CN117686731A - 基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法及系统，通过设置转速信号的上下边界，根据边界值找出转速信号的每个脉冲所在的位置，根据相邻脉冲的位置差值和采样频率计算相邻两个脉冲之间的时间，从而实现了计算旋转机械的实时转速的功能。本发明避免了旋转机械的转速发生变化，比如升速或者降速的时候，传统方法计算的转速不能实时反映旋转机械的转速变化情况的问题，在保证实时性的前提下提高了转速计算的准确性。本发明对硬件的要求低，适用于各种需要监控旋转机械的实时转速的应用场合，具有更广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于旋转机械技术领域，具体涉及基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法及系统。
背景技术
旋转机械的实时转速是指旋转机械在一个工作循环中每一瞬时的转速。实时转速能综合反映旋转机械的工作状态、工作质量，以及影响旋转机械的故障情况，因此实时转速在旋转机械故障诊断和闭环反馈控制等方面得到了广泛应用。
传统计算旋转机械的转速的方法是通过数每秒中的脉冲信号计算的，但这种计算方法所计算的转速不准确，特别是旋转机械的转速发生变化，比如升速或者降速的时候，传统方法计算的转速不能实时反映旋转机械的转速的变化情况，难以同时满足高精度和实时性的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法及系统，用于实时计算旋转机械的转速。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法，包括以下步骤：
S1：获取旋转机械的转速信号；
S2：设置转速信号的边界值，将幅值超出边界值的转速信号赋值为边界值；
S3：根据边界值找出转速信号的每个脉冲所在的位置；
S4：根据相邻脉冲的位置差值和采样频率计算相邻脉冲间隔的时间；
S5：根据相邻脉冲间隔的时间计算旋转机械的实时转速。
按上述方案，所述的步骤S2中，具体步骤为：设置转速信号的上边界，将转速信号超出上边界的信号值赋值为上边界值。
按上述方案，所述的步骤S2中，具体步骤为：设置转速信号的下边界，将转速信号超出下边界的信号值赋值为下边界值。
进一步的，所述的步骤S3中，具体步骤为：
若转速信号的幅值Xm=1且Xm-1<1，m=1,2,……,n，记录Xm的位置m作为转速信号的脉冲所在位置；
将脉冲所在位置m组成向量r。
进一步的，所述的步骤S3中，具体步骤为：
若转速信号的幅值Xm=1且Xm+1<1，m=1,2,……,n，记录Xm的位置m作为转速信号的脉冲所在位置；
将脉冲所在位置m组成向量r。
按上述方案，所述的步骤S4中，具体步骤为：将向量r中相邻的两个数相减，再除以采样频率fs，得到相邻脉冲间隔的时间t。
按上述方案，所述的步骤S5中，具体步骤为：用60除以相邻脉冲间隔的时间t得到旋转机械的实时转速，并组成向量q。
进一步的，还包括以下步骤：计算向量q的均值得到旋转机械每秒的转速。
一种计算机存储介质，其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法。
一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算系统，该系统包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该系统实现一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法的步骤。
本发明的有益效果为：
1.本发明的基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法及系统，通过设置转速信号的上下边界，根据边界值找出转速信号的每个脉冲所在的位置，根据相邻脉冲的位置差值和采样频率计算相邻两个脉冲之间的时间，从而实现了计算旋转机械的实时转速的功能。
2.本发明避免了旋转机械变速时计算转速不准确的问题，在保证实时性的前提下提高了转速计算的准确性。
3.本发明对硬件的要求低，适用于各种需要监控旋转机械的实时转速的应用场合，具有更广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图。
图2是本发明实施例的转速信号图。
图3是本发明实施例的转速信号上下边界设置图。
图4是本发明实施例的实时转速图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
参见图1，本发明实施例的一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法，包括以下步骤：
设i为位置序号，获取旋转机械的原始转速信号Xi，i=1,2,……,n，并绘制信号幅值-时间曲线图，参见图2。
将原始转速信号中幅值大于的1的数值改为1、幅值小于-1的数值改为-1，得到处理后的转速信号数据，参见图3。
记录处理后的转速信号中满足Xm=1且Xm-1<1的数据的位置m，m=1,2,……,n；并组成向量r。
将向量r中相邻两个分量相减，并除以采样频率fs=2000Hz，得到两个转速信号脉冲间隔的时间t。
用60除以时间间隔t得到实时转速，组成向量q，如图4所示。
实施例2
根据位置m组成的向量r如表1所示：
表1 向量r
计算r1和r2两个相邻转速信号脉冲间隔的时间t1：
t1=(r1-r2)/fs=（14336-13264）/2000=0.536s；
以此类推，计算每两个相邻转速信号脉冲间隔的时间tm；计算m=1时旋转机械的实时转速q1：
q1=60/t1=60/0.536=111.9r/min；
以此类推，计算每个位置旋转机械的实时转速qm，组成向量q如表2所示：
表2 向量q
最后计算向量q的均值得到旋转机械每秒的转速。试验结果表明本发明能够有效计算出旋转机械的实时转速。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：获取旋转机械的转速信号；
S2：设置转速信号的边界值，将幅值超出边界值的转速信号赋值为边界值；
S3：根据边界值找出转速信号的每个脉冲所在的位置；
S4：根据相邻脉冲的位置差值和采样频率计算相邻脉冲间隔的时间；
S5：根据相邻脉冲间隔的时间计算旋转机械的实时转速。
2.根据权利要求1所述的一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体步骤为：设置转速信号的上边界，将转速信号超出上边界的信号值赋值为上边界值。
3.根据权利要求1所述的一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体步骤为：设置转速信号的下边界，将转速信号超出下边界的信号值赋值为下边界值。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法，其特征在于：所述的步骤S3中，具体步骤为：
若转速信号的幅值Xm=1且Xm-1<1，m=1,2,……,n，记录Xm的位置m作为转速信号的脉冲所在位置；
将脉冲所在位置m组成向量r。
5.根据权利要求2或3所述的一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法，其特征在于：所述的步骤S3中，具体步骤为：
若转速信号的幅值Xm=1且Xm+1<1，m=1,2,……,n，记录Xm的位置m作为转速信号的脉冲所在位置；
将脉冲所在位置m组成向量r。
6.根据权利要求1所述的一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法，其特征在于：所述的步骤S4中，具体步骤为：将向量r中相邻的两个数相减，再除以采样频率fs，得到相邻脉冲间隔的时间t。
7.根据权利要求1所述的一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法，其特征在于：所述的步骤S5中，具体步骤为：用60除以相邻脉冲间隔的时间t得到旋转机械的实时转速，并组成向量q。
8.根据权利要求7所述的一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法，其特征在于：还包括以下步骤：计算向量q的均值得到旋转机械每秒的转速。
9.一种计算机存储介质，其特征在于：其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行如权利要求1至权利要求8中任意一项所述的一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法。
10.一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算系统，其特征在于：该系统包括处理器和存储器，其特征在于：所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该系统实现如权利要求1至权利要求8中任意一项所述的一种基于识别信号边界阈值的旋转机械转速计算方法的步骤。
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