CN106771322B - 一种磁电式转速传感器信号畸变的处理方法 - Google Patents

一种磁电式转速传感器信号畸变的处理方法 Download PDF

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Abstract

一种磁电式转速传感器信号畸变的处理方法，属于信号处理技术领域，包括以下步骤：磁电式转速传感器将转速音轮的转动速度转换为交流电压信号输出；使用示波器采集磁电式转速传感器输出的交流电压信号波形；计算去掉交流电压信号波形畸变部分后，剩余波形的峰峰值Vout；根据峰峰值Vout构造双向限幅网络，并将该双向限幅网络并联接入磁电式转速传感器和转速表之间；双向限幅网络将磁电式转速传感器输入的交流电压信号幅值限制到预设范围；转速表根据限幅后交流电压信号频率计算出被测转子的转速；本发明可解决非常规转速音轮导致磁电式转速传感器信号畸变的问题，且取材容易、处理时间短、见效快。

Description

一种磁电式转速传感器信号畸变的处理方法
技术领域
本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种磁电式转速传感器信号畸变的处理方法。
背景技术
常规转速测量/采集系统如图1所示，通常由与被测转子机械连接的转速音轮、磁电式转速传感器、测量线路和转速表或采集设备组成，导磁的转速音轮上的齿扫过转速传感器的敏感端时，使内带永磁体的转速传感器铁芯的磁场强度发生交替变化，于是在转速传感器的线圈引线两端便可产生与音轮齿顶在传感器敏感端出现的频率完全一致的交流感应电压，该交流感应电压信号经转速表或采集设备处理后即可得到被测转子的转速。通常磁电式转速传感器要求转速音轮齿形为渐开线或近似渐开线。
在实际科研生产过程中，由于结构或其它设计上的原因，有时被测转子的轴系中没有可供转速测量用的齿轮或转速音轮，只能直接用磁电式转速传感器感应转子上叶片的连续扫描，这时很可能带来一个问题：由于叶片属于薄片型零件，叶片间距可能远大于叶片厚度，与磁电式转速传感器转速音轮齿形的要求相去甚远，必然导致磁电式转速传感器输出信号波形的畸变，典型的波形如图2所示的情形，不同的转速表或采集设备对这种畸变的信号处理后可能得到不同的结果：数值显示正常、数值显示乱跳或与实际转速出现较大偏差(通常增加了1倍)等。如果是后两种情况，显然系统无法正常使用。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种磁电式转速传感器信号畸变的处理方法。
本发明的技术方案：
一种磁电式转速传感器信号畸变的处理方法，包括如下步骤：
步骤1：磁电式转速传感器将非常规转速音轮的转动速度转换为交流电压信号输出；
步骤2：使用示波器采集磁电式转速传感器输出的交流电压信号波形；
步骤3：计算去掉交流电压信号波形畸变部分后，剩余交流电压信号波形的峰峰值Vout；
步骤4：根据峰峰值Vout构造双向限幅网络，并将该双向限幅网络并联接入磁电式转速传感器和转速表之间；
所述双向限幅网络包括n个相同的二极管，即二极管D1～D n；
所述二极管数量n为满足以下条件的最大偶数：
a)0.3*n＞VLin；
b)0.7*n＜Vout；
其中，VLin为转速表或采集设备的最低输入电压。
且二极管最低工作频率应不低于磁电式转速传感器最高信号输出频率的1.2倍；
二极管反向截止耐压不低于磁电式转速传感器空载输出的最高信号电压。
步骤5：双向限幅网络将磁电式转速传感器输入的交流电压信号幅值限制到预设范围，并发送给转速表：
步骤5.1：二极管D1～D n/2将磁电式转速传感器输出交流电压信号正半周的幅值限制在0到+VF，二极管D n/2～D n将磁电式转速传感器输出交流电压信号负半周的幅值限制在-VF到0，并发送给转速表；其中，2VF＝Vout，VF为二极管D1～D n/2的正向导通压降；
步骤5.2：双向限幅网络将限幅后的交流电压信号发送给转速表；
步骤6：转速表根据限幅后交流电压信号频率计算出被测转子的转速。
有益效果：本发明的一种磁电式转速传感器信号畸变的处理方法与现有技术相比，具有如下优势：
可很好地解决因采用非常规转速音轮导致磁电式转速传感器信号畸变的问题，相比改进磁电式转速传感器和转速表或采集设备，取材容易、处理时间短、见效快。
附图说明
图1为本发明现有技术的常规音轮转速测量/采集系统及其输出信号波形示意图；
图2为本发明现有技术的非常规音轮转速测量/采集系统及其输出信号波形示意图；
图3为本发明一种实施方式的磁电式转速传感器信号畸变的处理方法流程图；
图4为本发明一种实施方式的磁电式转速传感器输出交流电压信号波形图；
图5为本发明一种实施方式的二极管连接方法示意图；
图6为本发明一种实施方式的双向限幅网络实物图，其中，1为绝缘导线，数量为2条，2为1N4007二极管，数量为8个，3为锡焊点，数量为8处；
图7为本发明一种实施方式的双向限幅网络安装示意图，其中，4为非常规转速音轮，5为磁电式转速传感器8的敏感端，6为双向限幅网络，7为转速表或采集设备，9为叶轮4上的叶片；
图8为本发明一种实施方式的去畸变后交流电压信号波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种实施方式作详细说明。
某航改型燃气轮机低压转子转速测量传感器安装在了一级转子叶片叶尖处的气缸(机匣)上，通过导磁的一级转子叶片扫过磁电式转速传感器并使其产生交流电压信号输出，燃气轮机控制系统通过采集该信号计算出低压转子的转速，系统构成如图2所示。
由于燃气轮机低压一级转子叶轮叶尖处扫过转速测量传感器时的结构形状与常规的传动齿轮相差很大，出现了如图4所示的信号波形，导致显示的转速数据异常(不稳定或加倍)现象。其原因是在波形的波谷处出现了一个“多余”小正弦波，其幅值达到或超过了控制系统转速采集模块输入幅值灵敏度(1.0V)，被控制系统采集为“有效的”转速信号。
为去掉这一“多余”的小正弦波，采用如下方法：
如图3所示，本实施方式的一种磁电式转速传感器信号畸变的处理方法，包括如下步骤：
步骤1：磁电式转速传感器将转速音轮的转动速度转换为交流电压信号输出；
步骤2：使用示波器采集磁电式转速传感器输出的交流电压信号波形；本实施方式中，输出电压信号波形如图4所示；
步骤3：计算去掉交流电压信号波形畸变部分后，剩余波形的峰峰值Vout，本实施方式中，剩余波形的峰峰值Vout＝3-(-3)＝6(V)；
步骤4：根据峰峰值Vout构造双向限幅网络，并将该双向限幅网络并联接入磁电式转速传感器和转速表或转速采集设备之间；
所述双向限幅网络包括n个相同的二极管，即二极管D1～D n；
所述二极管数量n为满足以下条件的最大偶数：
a)0.3*n＞VLin；
b)0.7*n＜Vout；
其中，VLin为转速表或采集设备的最低输入电压。
且二极管最低工作频率应不低于磁电式转速传感器最高信号输出频率的1.2倍；
二极管反向截止耐压不低于磁电式转速传感器空载输出的最高信号电压。
本实施方式中，Vout＝6(V)，VLin＝1(V)，满足a)和b)两个关系式的二极管的数量n为6或8，选取8个硅整流二极管，型号为1N4007；
8个硅整流二极管按图5所示连接方法制作双向限幅网络，其中，双向限幅网络包括两个分支，每个分支中各有4个依次串联的二极管，双向限幅网络实物如图6所示，两个分支反向并联接入磁电式转速传感器和转速表或转速采集设备之间，如图7所示，其中，A端连接磁电式转速传感器线圈第一输出端，B端连接磁电式转速传感器线圈第二输出端。
步骤5：双向限幅网络将磁电式转速传感器输入的交流电压信号幅值限制到预设范围，并发送给转速表或转速采集设备：
步骤5.1：二极管D1～D n/2将磁电式转速传感器输出交流电压信号正半周的幅值限制在0到+VF，二极管D n/2～D n将磁电式转速传感器输出交流电压信号负半周的幅值限制在-VF到0，并发送给转速表；其中，2VF＝Vout，VF为二极管D1～D n/2的正向导通压降；
步骤5.2：双向限幅网络将限幅后的交流电压信号发送给转速表；
本实施方式中，经双向限幅网络将电压信号波形畸变部分"切"掉，剩下的电压信号波形成为准方波，如图8所示。
步骤6：转速表或转速采集设备根据限幅后交流电压信号频率计算出被测转子的转速。

