转速信号处理方法和系统与流程

1.本公开涉及热工自动控制领域，具体的，涉及一种转速信号处理方法和系统。


背景技术：

2.磁阻测量转速是一种常见的测速方法，由于磁阻传感器输出信号强，抗干扰性能好，可在烟雾、油气、水气等恶劣环境中使用，因此，磁阻测速系统，在我国工业生产中占有很大比例。通过测速齿轮确定转速是常见的测速方法之一，但由于有如测速齿轮的齿形等各种问题的存在，可能会导致信号过零时的谐波幅值超出门槛死区，进而导致转速跳变现象的发生，而转速发生跳变，会导转动机械(如汽轮机组)无法运行。


技术实现要素：

3.本公开的目的是提供一种转速信号处理方法和系统，以消除过零谐波，使得输入信号整形模块的转速信号为正弦波，从而避免转速发生跳变；并且第一电容不会导致能量的损耗，在测速齿轮转速较低时，能够避免信号的丢失。
4.为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种转速信号处理方法，包括：
5.在测速齿轮转动时，生成转速信号，其中，所述测速齿轮和磁阻式转速传感器相邻设置且间隔气隙阈值，所述磁阻式转速传感器与第一电容的两端连接；
6.通过所述第一电容，去除所述转速信号中的过零谐波，以校正所述转速信号，其中；
7.根据校正后的所述转速信号，生成方波信号，以对所述测速齿轮进行转速监测；
8.其中，所述第一电容的容量大小使得校正后的所述转速信号中不包含过零谐波。
9.可选地，所述根据校正后的所述转速信号，生成方波信号，包括：
10.按照预设的幅度阈值对校正后的所述转速信号进行削波处理，以生成第一波形信号；
11.对所述第一波形信号进行低通滤波处理，以生成第二波形信号；
12.去除所述第二波形信号中幅值小于门槛电平的部分，以生成第三波形信号；
13.将所述第三波形信号转换为方波信号。
14.可选地，所述将所述第三波形信号转换为方波信号，包括：
15.根据所述第三波形信号，确定电平信息；
16.在接收到控制器下发的选通信号的情况下，根据所述电平信息，生成方波信号，并将所述方波信号传输至所述控制器，其中，所述控制器用于监测测速齿轮转速。
17.可选地，所述第一电容的容量大小根据所述测速齿轮的额定转速、齿数、所述磁阻式转速传感器的线圈的直流阻抗确定。
18.可选地，通过以下方式确定所述第一电容的容量大小：
19.根据所述测速齿轮的额定转速、齿数、所述磁阻式转速传感器的线圈的直流阻抗，确定所述第一电容的理论容量；
20.若所述转速信号通过所述理论容量大小的第一电容，得到的校正后的所述转速信号包含过零谐波，且该过零谐波的幅值大于门槛电平，则按照预设的容量调整步长，在所述理论容量的基础上增大所述第一电容的大小，直至校正后的所述转速信号不包含过零谐波；
21.若所述转速信号通过所述理论容量大小的第一电容，得到的校正后的所述转速信号包含过零谐波，且该过零谐波的幅值小于所述门槛电平，则按照预设的容量调整步长，在所述理论容量的基础上减小所述第一电容的大小，直至校正后的所述转速信号不包含过零谐波。
22.可选地，所述测速齿轮为非渐开线齿轮或大模数齿轮，其中，所述大模数齿轮的齿轮模数大于模数阈值。
23.为了实现上述目的，本公开第二方面提供一种转速信号处理系统，包括：测速齿轮、磁阻式转速传感器、第一电容、信号整形模块、和控制器；
24.其中，所述测速齿轮和所述磁阻式转速传感器相邻设置且间隔气隙阈值，所述磁阻式转速传感器与所述第一电容的两端连接，用于在所述测速齿轮转动时，生成转速信号；
25.所述第一电容用于在所述测速齿轮转动时，去除所述转速信号中的过零谐波，以校正所述转速信号；
26.所述信号整形模块的输入端的第一端口、第二端口分别与所述第一电容的两端连接，用于根据校正后的所述转速信号，生成方波信号；
27.所述控制器用于接收所述方波信号，以对所述测速齿轮进行转速监测；
28.其中，所述第一电容的容量大小使得校正后的所述转速信号中不包含过零谐波。
29.可选地，所述信号整形模块包括依次连接的限幅模块、滤波模块、门槛电平模块以及信号转换模块；
30.所述限幅模块用于按照预设的幅度阈值对校正后的所述转速信号进行削波处理，以生成第一波形信号；
31.所述滤波模块用于对所述第一波形信号进行低通滤波处理，以生成第二波形信号；
