一种实现转速信号高精度实时测量的方法与流程

本发明涉及一种飞机发动机转速测量领域，具体涉及一种实现转速信号高精度实时测量的方法。

背景技术：

将发动机转速信号转换成数字信号这类转换器，在试验室标准转速条件均满足技术要求(一般误差为0.5％)，但装机后会出现数据跳变现象。飞机上转速误差要求为0.3％，对数据平稳性要求更高。

通过主机提供飞参数据分析和外场排故后的总结，已确认造成机上转速数据不稳的主要原因有：1、转速信号受整机环境干扰。2、低转速时转速传感器转子转动不均匀造成输出信号不稳定。这类产品在处理这个问题采用的办法为：1、在输入端用滤波电路对信号进行滤波，消除超测量范围的干扰信号。2、通过软件算法进行滤波处理。软件算法滤波除理的措施中主要措施为：1、设定一个测量范围的门限，将超过这个门限的数据全部丢掉，不将其纳以后的计算。2、设定一个数据大小变化门限和一个数据大小超变化门限个数的判断门限，超该门限数据将进行多次判断，超过判断门限设定的数据个数时认为数据有效，该数据被认为有效数据，否则为无效数据。3、将多个数据进行算术平均使数据能平稳反应发动机转速的真实情况。

从上面软件的这些算法中个以看出，实现这些算法的基础均是建立需在一定时间(采集时间处理时必须小于主机所要求的通讯周期，通常产品的更新周期为200ms)内采集多个数据的基础上，但从配套这些产品所采集的转速信号频率均很低，例如xz-29转速/桨距位置信号处理机采集gzt-3转速传感器的信号36000r/min时频率为75.517hz；xz-26转速信号转换器采集gzt-2a转速传感器的信号100％(2500r/min)转速时频率为hz，xz-15转速信号转换器采集gz-15转速传感器的信号100％(4200r/min)转速时频率为70hz。以gzt-2a转速传感器信号为例，100％转速时采集一个数据需12ms，70％转速时采集一个数据需17.14ms,60％转速时采集一个数据需20ms，40％转速时采集一个数据需30ms，20％转速时采集一个数据需60ms。也就是说在不考虑处理时间的情况下，转速70％以上才能在更新周期内采集10个以上的数据，在丢掉最大、最小数据和坏数据后，能用来平均平滑处理的数据就更少了，因为数据个数少使得数据求平均的效果大降低。60％以下转速在保证更新率的前提下只能做去掉最大最大、最小数据和坏数据，不能做平均处理。

技术实现要素：

本发明的目的即在于克服现有技术不足，目的在于提供一种实现转速信号高精度实时测量的方法，解决现有飞机发动机转速信号实时测量不精确的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种实现转速信号高精度实时测量的方法，将发动机转速信息通过传感器传发送进行转速测量，所述传感器通过三相信号传送，三相信号两两相交部分形成相位差，将每相交流信号转换成方波信号，先将每相信号两两相与，将与后得到的信号进行或运算，就得到时了一个三倍于原信号频率的方波信号。

进一步的，所述运算表达式为(a·b)+(c·b)+(a·c)，a、b、c分别指三相方波信号。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

一种实现转速信号高精度实时测量的方法，克服了传感器每项之间输出幅值有差弃的问题，同样成功实现信号倍频。利用了传感器本身特性，不会对信号测量造成延时，以gzt-2a转速传感器信号为例，在70％车速时可以采集30个数据以上，30％转速以上都可以取10个以上的数据。这样可缓解软件处理数据量不够的问题，在保证更新率的条件下，让数据更平稳满足高精度的使用要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明传感器得到的三相波形图的结构示意图；

图2为本发明论证1的仿真电路示意图；

图3为本发明论证1的仿真波形图1；

图4为本发明论证1的仿真波形图2；

图5为本发明论证2中正弦波转换成方波的分析图；

图6为本发明论证2的仿真电路示意图；

图7为本发明论证2的仿真波形示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1-7所示，本发明一种实现转速信号高精度实时测量的方法，将发动机转速信息通过传感器传发送进行转速测量，所述传感器通过三相信号传送，三相信号两两相交部分形成相位差，将每相交流信号转换成方波信号，先将每相信号两两相与，将与后得到的信号进行或运算，就得到时了一个三倍于原信号频率的方波信号。所述运算表达式为(a·b)+(c·b)+(a·c)，a、b、c分别指三相方波信号。

论证方案一

通过研究转速传感器发现，传感器输出的三相交流信号，每相相位差120°如图1所示，通过波形图观察可以发现经过半波整流后三相交流信号的合成交流电压其交流成分基波频率是每相交流信号的3倍。

在这个理论基础上，进行了软件仿真仿真电路如图2所示，通过仿真波形图(图3)可以看到信号已被三倍频，其原理可行。在软件仿真成功的情况下，用面包板搭接了一个与软件仿真电路一致的电路，通过示波器观察其波形(图4)。通过波形图发现倍频后的信号周期间零电位不一致，而且转速越高差弃越大，这样会造成后级电路无法处理，通过分析造成这种现象的原因是由于传感器输出每相信号的幅值有差弃造成，但传感器输出的每相信号幅值不可能完全一致。因此此种方法不可行。

论证方案二

找到不可能的原因是传感器每相幅值有偏差所致，那么能不能找到一个可以避免受幅值影响的办法呢？通过反复观察传感器的三相信号发现，三相信号两两相交的部分(如图1中的阴影部分)在一个信号周期内正负半周各有三个。如果能将三相信号两两相交部分转换成信号波形，那么就可以得到一个三倍频的信号。

通过图1可以看出，三相信号两两相交部分是信号的相位差形成，信号的相位差是传感器特性所决定的，不受外界因素影响，因此我将每相交流信号转换成方波信号用图示法分析(图5所示)，先将每相信号两两相与，将与后得到的信号进行或运算，就得到时了一个三倍于原信号频率的方波信号,运算表达式为(a·b)+(c·b)+(a·c)。

为验证其原理，我又进行了仿真，仿真电路如图6所示，仿真结果见图7，就得到时了一个三倍于原信号频率的方波信号。

结论

方案二优于方案一，克服了传感器每项之间输出幅值有差弃的问题，同样成功实现信号倍频。采用方案二这种倍频方法，利用了传感器本身特性，不会对信号测量造成延时，以gzt-2a转速传感器信号为例，在70％车速时可以采集30个数据以上，30％转速以上都可以取10个以上的数据。这样可缓解软件处理数据量不够的问题，在保证更新率的条件下，让数据更平稳满足用户的使用要求。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。