Claims (1)

1.一种磁电式转速传感器信号畸变的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：磁电式转速传感器将转速音轮的转动速度转换为交流电压信号输出；
所述转速音轮为会引起磁电式转速传感器输出的电压信号畸变的非常规音轮；
步骤2：使用示波器采集磁电式转速传感器输出的交流电压信号波形；
步骤3：计算去掉交流电压信号波形畸变部分后，剩余交流电压信号波形的峰峰值Vout；
步骤4：根据峰峰值V out构造双向限幅网络，并将该双向限幅网络并联接入磁电式转速传感器和转速表之间；
步骤5：双向限幅网络将磁电式转速传感器输入的交流电压信号幅值限制到预设范围，并发送给转速表；
所述双向限幅网络包括n个相同的二极管，即二极管Dl～Dn，具体为：二极管Dl～Dn/2将磁电式转速传感器输出交流电压信号正半周的幅值限制在0到+VF，二极管Dn/2+1～Dn将磁电式转速传感器输出交流电压信号负半周的幅值限制在-VF～0，并发送给转速表；其中，2VF＝Vout，VF为二极管Dl～Dn/2的正向导通压降；
双向限幅网络包括n个相同的二极管，n为满足以下条件的最大偶数：
a)0.3*n>VLin；b)0.7*n<Vout；
其中，VLin为转速表的最低输入电压；
步骤6：转速表根据限幅后交流电压信号频率计算出被测转速音轮的转速；
所述二极管还具有如下特点：二极管最低工作频率不低于磁电式转速传感器最高信号输出频率的1.2倍：二极管反向截止耐压不低于磁电式转速传感器空载输出的最高信号电压。
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