32.所述门槛电平模块用于去除所述第二波形信号中幅值小于门槛电平的部分，以生成第三波形信号；
33.所述信号转换模块用于将所述第三波形信号转换为方波信号。
34.可选地，所述信号转换模块用于将所述第三波形信号转换为方波信号，包括：根据所述第三波形信号，确定电平信息；在接收到控制器下发的选通信号的情况下，根据所述电平信息，生成方波信号，并将所述方波信号传输至所述控制器，其中，所述控制器用于监测测速齿轮转速。
35.可选地，所述第一电容的容量大小根据所述测速齿轮的额定转速、齿数、所述磁阻式转速传感器的线圈的直流阻抗确定。
36.可选地，通过以下方式确定所述第一电容的容量大小：
37.根据所述测速齿轮的额定转速、齿数、所述磁阻式转速传感器的线圈的直流阻抗，确定所述第一电容的理论容量；
38.若所述转速信号通过所述理论容量大小的第一电容，得到的校正后的所述转速信
号包含过零谐波，且该过零谐波的幅值大于门槛电平，则按照预设的容量调整步长，在所述理论容量的基础上增大所述第一电容的大小，直至校正后的所述转速信号不包含过零谐波；
39.若所述转速信号通过所述理论容量大小的第一电容，得到的校正后的所述转速信号包含过零谐波，且该过零谐波的幅值小于所述门槛电平，则按照预设的容量调整步长，在所述理论容量的基础上减小所述第一电容的大小，直至校正后的所述转速信号不包含过零谐波。
40.可选地，所述测速齿轮为非渐开线齿轮或大模数齿轮，其中，所述大模数齿轮的齿轮模数大于模数阈值。
41.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
42.磁阻式转速传感器与第一电容的两端连接，在测速齿轮转动时，磁阻式转速传感器生成转速信号，通过第一电容对转速信号的频率进行选频，使得不在通频带范围的过零谐波被拦截，并对畸变的转速波形进行修复，使校正后的转速信号波形达到整形模块对输入信号要求的正弦波。并且磁阻式转速传感器和第一电容之间中没有电阻元件的实体，而电容本身不损耗能量，因此，在测速齿轮转速较低时，能够避免信号的丢失，进而确保转速监测的准确性。并且对原有设备改动较小，实施方便、可行性好。
43.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
44.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
45.图1是相关技术中的直线形齿轮与磁阻式转速传感器位置关系的示意图。
46.图2是相关技术中的发生跳变的转速信号波形图。
47.图3是相关技术中的并联电阻分压电路的示意图。
48.图4是本公开一示例性实施例提供的转速信号处理系统的结构框图。
49.图5是本公开一示例性实施例提供的第一电容和磁阻式转速传感器的线圈构成的电路等效的校正电路。
50.图6是本公开一示例性实施例提供的校正电路的输入电压和输出电压对应的波形图。
51.图7是本公开一示例性实施例提供的校正电路的幅频特性曲线。
52.图8是本公开一示例性实施例提供的校正电路的相频特性曲线。
53.图9是本公开一示例性实施例提供的信号整形模块的电路图。
54.图10是本公开一示例性实施例提供的转速信号处理方法的流程图。
55.附图标记说明
56.1测速齿轮
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2信号整形模块
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3控制器
57.21限幅模块
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22滤波模块
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23门槛电平模块
58.24信号转换模块
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4磁阻式转速传感器
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c1第一电容
59.c2第二电容
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r1第一电阻
