CN104181333A - 一种转速信号自诊断装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种转速信号自诊断装置，包括被诊断的信号轮，所述信号轮一侧设有测量信号轮上每一个信号齿转速的转速传感器，所述转速传感器输出转速信号至信号处理单元。其能够识别多齿或少齿转速信号的诊断方法，及时纠正转速信号偏差，防止控制功能发生紊乱。

Description

一种转速信号自诊断装置以及方法

技术领域

本发明涉及转速信号的诊断领域，尤其涉及一种通过识别多齿或少齿诊断转速信号是否正确的方法。

背景技术

转速信号对于包括汽车在内的许多机电控制领域里，往往是一个非常重要的信号，对转速信号的可靠性要求很高。但现有的转速传感器一般是磁电式的，通过磁电效应产生变化的电压信号，从而转换成相应的转速信号。常见的做法有通过一个转速信号轮，信号轮上有几十个信号齿，每个齿以相同的间距排布。磁电式的转速传感器安装在信号轮上方，信号轮旋转时，信号齿依次通过转速传感器，由于每个信号齿的齿顶和齿底和转速传感器的距离不一样，在转速传感器中感应出不同的电势差，这个电势差对应于每一个齿信号的角度，计算出这个角度对应的时间，即可算出转速。但由于磁电式的转速传感器容易受到其他电磁信号的干扰，信号轮本身的毛刺也可能会造成信号失真，转速传感器导致读取到的齿信号多一个齿或少一个齿。对于一些对转速信号要求很高的应用，转速信号多一个齿或少一个齿，会造成控制功能紊乱。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种能够识别多齿或少齿转速信号的诊断方法，并能及时纠正转速信号偏差的自诊断装置以及方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种转速信号自诊断装置，包括被诊断的信号轮，所述信号轮一侧设有测量信号轮上每一个信号齿转速的转速传感器，所述转速传感器输出转速信号至信号处理单元。

一种转速信号自诊断方法，包括以下步骤：

步骤1、采集信号轮每一个信号齿的角速度；

步骤2、通过相邻信号齿角速度计算角加速度；

步骤3、通过判断角加速度是否处于预设阀值区间内，判定信号齿轮是否出现故障。

进一步的，信号轮带有N个均匀分布的信号齿，每个齿角度Ang为M度,其中M＝360°/N，每一个信号齿经历的时间记为齿周期；

前一个齿周期记录为T1，则前一个齿的齿周期内的平均角速度为V1，V1＝Ang/T1；

当前齿周期记为T2，则当前齿的齿周期内的平均角速度为V2，V2＝Ang/T2；

则当前信号齿的角加速度a2＝(V2-V1)/T2；

若a2小于预设下限阀值a_min，则认为转速下降速度不合理，发出缺齿信号的故障；若a2大于预设上限阀值a_max，则认为转速上升速度不合理，发出多齿信号故障；若在阀值区间内，则循环进行检测。

进一步的，所述a_min和a_max进行动态调整；当转速处于加速状态时，a_min和a_max适当增加，当转速处于减速状态时，a_min和a_max适当减小。

本发明的优点在于由于转速信号是机械结构产生的信号，其变化必然是连续的，不可能跳变，如果由于电磁干扰或信号轮毛刺的影响，导致信号齿转换过来的齿信号发生缺齿或多齿故障时，通过检测计算相邻齿信号的转速加速度，就可以发现不合理的加速度变化，从而检测出缺齿或多齿的故障。

实际运行中，转速加速度本身就会发生变化，该方法可以用于检测不合理加速度变化的限值范围，并通过查表的方式进行动态调整，使得故障的检测更加准确，从而能够识别多齿或少齿的转速信号，及时纠正转速信号偏差，防止控制功能发生紊乱。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为转速信号自诊断装置结构示意图；

图2为读取的齿信号波形图；

图3为自诊断方法流程图；

上述图中的标记均为：1、转速传感器；2、信号轮；3、信号齿；4、齿角度；5、齿信号；6、齿周期。

具体实施方式

参见图1可知，该装置就是在被诊断的信号轮2的一侧增加一个转速传感器1，该转速传感器1测量信号轮2上每一个信号齿3的转速，并将采集的转速信号输出至信号处理单元，通过处理单元判断转速传感器1获得的信号轮2的转速是否处于正常状态，即能够识别多齿或少齿转速信号的诊断方法，及时纠正转速信号偏差，防止控制功能发生紊乱。

