据权利要求28所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，
所述主处理模块包括一组子带滤波器、信号能量检测器、一组子带能量检测器以及子带选择器，并且
所述信号能量检测器检测所述降频转换的信号的平均能量。
30.根据权利要求29所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，
所述子带滤波器组包括多个子带滤波器；以及
每个子带滤波器包括：带通滤波器，其基于所述降频转换的信号提供带通信号，平均能量检测器，其检测所述带通信号的平均能量；以及零交叉检测器，其检测所述带通信号的零交叉并且基于所述带通信号的零交叉来生成带通脉冲串信号。
31.根据权利要求30所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，
所述子带能量检测器组包括多个子带能量检测器并且
每个子带能量检测器包括：比较器，其比较所述带通信号的相应带通信号的平均能量与所述降频转换的信号的平均能量并且提供子带选择信号。
32.根据权利要求31所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，
所述子带选择器包括选择逻辑和子带选择器，
所述选择逻辑基于来自所述子带能量检测器的所述子带选择信号来生成所述子带选择器的控制信号；以及
所述子带选择器基于所述控制信号从所述子带滤波器生成的所述脉冲串信号中选择脉冲串信号作为输出脉冲串信号。
33.一种用于测量带叶片的转子的设备，包括：
传感器，其朝向带叶片的转子辐射连续信号并且接收来自所述带叶片的转子的反射的信号；
射频模块，其生成由所述传感器辐射的信号并且将所述反射的信号降频转换为降频转换的信号；以及
主处理模块，其包括带通滤波器、跟踪滤波器和数字脉冲发生器，所述主处理模块配置成基于降频转换的信号生成表示所述带叶片的转子的速度的输出脉冲串信号。
34.根据权利要求33所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，
所述带通滤波器使对应于所述降频转换的基本频率的降频转换的信号的频率通过并且拒绝其它频率以生成带通信号。
35.根据权利要求33所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，所述跟踪滤波器还包括
可调谐的低通滤波器和平均能量检测器，其基于控制信号对所述带通信号进行低通滤波并且基于所述低通滤波器的输出来生成第一平均能量输出，
第二平均能量检测器，其基于所述带通信号来确定第二平均能量输出；以及
控制器，其基于在所述第一平均能量输出与第二平均能量输出之间的差来生成所述控制信号。
36.根据权利要求35所述用于测量带叶片的转子的设备，其中，所述数字脉冲发生器包括：第二可调谐的滤波器，其基于所述控制信号来对所述带通信号进行滤波；以及脉冲发生器，其检测由所述第二可调谐的滤波器输出的信号的零交叉并且基于所述零交叉来生成输出脉冲串信号。
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