[发明专利]旋转设备转速测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够随时获取任意时间点的实时转述、精确度高、抗干扰性强并且可以适应高低转速的旋转设备转速测量方法和装置。

背景技术

转速作为机械设备的基本指标之一，对机械功能，性能，状态分析皆有至关重要作用。随着机械行业自动化程度日益提高，一方面，对转速测试的精度及容错性要求更高，另一方面，对测试转速装置与其他测试装置配合，要求日益增高。如在旋转机械的故障诊断系统中，对故障频率分析时，要求频率误差在1HZ范围内，即要求转速能精确到0.02转；同时要定位振动信号的初始相位，需获取转轴转动中脉冲信号起始点。

在测试转速的设备中，普遍采用光电转速传感器，作为一种安装方便，使用简单，价格低廉，稳定可靠的传感器，光电转速传感器得到广泛使用。使用中，在转轴上添加线码盘，转轴转动时，红外线照射到光标线，返回高电平，否则，返回低电平（高低电平可设置）。基于此类传感器计算转速时，常用算法有三种：

1、“M算法”：此算法通过测量一定时间段内的转速脉冲数，根据计数与线码盘条数计算转速。

2、“T算法”：此算法通过测量单个转速周期即两个脉冲的时间差，配合线码盘条数，可计算转速。

3、“M/T算法”：此算法是“M算法”和“T算法”结合，即在某一时间段内，利用“T算法”算出一系列转速周期，再采用平均法或者是去极值平均法推导出转速。

专利CN103308707

A是一种转速测量方法，就是基于“M/T算法”。在实现过程中，利用“T算法”采集转速，并统计一段时间内，采集到转速的点数。对转速过低数据给出提示，对有效的转速，采用去极值平均法计算转速。

现有的三种技术都存在不可弥补的缺点。

1、“M算法”：此算法公认偏差较大（可达0.5转），且算法容错能力差。采用计数器，计算出来的整数是一个4舍5入的近似值，远远不能满足高精度场合的需求；并且，此算法容错性极低，数据受干扰后自动校正能力差；对实时转速的计算能力差。

2、“T算法”：此算法可计算当前瞬时转速，但算法的实现过程中，对时间测量要求较高，且容错性有待完善，若测试数据受到干扰，测试值会出现较大偏差。

3、“M/T算法”：此算法可测试某时间点转速，但对变化转速计算有偏差。并且，算法容错性有待完善。专利CN103308707

A，若测试时间段内，出现多次数据干扰，仅仅是去掉最大值和最小值，仍然会导致测试值出现较大偏差；且此算法仍存在定时器的起始关闭与计数不一致的问题。

因此，亟需一种能够随时获取任意时间点的实时转述、精确度高、抗干扰性强并且可以适应高低转速的旋转设备转速测量方法和装置。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能够随时获取任意时间点的实时转述、精确度高、抗干扰性强并且可以适应高低转速的旋转设备转速测量方法。

本发明的目的之二是提供一种能够随时获取任意时间点的实时转述、精确度高、抗干扰性强并且可以适应高低转速的旋转设备转速测量装置。

为了实现上述目的之一，本发明提供的技术方案为：提供一种旋转设备转速测量方法，在旋转设备的转轴上添加线码盘，所述转轴转动时，通过转速传感器发出红外线照射到所述线码盘的光标线，返回高电平，否则，返回低电平，包括：

获取所述转速传感器的一个完整的脉冲；

统计所述脉冲内采样数据的个数，且每个所述采样数据对应有一个时间点；

基于对所述转速传感器采样时的采样频率h，结合所述采样数据的个数，计算所述转轴转动一圈需要的时间；

根据所述转轴转动一圈的时间，计算出一系列所述时间点上的转速R；将每个时间点上的转速进行拟合直线计算，并形成拟合直线，从所述拟合直线中获取实时转速。

采用L线码盘，采集时间T内的数据，以上升脉冲沿为起始点，统计一个上升脉冲沿的采样数据的个数N1，N2……Nm。。

基于所述采样频率h，计算出一系列的转速R，单位为rpm，构成长度为m的数组：R1=h*60/（N1*L）;……Rm=h*60/(Nm*L)。

将所述长度为m的数组，采用最小二乘法，计算拟合直线：

y＝ax＋b

x为时间，y为转速，偏离拟合直线阈值D的数被过滤掉，再做直线拟合。

a表示直线的斜率，b为x＝0时，y的值，即在y轴上的偏移；

对偏离拟合直线的阈值D设置为y*1.7和y*0.65，计算公式如下:

D=y*(0.3＋2t*0.7)

t＝±1;