一种转子轴向位移、转速及倾斜角度的径向集成测量方法与流程

文档序号:19457051发布日期:2019-12-20 20:05阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种转子轴向位移、转速及倾斜角度的径向集成测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)将标准测量条码(8)固定在待测转子(7)上,并随待测转子(7)一起运动,所述的标准测量条码(8)的表面展开图为两种不同反射率的材料(8a,8b)形成交替出现的等腰三角形,标准测量条码的接口处为矩形条码;

(2)在垂直于待测转子(7)轴线的平面内均匀布置多个光电传感器(9),光电传感器(9)在测试标准测量条码(8)上不同反射率的条码时输出高低电平;

(3)以光电传感器(9)所在的初始平面为基准平面,根据光电传感器(9)输出的信号进行信号微分、边缘检测及结果计算显示模块,同时得到待测转子的轴向位移、转速及倾斜角度;

所述的步骤(3)具体为:

当4个光电传感器(9a、9b、9c、9d)的中心与待测转子(7)轴心重合,且待测转子(7)的轴线与四个光电传感器(9)所在的平面垂直时,待测转子(7)与光电传感器(9)处于初始平面位置,此时待测转子(7)绕其轴线进行旋转时,四个光电传感器(9a、9b、9c、9d)输出相应的随时间变化的高低电平——光电传感器(9)对准强反射率条码(8b)时输出高电平,对准弱反射率条码(8a)时输出低电平;

定义脉冲宽度比率:

其中,t1是一个信号周期内的高电平持续时间,t2是所对应的方波信号周期;当待测转子(7)的轴向位置不发生变化时,rd为恒定值,当待测转子(7)产生轴向位移z时,rd变化为r′d,并且满足以下公式:

公式中的θ为等腰三角形的底角大小;w为等腰三角形底边长度;

当任意两个光电传感器(9)对应标准测量条码(8)上的弧长为l时,两个传感器之间的输出信号的相位差:

其中,%为取余数运算,n为弱反射率条码(8a)和强反射率条码(8b)的三角形条码总数量;

根据相邻两个光电传感器(9)相位差的变化量可以得到偏心距:

其中,r为标准测量条码(8)的半径;

如果光电传感器(9)所在平面的法线与待测转子(7)的轴心线具有一定的夹角α,通过两个相对光电传感器(9)的脉冲宽度比率可以计算转动轴的偏角正切值即倾斜角度:

其中,rda为其中一个光电传感器(9a)输出信号的脉冲宽度比率,rdc为另一个光电传感器(9c)输出信号的脉冲宽度比率;

根据光电传感器(9)输出信号的脉冲宽度比率,计算得待测转子(7)的轴向位移:

其中,rda,rdb,rdc,rdd分别为转子位移前四个光电传感器(9a,9b,9c,9d)输出信号的脉冲宽度比率;r'da,r'db,r'dc,r'dd分别为转子位移后四个光电传感器(9a,9b,9c,9d)输出信号的脉冲宽度比率;

待测转子(7)的转速n通过脉冲信号的周期进行计算,或者使用四个光电传感器(9)的计算结果进行平均的方法,计算公式为:

其中,t2a、t2b、t2c、t2d分别为四个光电传感器(9a,9b,9c,9d)输出信号的周期。

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