[发明专利]基于静电传感器阵列和数据融合的转速测量装置及方法

权利要求书

1.一种静电传感器阵列和数据融合的转速测量装置，其特征在于，所述静电传感器阵列和数据融合的转速测量装置的组成：静电传感器（1）均匀分布在被测旋转部件边缘外围组成静电传感器阵列，感应所在位置处旋转部件的转动信息；每个静电传感器（1）表面涂覆电极绝缘材料（3），由电极绝缘材料（3）与金属屏蔽壳（4）绝缘；每个静电传感器（1）的输出都通过信号线与信号调理单元（5）连接，信号调理单元（5）通过信号处理单元（6）与微处理器系统（7）连接。

2.根据权利要求1所述静电传感器阵列和数据融合的转速测量装置，其特征在于，所述信号处理单元的输出连接至微处理器系统（7）的互相关分析模块连接。

3.根据权利要求1或2所述静电传感器阵列和数据融合的转速测量装置，其特征在于，所述微处理器系统包括串联的互相关分析模块、转速计算模块和数据融合模块。

4.根据权利要求1所述静电传感器阵列和数据融合的转速测量装置，其特征在于，所述静电传感器为细条状的静电电极，在转轴截面转动方向，电极宽度取决于被测旋转部件的尺寸和所采用静电电极个数，取值为1-5mm；在转轴的轴向，电极长度为10-30mm。

5.根据权利要求1所述静电传感器阵列和数据融合的转速测量装置，其特征在于，所述静电传感器阵列根据被测旋转部件大小差异、转速测量精度高低相应的调整静电电极个数为2至8个电极，2至8个静电电极足以满多种应用场合。

6.根据权利要求4所述静电传感器阵列和数据融合的转速测量装置，其特征在于，所述细条状静电电极由不锈钢或铜片制成，电极绝缘材料由聚氯乙烯、环氧树脂或聚基酰胺制成。

7.根据权利要求1所述静电传感器阵列和数据融合的转速测量装置，其 特征在于，所述金属屏蔽壳由不锈钢或铜制成，并将全部电极屏蔽，防止外界因素对静电传感器阵列的干扰。

8.一种静电传感器阵列和数据融合的转速测量装置的转速测量方法，其特征在于，利用静电传感器阵列感应所在位置处旋转部件的转动信息，该转动信息代表着不同位置的静电信号，静电信号通过信号调理单元（5）进行放大、滤波后，经信号处理单元（6）送入微处理器系统（7），由互相关分析模块、转速计算模块和数据融合模块对静电信号进行多路相关分析、转速计算并进行数据融合，最终得到被测旋转部件的转速，其中，当静电传感器阵列的静电电极个数为n时，信号多路相关分析计算转速模型如下： 

其中， 为旋转部件转动的平均线速度，n为电极个数，L为相邻两电极中心之间的弧长；X_i(k)，X_j(k) (k=0,1,2,…,N-1, …,N+M-1；i, j=1,2,…,n)分别表示等间隔离散化的静电信号X_i(t)和X_j(t)，N为采样点数，M 为延时点数的最大值；τ_ij为相关函数的渡越时间，即被测旋转部件从电极i转到电极j的时间；m（m=0,1,…,M）为对应于延时τ_ij的延时点数。R_ij(m) (i, j=1,2,…,n)为X_i(k)和X_j(k)的归一化互相关函数，r_ij为互相关系数，即R_ij(m)的峰值高度； v_ij为由第i个和第j个静电电极信号所得的线速度。 

9.根据权利要求8所述静电传感器阵列和数据融合的转速测量装置的转速测量方法，其特征在于，所述利用多路相关计算的结果分析得到被测部件的正向或反向的旋转方向。