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r2第二电阻
60.r3第三电阻
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r4第四电阻
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r5第五电阻
61.r6第六电阻
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r7第七电阻
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r8第八电阻
62.d1第一二极管
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d2第二二极管
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d3第三二极管
63.d4第四二极管
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u1比较器
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u2反相器
64.u3与非门
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11第一齿轮顶点
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12第二齿轮顶点
具体实施方式
65.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
66.磁阻式转速传感器中包括频率电压转换器，用于接收磁阻式转速传感器的输出频率脉冲信号，并把此频率脉冲信号转换成相应的直流电压信号而输出，即频率电压转换器相当于一个数模转换器。在获取到相应的直流电压后会将其作为转速信号输入调理电路，以将转速信号的正弦波转换成方波。
67.调理电路中的电容在时域范围内，具有积分作用，可以对转速信号波形的毛刺噪声进行滤除，然而对转速信号的频率的工作范围没有鉴别的作用。
68.因此，调理电路具有通用性，但对失真严重的波形无法进行修复，即输入的转速信号在其波形为正弦波或准正弦波时，调理电路可进行正常转换，而对带有过零谐波的转速波形则无法正常转换。但输入调理电路的转速信号波形中往往带有过零谐波，即磁阻式转速传感器输出的转速波形带有畸变。
69.图1是相关技术中的直线形齿轮与磁阻式转速传感器位置关系的示意图。如图1所示，直线形齿轮与磁阻式转速传感器4之间有一定距离(即存在气隙)。
70.以图1为例进行说明，当齿廓顶点(最高点)经过磁阻式转速传感器4的磁轭时，磁阻最小，磁通量达到最大值，磁通变化率为0，线圈的感应电动势为0，转速信号波形回到零点。由于直线齿顶部的厚度大于磁阻式转速传感器4的磁轭直径一倍多、致使信号波形由正半波到负半波过渡时不能迅速过零，在经过第一齿轮顶点11、第二齿轮顶点12的过渡期间，气隙会有一些微量变化，致使穿过线圈的磁通量变化，导致信号在零点附近形成谐波。当齿槽(最低点)经过磁阻式转速传感器4的磁轭时，由于齿槽宽度比齿顶的厚度小很多，通过磁阻式转速传感器4的时间较短，所以波形由负半波到正半波过渡时无过零迟滞现象。
71.当汽轮机转速较低时，转速信号幅值较小，轴振幅度也相对较小，磁阻式转速传感器4的气隙变化相对平稳，线圈磁通量波动不大，信号过零时产生的谐波幅值较低，没有突破测速模件的门槛值的峰峰值，比较器不会被误触发。因此，磁阻式转速传感器4的磁轭经过一个齿时，比较器只输出一个转速脉冲信号，即转速正常。
72.当汽轮机转速较高时(例如大于500转/分)，尤其是在升速时，转速信号的幅值随着齿轮转速的加快而增大，又如过临界转速、油膜涡动、轴系不对中等机械因素的影响，引起轴振动幅值增大，使磁阻式转速传感器4的气隙随着振动幅值而波动增大，线圈磁通量的波动跟着变大，使转速信号过零时的干扰谐波幅值进一步增高，如果每个转速波形出现一个或多个大于门槛值的峰峰值的谐波穿越门槛死区，就会误触发比较器输出一个或多个对应的转速脉冲，从而发生转速跳变，此时对应的转速信号的波形图可以如图2所示。如图2所示，转速信号波形过零时，由正到负过零缓慢，且伴有高频谐波，该高频谐波即为过零谐波。