基于上述装置，如图3所示，其处理器在接收到信号后的处理方法如下：

信号轮2旋转时，通过转速传感器1，记录每一个齿信号5经历的时间，即齿周期6。信号轮2上的所有信号齿3以相同间隔分布，因此每个齿信号5对应的角度都是一样的，设为Ang，信号轮2带有N个均匀分布的信号齿3，记Ang为M度,则M＝360°/N；

前一个齿周期6记录为T1，计算前一个齿的齿周期6内的平均转速为V1，V1＝Ang/T1；

当前齿周期6记录为T2，计算当前齿的齿周期6内的平均转速为V2，V2＝Ang/T2；

通过上述两个数值，可以计算当前齿的加速度a2＝(V2-V1)/T2；

如果计算得到的当前齿加速度a2小于某个预设值a_min，则认为转速下降速度不合理，发出缺齿信号5的故障；如果计算得到的当前转速加速度a2大于某个预设值a_max，则认为转速上升速度不合理，发出多齿信号5故障。

以上检测方法，以每个齿信号5作为一个循环，循环进行检测。

其中对于判断当前齿加速度是否在预设阀值区间内，可以通过查询两个一维表格来实现，这两个一维表格分别对应于a_min和a_max的查询。以前一齿计算得到的加速度a1为输入，查表得到对应这个加速度a1的a_min和a_max值。

此外，为提高诊断的准确性，a_min和a_max需进行动态调整；当转速处于加速状态时，a_min和a_max适当增加，当转速处于减速状态时，a_min和a_max适当减小，则诊断不会受正常转速调整的影响。

下面以一个具体范例，如一个信号轮2带有30个均匀分布的信号齿3，则每个齿角度4Ang＝12度

当转速为每分钟1000转时，记录的前一齿周期6为T1＝0.002秒，a1＝0度/秒平方，测得的当前齿周期6T2＝0.001秒。计算得到当前转速V2＝Ang/T2＝12000度/秒，计算得到前一齿转速V1＝Ang/T1＝6000度/秒,计算当前齿加速度a2＝(V2-V1)/T2＝6000000度/秒平方。

根据前一齿加速度a1的值，查表得到a_max＝3000000度/秒平方,a_min＝-350000度/秒平方，判断a2>a_max，判定为转速上升速度过快，超过合理值，报多齿故障。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种转速信号自诊断装置，包括被诊断的信号轮，其特征在于：所述信号轮一侧设有测量信号轮上每一个信号齿转速的转速传感器，所述转速传感器输出转速信号至信号处理单元。

2.一种转速信号自诊断方法，其特征在于：

步骤1、采集信号轮每一个信号齿的角速度；

步骤2、通过相邻信号齿角速度计算角加速度；

步骤3、通过判断角加速度是否处于预设阀值区间内，判定信号齿轮是否出现故障。

3.根据权利要求2所述的转速信号自诊断方法，其特征在于：信号轮带有N个均匀分布的信号齿，每个齿角度Ang为M度,其中M＝360°/N，每一个信号齿经历的时间记为齿周期；

前一个齿周期记录为T1，则前一个齿的齿周期内的平均角速度为V1，V1＝Ang/T1；

当前齿周期记为T2，则当前齿的齿周期内的平均角速度为V2，V2＝Ang/T2；

则当前信号齿的角加速度a2＝(V2-V1)/T2；

若a2小于预设下限阀值a_min，则认为转速下降速度不合理，发出缺齿信号的故障；若a2大于预设上限阀值a_max，则认为转速上升速度不合理，发出多齿信号故障；若在阀值区间内，则循环进行检测。

4.根据权利要求2或3所述的转速信号自诊断方法，其特征在于：所述a_min和a_max进行动态调整；当转速处于加速状态时，a_min和a_max适当增加，当转速处于减速状态时，a_min和a_max适当减小。