[发明专利]一种针对反光码带扭振测量误差的校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及旋转机械和信号处理领域，特别涉及一种针对反光码带扭振测量误差的校正方法。

背景技术

扭振广泛存在于旋转机械上，其危害巨大且具有隐蔽性，因此，对于扭振的准确测量显得非常重要。扭振测试目前主要使用的方法为非接触式测量，它是通过测量瞬时转速的波动来间接获取扭振信号。瞬时转速作为扭振测试过程中一个重要的中间量，它的测试精度直接影响着扭振的测试精度。然而，瞬时转速的获取过程主要依赖于齿盘、码盘与反光纸等部件，这些部件多为后期人工安装在轴上再配合传感器进行测量，在安装以及制造过程中必然存在影响扭振测量精度的因素。

在实际扭振测试过程中，对于结构复杂的旋转机械，很难找到合适的端面位置来安装编码盘，而反光码带可以粘贴在旋转轴的表面形成对轴一圈角度的等分，其在测试过程中并不需要安装端面，这给测试工作带来了很大的便利性。

反光码带能够准确测量的前提条件是码带理想地安装在旋转部件上，但在实际安装过程中，由于码带是由两边对接而固定在旋转轴上，因此形成的环形码带必定存在人为胶接处。而胶接处的新码线不可避免地会与正常码线不相同，其状况必定会是附图1到附图4所示的四种情况中的一种。

由于码带胶接处码线与正常码线对应角度不相同，从而造成一周内的角度并不均匀，并且胶接处码线与正常码线对应的真实角度也未知，这样将会给扭振测量带来两方面的误差：一是给瞬时转速的计算带来误差；二是给扭振阶次的成分带来误差，严重时其结果甚至不能使用。因此为反光码带测量扭振的误差提供一种校正方法，从而保证测量结果满足工程测量要求，具有充分的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种针对反光码带扭振测量误差的校正方法，用于校正由于反光码带胶接处码线不均匀而造成的扭振测量误差，保证测量结果满足工程测量要求，使得这种扭振测量方法能够更广泛地运用到工程扭振测量。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种针对反光码带扭振测量误差的校正方法，包括以下步骤：

S1、根据实验获取转速脉冲时间序列t(M)，计算出正常码线的角度θ₀¹与胶接处码线的角度Δθ¹；

S2、根据转速脉冲时间序列t(M)、正常码线的角度θ₀¹、胶接处码线的角度Δθ¹，计算出瞬时转速n₁；

S3、根据正常码线的角度θ₀¹，构造一个等角度间隔的递增角度序列用对上述取得的瞬时转速n₁进行插值，得到一个等角度采样的瞬时转速序列n；

S4、根据上述取得的等角度采样的瞬时转速序列n，对其作快速傅里叶变换，得到阶次谱；

S5、根据上述取得的阶次谱，对其进行校正，得到准确的阶次谱。

优选的，获取转速脉冲时间序列t(M)的具体步骤如下：

当轴存在扭转振动时，其角速度可表示为：

其中，ω₀为轴的平均角速度，单位为rad/s；A_m为第m阶扭转角速度的幅值；为第m阶扭转角速度的相位；Λ为轴的扭转振动的所有阶次的集合。

若轴的转角用φ表示，假设为0，上式等号两边同时乘以时间t，则可得到轴存在扭振时其转角的表达式：

上式为一个隐式表达式，可以利用MATLAB的Simulink对其进行数值求解，求解结果为一个等时间间隔采样的角度序列；

利用码带真实角度序列对Simulink求解的等时间间隔采样的角度序列进行插值即可模拟出码带测量得到的时间序列t(M)。

优选的，步骤S1的具体步骤如下：

转速脉冲时间序列t(M)可表示为：

t(M):t₁,t₂,...,t_M-1,t_M,t_M+1,t_M+2,...

与之对应的码带测得的角度序列可表示为：

θ(M)：θ₀,2θ₀,...,(M-1)θ₀,(M-1)θ₀+Δθ,Mθ₀+Δθ,(M+1)θ₀+Δθ,...

并且有：