73.目前，可通过以下方式解决转速跳变的问题：
74.(1)对测速齿轮进行更换或者对测速齿轮进行加工，将其齿形重新加工为渐开线齿形齿轮。
75.然而重新加工成渐开线型齿轮需要的工期时间长，影响汽轮机组投入运行；资金费用较高。另外，过零谐波的形成原因不只是直线形齿轮的单一因素，因而效果也难以保证。
76.(2)将磁阻式转速传感器改为电涡流传感器。
77.然而，除了需要配置电涡流传感器外，还需配置前置器，电涡流转速信号检测模件、端子单元等部件，资金费用高昂；另外，前置器的抗高温环境能力较差。
78.(3)在转速信号通道入口端并联电阻rx分流降压(如图3所示)，使过零谐波幅值降低至门槛死区内。为防止灵敏度损失过大，电阻rx的阻值通常要兼顾到磁阻式转速传感器的阻抗rs，一般情况下满足条件：rs的阻值远小于rx的阻值，其中，rl为负载。
79.然而，由于电阻rx是耗能元件，对过零谐波与信号同时降低幅值，使信号的有效部分损失大，导致低转速时信号较弱，容易造成低转速丢失，且该方法仅在过零谐波较小时有效，过零谐波较大时无效。
80.为了解决上述问题，本公开提供一种转速信号处理系统。
81.图4是本公开一示例性实施例提供的一种转速信号处理系统的结构框图。如图4所示，转速信号处理系统包括测速齿轮1、第一电容c1、信号整形模块2、控制器3、和磁阻式转速传感器4；
82.其中，测速齿轮1和磁阻式转速传感器4相邻设置且间隔气隙阈值，磁阻式转速传感器4与第一电容c1的两端连接，用于在测速齿轮1转动时，生成转速信号；
83.第一电容c1用于在测速齿轮1转动时，去除转速信号中的过零谐波，以校正转速信号；
84.信号整形模块2的输入端的第一端口、第二端口分别与第一电容c1的两端连接，用于根据校正后的转速信号，生成方波信号；
85.控制器3用于接收方波信号，以对测速齿轮1进行转速监测；
86.其中，第一电容c1的容量大小使得校正后的转速信号中不包含过零谐波。
87.示例性地，由磁阻式转速传感器4与第一电容c1构成的电路可以等效为图5所示的校正电路，其中，r为磁阻式转速传感器4的内阻。以时域的角度分析如下：以第一电容c1两端的电压作为响应，则图5中的校正电路对应的微分方程可以如公式(1)所示：
[0088][0089]
其中，u
s(t)
为转速信号(由频率脉冲信号转换成的相应的直流电压信号)，us即为感应电压，u
c1
为第一电容c1两端的电压，c为第一电容c1的容量大小，r为磁阻式转速传感器4的内阻，t为时间。
[0090]
对公式(1)求解可得：
[0091][0092]
其中，u0为输出电压，在数值上等同于第一电容c1两端的电压u
c1
。由公式(2)可得，若u
s(t)
是一个阶跃信号(相当于截取时间足够短的一段转速信号)，随着时间的增大，第一
电容c1两端的电压u
c1
趋近于感应电压us。
[0093]
若时间常数rc足够大，在外加阶跃信号时，第一电容c1两端的电压u
c1
缓慢上升，在时间常数rc远大于脉冲宽度时，第一电容c1两端的电压u
c1
较小，感应电压us主要降落在磁阻式转速传感器4的内阻r上，输出电压u0可通过下述公式(3)表示：
[0094][0095]
其中，i
c1
第一电容c1对应的电流。由公式(3)可知，感应电压us和输出电压u0近似地呈积分关系。积分时间越长，截止频率越低，校正电路感应电压us和输出电压u0的波形如图6所示。如图6所示，u
s(t)
的波形经校正电路后，得到的输出电压u0的信号波形的异常突变部分变得平滑，混入u
s(t)
的波形中的毛刺脉冲持续时间越短，得到的积分量就越小，毛刺脉冲可以得到有效抑制。
[0096]
以频域的角度分析如下，校正电路的传递函数a(jω)可以如公式(4)所示：
[0097][0098]
其中，c为第一电容c1的容量，r为磁阻式转速传感器4的内阻，f为感应电压变化的频率，ω为角频率，|a(jω)|为电路幅频，为电路相频。
[0099]
由公式(4)可得电路幅频|a(jω)|对应的公式(5)为：
[0100][0101]
根据公式(5)可以得到，如图7所示的等效电路的幅频特性曲线。由图7可以确定，随着频率f的增加，|a(jω)|逐渐平滑衰减，即逐渐平滑衰减。
[0102]
由公式(4)可得电路相频对应的公式(6)为：
[0103][0104]
由公式(6)可以得到，如图8所示的等效电路的相频特性曲线。由图8可以确定，随着频率f的增加，第一电容c1两端的电压u
c1
滞后于感应电压us的相角差越大，图7中的f0为校正电路通频带的截止频率。其中，f＝f0时，若f＜f0，则频率在通频带内。
[0105]
因此，等效电路有相移作用，最大滞后可达90
°
，此时输出电压u0幅值也衰减为0，正常的感应电压us的信号的频率都在通频带之内，通过校正电路时几乎不受影响，而过零谐波则会受到强烈抑制，相移作用使畸变的波形得到校正。即在频域内，第一电容c1能够对转速脉冲的频率及波形进行精准控制。
[0106]
也即通过第一电容c1的设置，可对转速信号的频率进行选择，频率在通频带范围的信号可以通过，不加限制，对不在通频带范围内的信号则不允许通过，而过零谐波的频率超出了允许通过的通频带范围，因此，过零谐波被拦截。并对畸变的转速信号波形进行校正，使其恢复到正弦波。
[0107]
其中，第一电容c1与信号整形模块2连接，相当于在等效电路中的第一电容c1与负载并联。带负载后通频带增益有所降低，而截止频率f0在带负载后升高，即校正电路通频带增益及截止频率要随负载而变化。结合公式(5)和公式(6)可得，能够影响和|a(ω)|的可控量包括第一电容c1的容量大小，即第一电容c1的大小与转速失真程度相关联。因此，可通过控制第一电容c1的容量大小，使得校正后的转速信号中不包含过零谐波。
[0108]
并且第一电容c1本身不消耗能量，校正电路中的电阻可以借助磁阻式转速传感器4线圈的内阻r，即实际电路中可以没有电阻元件的实体，因此，校正电路可对过零谐波起到矫正作用，而不损耗能量。
[0109]
示例性地，在图4所示的平面方向中，信号整形模块2的输入端的第一端口为上侧端，第二端口为下侧端。而方波相对于正弦波在传输过程中更加稳定，因此，可通过信号整形模块2将转速信号转换为方波信号。控制器3可以为微控制器(mcu，microcontroller unit)，用于接收方波信号，以对测速齿轮1进行转速监测，可将方波信号转变成数字量，经i/o总线将数字量送到汽轮机电液调节系统(deh)中，进而对汽轮机进行控制；还可以经过i/o总线将数字量送到汽动给水泵汽轮机电液控制系统(meh)，汽轮机保护装置或者就地转速仪，以进行相应的控制操作。
[0110]
磁阻式转速传感器与第一电容的两端连接，在测速齿轮转动时，磁阻式转速传感器生成转速信号，通过第一电容对转速信号的频率进行选频，使得不在通频带范围的过零谐波被拦截，并对畸变的转速波形进行修复，使校正后的转速信号波形达到整形模块对输入信号要求的正弦波。并且磁阻式转速传感器和第一电容之间中没有电阻元件的实体，而电容本身不损耗能量，因此，在测速齿轮转速较低时，能够避免信号的丢失，进而确保转速监测的准确性。并且对原有设备改动较小，实施方便、可行性好。
[0111]
可选地，信号整形模块2可包括依次连接的限幅模块21、滤波模块22、门槛电平模块23、以及信号转换模块24；
[0112]
限幅模块21用于按照预设的幅度阈值对校正后的转速信号进行削波处理，以生成第一波形信号；
[0113]
滤波模块22用于对第一波形信号进行低通滤波处理，以生成第二波形信号；
[0114]
门槛电平模块23用于去除第二波形信号中幅值小于门槛电平的部分，以生成第三波形信号；
[0115]
信号转换模块24用于将第三波形信号转换为方波信号。
[0116]
示例性地，预设的幅度阈值可以被预先设置，例如，可以被设置为10v，限幅模块21在接收到校正后的转速信号的情况下，可以将该信号中超过
±
10v电压范围的部分削去，保留该信号在20vp-p峰峰值内的部分，以生成第一波形信号。如此，对输入的信号进行预处理，可以确保信号的稳定性，降低信号失真度。
[0117]
经过削波后的第一信号可通过滤波模块22进行低通滤波处理，滤除高频噪声，以生成滤波后的第二波形信号。门槛电平模块23可用于去除第二波形信号中幅值小于门槛电平的部分，以生成第三波形信号，如此，可以避免噪声带来的干扰。信号转换模块24可用于将第三波形信号转换为方波信号，因方波信号传输更加稳定，故可通过波形转换确保信号的稳定性。
[0118]
可选地，限幅模块21可包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一二极管d1、第二二极管
d2、第三二极管d3和第四二极管d4；
[0119]
第一电阻r1的第一端与第一端口连接，第一电阻r1的第二端与第一二极管d1的正极、第二二极管d2的负极连接形成第一交汇点，第一二极管d1的负极连接第一直流电源的正极，第二二极管d2的正极连接第一直流电源的负极；
[0120]
第二电阻r2的第一端与第二端口连接，第二电阻r2的第二端与第三二极管d3的正极、第四二极管d4的负极连接形成第二交汇点，第三二极管d3的负极连接第一直流电源的正极，第四二极管d4的正极连接第一直流电源的负极。
[0121]
示例性地，第一电阻r1和第二电阻r2用于限制浪涌电流，在图9所示的平面方向中，第一电阻r1的第一端为左侧端、第二端为右侧端；第二电阻r2的第一端为左侧端、第二端为右侧端。第一直流电源的大小可以为10v，第一二极管d1的负极、第三二极管d3的负极可与10v直流电源的正极连接、第二二极管d2的正极、第四二极管d4的正极可与10v直流电源的负极连接。第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第四二极管d4组成的回路可用于削波，以确保信号的稳定性，降低信号失真度。
[0122]
可选地，滤波模块22可包括第二电容c2，第二电容c2的第一端与第一交汇点连接，第二电容c2的第二端与第二交汇点连接。
[0123]
示例性地，在图9所示的平面方向中，第二电容c2的第一端为上侧端、第二端为下侧端。再例如，滤波模块22还可以为rc滤波电路。
[0124]
可选地，门槛电平模块23可包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7和第八电阻r8；
[0125]
第三电阻r3的第一端和第二电容c2的第一端连接，第三电阻r3的第二端和第五电阻r5、第七电阻r7的第一端连接，第五电阻r5的第二端接地；
[0126]
第四电阻r4的第一端和第二电容c2的第二端连接，第四电阻r4的第二端和第六电阻r6、第八电阻r8的第一端连接，第六电阻r6的第二端接地，第八电阻r8的第二端连接第二直流电源的正极。
[0127]
示例性地，在图9所示的平面方向中，第三电阻r3的第一端为左侧端、第二端为右侧端；第四电阻r4的第一端为左侧端、第二端为右侧端；第五电阻r5的第一端为上侧端、第二端为下侧端；第六电阻r6的第一端为下侧端、第二端为上侧端；第七电阻r7的第一端为左侧端、第二端为右侧端；第八电阻r8的第一端为左侧端、第二端为右侧端。其中，第二直流电源的大小可以为5v。
[0128]
第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7和第八电阻r8连接后可以形成如图9中门槛电平模块23中所示的门槛电平电路。可通过对第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7和第八电阻r8阻值的选择，形成如门槛电平为
±
150mv的门槛电平电路。如此，可将第二波形信号中幅值低于
±
150mv幅值的部分去除，以避免噪声带来的干扰。
[0129]
可选地，信号转换模块24可用于通过以下方式将第三波形信号转换为方波信号：
[0130]
根据第三波形信号，确定电平信息；在接收到控制器3下发的选通信号的情况下，根据电平信息，生成方波信号，并将方波信号传输至控制器3，其中，控制器用于监测测速齿轮转速。
[0131]
具体地，信号转换模块24可包括比较器u1、反相器u2和与非门u3，比较器u1的正输
入端与第五电阻r5、第七电阻r7的第一端连接，比较器u1的负输入端与第六电阻r6、第八电阻r8的第一端连接，比较器u1的输出端与第七电阻r7的第二端连接，比较器u1用于根据第三波形信号，确定电平信息；
[0132]
反相器u2的输入端与控制器3连接，反相器u2的输出端与与非门u3的第一输入端连接，反相器u2用于在接收到控制器3下发的选通信号时，输出导通信号；与非门u3的第二输入端与比较器u1的输出端连接，与非门u3的输出端与控制器3连接，与非门u3用于在接收到导通信号的情况下，根据电平信息，生成方波信号，并将方波信号传输至控制器3。
[0133]
示例性地，比较器u1可以是型号为lm311的运算放大器。当正输入端(lm311运算放大器的第二引脚)的电压大于负输入端(lm311运算放大器的第三引脚)的电压时，比较器u1的输出端(lm311运算放大器的第七引脚)输出高电平；当正输入端的电压小于负输入端的电压时，比较器u1的输出端输出低电平，其中，lm311运算放大器的第一引脚接地，其中的高电平和低电平即为电平信息。
[0134]
在图9所示的平面方向中，与非门u3的第一输入端为左下端，与非门u3的第二输入端为左上端，第二端用于接收比较器u1输出端发送的电平信息，第一端用于接收反相器u2的输出端发送的导通信号。反相器u2可以为型号为74hc14的芯片，与非门u3可以为型号为74hc00的芯片。反相器u2和与非门u3提供了一个选通功能。无选通信号时，与非门u3输出端不输出信号，在控制器准备从现场处理数据和计数时，控制器发出选通信号，则可通过反相器u2的输出端发送的导通信号为与非门u3开门，比较器u1输出端发送的电平信息可通过与非门u3，生成ttl电平的数字信号(方波信号)，并将该数字信号输入至控制器。
[0135]
可选地，第一电容c1的容量大小可根据测速齿轮1的额定转速、齿数、磁阻式转速传感器4的线圈的直流阻抗确定。
[0136]
具体地，可以通过以下方式确定第一电容c1的容量大小：
[0137]
根据测速齿轮1的额定转速、齿数、磁阻式转速传感器4的线圈的直流阻抗，确定第一电容c1的理论容量；
[0138]
若转速信号通过理论容量大小的第一电容c1，得到的校正后的转速信号包含过零谐波，且该过零谐波的幅值大于门槛电平，则按照预设的容量调整步长，在理论容量的基础上增大第一电容c1的大小，直至校正后的转速信号不包含过零谐波；
[0139]
若转速信号通过理论容量大小的第一电容c1，得到的校正后的转速信号包含过零谐波，且该过零谐波的幅值小于门槛电平，则按照预设的容量调整步长，在理论容量的基础上减小第一电容c1的大小，直至校正后的转速信号不包含过零谐波。
[0140]
示例性地，可通过公式(7)确定第一电容c1的理论容量c0：
[0141][0142]
其中，f0为截止频率，c0为第一电容c1的理论容量，r为磁阻式转速传感器4的内阻，即线圈的直流阻抗。其中，截止频率f0可通过公式(8)确定：
[0143][0144]
其中，n为测速齿轮1被测轴的额定转速，单位为转/分，z为测速齿轮1的齿数。
[0145]
然而，实际应用过程中信号可能受到转速通道中的分布参数、环境温度、气隙波动
大小、信号整形模块2的等效阻抗大小等诸多因素的影响。例如，第一电容c1的容量大小和气隙波动大小正相关，信号整形模块2的等效阻抗大小和第一电容c1的容量大小负相关。
[0146]
因此，为了确保第一电容c1的容量大小使得转速信号中不包含过零谐波，可将理论容量c0作为一个基础值，在理论容量c0的基础上，对第一电容c1的容量大小进行调整。
[0147]
例如，可以在确定转速信号通过理论容量大小的第一电容c1，得到的校正后的转速信号包含过零谐波的情况下，若过零谐波的幅值大于门槛电平，则以理论容量为基准，控制第一电容c1的大小按照预设的容量调整步长增大，若在增大的过程中，过零谐波消失，则停止调整；或者在增大的过程中，过零谐波的幅值降低至门槛电平以下，则可控制容量调整步长减小，并控制第一电容c1的大小减小，以使得过零谐波的频率不断变小，使得校正后的转速波形中不再包含过零谐波。
[0148]
可以在确定转速信号通过理论容量大小的第一电容c1，得到的校正后的转速信号包含过零谐波的情况下，若过零谐波的幅值小于门槛电平，则以理论容量为基准，控制第一电容c1的大小按照预设的容量调整步长减小，直至过零谐波消失，停止调整。
[0149]
一台汽轮机可装有多个磁阻式转速传感器4，不同传感器的线圈阻抗存在差异，因此，每个磁阻式转速传感器4的阻值要逐个测量；对应的第一电容c1的容量大小要分别确定。
[0150]
可选地，测速齿轮1可以为非渐开线齿轮或大模数齿轮。
[0151]
其中，大模数齿轮的齿轮模数大于模数阈值，模数阈值可以被预先设置，例如，可以被设置为4。非渐开线齿轮可以为如图1所示的直线形齿轮。
[0152]
基于同一发明构思，本公开还提供一种转速信号处理方法。图10是本公开一示例性实施例提供的转速信号处理方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括s101至s103。
[0153]
s101，在测速齿轮转动时，生成转速信号。
[0154]
其中，测速齿轮和磁阻式转速传感器相邻设置且间隔气隙阈值，磁阻式转速传感器与第一电容的两端连接。
[0155]
s102，通过第一电容，去除转速信号中的过零谐波，以校正转速信号。
[0156]
s103，根据校正后的转速信号，生成方波信号，以对测速齿轮进行转速监测。
[0157]
其中，第一电容的容量大小使得校正后的转速信号中不包含过零谐波。
[0158]
磁阻式转速传感器与第一电容的两端连接，在测速齿轮转动时，磁阻式转速传感器生成转速信号，通过第一电容对转速信号的频率进行选频，使得不在通频带范围的过零谐波被拦截，并对畸变的转速波形进行修复，使校正后的转速信号波形达到整形模块对输入信号要求的正弦波。并且磁阻式转速传感器和第一电容之间中没有电阻元件的实体，而电容本身不损耗能量，因此，在测速齿轮转速较低时，能够避免信号的丢失，进而确保转速监测的准确性。并且对原有设备改动较小，实施方便、可行性好。
[0159]
可选地，在s103中，根据校正后的转速信号，生成方波信号，可包括：
[0160]
按照预设的幅度阈值对校正后的转速信号进行削波处理，以生成第一波形信号；
[0161]
对第一波形信号进行低通滤波处理，以生成第二波形信号；
[0162]
去除第二波形信号中幅值小于门槛电平的部分，以生成第三波形信号；
[0163]
将第三波形信号转换为方波信号。
[0164]
如此，对信号进行削波的预处理，可确保信号的稳定性，降低信号失真度。对第一
波形信号进行低通滤波处理可滤除高频噪声。去除第二波形信号中幅值小于门槛电平的部分，可以避免噪声带来的干扰。而方波信号传输更加稳定，故可通过波形转换确保信号传输的稳定性。
[0165]
可选地，将第三波形信号转换为方波信号，可包括：
[0166]
根据第三波形信号，确定电平信息；
[0167]
在接收到控制器下发的选通信号的情况下，根据电平信息，生成方波信号，并将方波信号传输至控制器。
[0168]
其中，控制器用于监测测速齿轮转速。
[0169]
可选地，第一电容的容量大小可根据测速齿轮的额定转速、齿数、磁阻式转速传感器的线圈的直流阻抗确定。
[0170]
具体地，可通过以下方式确定第一电容的容量大小：
[0171]
根据测速齿轮的额定转速、齿数、磁阻式转速传感器的线圈的直流阻抗，确定第一电容的理论容量；
[0172]
若转速信号通过理论容量大小的第一电容，得到的校正后的转速信号包含过零谐波，且该过零谐波的幅值大于门槛电平，则按照预设的容量调整步长，在理论容量的基础上增大第一电容的大小，直至校正后的转速信号不包含过零谐波；
[0173]
若转速信号通过理论容量大小的第一电容，得到的校正后的转速信号包含过零谐波，且该过零谐波的幅值小于门槛电平，则按照预设的容量调整步长，在理论容量的基础上减小第一电容的大小，直至校正后的转速信号不包含过零谐波。
[0174]
如此，可确保确定出的第一电容的容量大小的准确性。
[0175]
可选地，测速齿轮可以为非渐开线齿轮或大模数齿轮。
[0176]
其中，大模数齿轮的齿轮模数大于模数阈值。
[0177]
关于上述实施例中的方法，其中各个步骤的具体方式已经在有关系统的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
[0178]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0179]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0180]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。