[发明专利]一种基于圆光栅的旋转阀辅助导流排气面积测量方法

权利要求书

1.一种基于圆光栅的旋转阀辅助导流排气面积测量方法，其特征在于：在旋转阀主轴(5)外端开有键槽的一侧通过固定的形式安装圆光栅(1)，在距圆光栅(1)周向端面预设距离固定安装光栅探头(4)，旋转阀主轴(5)中部沿径向均匀分布M个辅助导流排气孔(3)，在辅助导流排气孔(3)对应所在径向位置固定安装定子通道(2)，所述的定子通道(2)与辅助导流排气孔(3)外周表面相切；根据辅助导流排气孔(3)形状建立辅助导流排气孔运动距离x与光栅探头(4)探测到的刻度线数量i之间的关系，此外，根据辅助导流排气孔(3)形状和定子通道(2)孔的形状建立辅助导流排气孔(3)有效排气面积S₂与辅助导流排气孔(3)运动距离x之间的函数关系，最终确定辅助导流排气孔(3)有效排气面积S₂与光栅探头(4)探测到的刻度线数量i之间的关系，进而能够实时得出有效排气面积S₂与运动距离x的关系曲线图，即实现单个辅助导流排气孔(3)完整经过定子通道(2)过程中效排气面积S₂的实时非接触式测量。

2.如权利要求1所述的一种基于圆光栅的旋转阀辅助导流排气面积测量方法，其特征在于：为保证一个有效排气周期内辅助导流排气孔(3)的有效排气面积S₂呈正弦变化，设计辅助导流排气孔(3)为圆孔，定子通道(2)为方形。

3.一种基于圆光栅的旋转阀辅助导流排气面积测量方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、在旋转阀主轴(5)外端开有键槽的一侧通过固定的形式安装圆光栅(1)，在距圆光栅(1)周向端面预设距离固定安装光栅探头(4)，旋转阀主轴(5)中部沿径向均匀分布M个辅助导流排气孔(3)，在辅助导流排气孔(3)对应所在径向位置固定安装中间开有方形孔的定子通道(2)，所述的定子通道(2)与辅助导流排气孔(3)外周表面相切；气流从定子通道(2)的方形孔经由辅助导流排气孔(3)的圆孔排出；当旋转阀主轴(5)转动时，单个辅助导流排气孔(3)完整经过定子通道(2)的过程定义为一个有效排气周期，一个有效排气周期内辅助导流排气孔(3)有效排气面积S₂呈正弦变化；

所述的辅助导流排气孔(3)为圆孔，定子通道(2)为方形；

步骤二、设定已知变量导流排气孔(3)圆孔的半径R₃，定子通道(2)的方形孔边长L、圆光栅(1)的半径R₁及其表面的刻度线总数N，设计保证将⊙O₁→⊙O₃运动过程近似简化处理为平动过程

步骤2.1：设定导流排气孔(3)圆孔的半径R₃和定子通道(2)的方形孔边长L，为保证一个有效排气周期内辅助导流排气孔(3)有效排气面积S₂呈正弦变化，需保证L＝2R₃；

步骤2.2：设定圆光栅(1)的半径R₁及其表面的刻度线总数N，圆光栅(1)的半径R₁及其表面的刻度线总数N满足如下几何关系：

N＝2πR₁/Δx (1)

其中：Δx为相邻两个刻度线之间的距离；

步骤2.3：设计保证将⊙O₁→⊙O₃运动过程近似简化处理为平动过程

为设计保证将⊙O₁→⊙O₃运动过程近似简化处理为平动过程需设计保证R₁>>R₃，在R₁>>R₃条件下，单个辅助导流排气孔(3)完整经过方形孔定子通道(2)运动轨迹⊙O₁→⊙O₃为小弧面；

步骤三、根据步骤二设定的已知变量尺寸关系，确定单个辅助导流排气孔(3)完整经过方形孔定子通道(2)有效排气面积S₂与运动距离x之间的变化关系，如下式所示：

其中，θ_t为中间变量，x＝iΔx，i为光栅探头(4)读取的光栅刻度线数；

步骤四、步骤二已保证关系，在单个辅助导流排气孔(3)完整经过方形孔定子通道(2)过程中，所对圆心角进而确定其在圆光栅(1)上所对应的刻度线总数n＝θN/2π＝2NR₃/πR₁，每两条刻度线的距离为Δx，即4R₃＝nΔx；通过光栅探头(4)探测圆光栅(1)上零位刻度线，当刻度线累计达到n条，则表明单个辅助导流排气圆孔(3)完整经过方形定子通道(2)；

步骤五、光栅探头(4)将获取的光栅刻度线信号实时传递给数据处理模块，当读取到第i条刻度线时，则表明辅助导流排气孔(3)运动距离x＝iΔx；数据处理模块基于公式得到有效排气面积S₂与运动距离x之间的函数关系，根据有效排气面积S₂与运动距离x之间的函数关系能够实时得出有效排气面积与运动距离关系的曲线图，即实现对单个辅助导流排气孔(3)完整经过方形孔定子通道(2)过程中有效排气面积S₂的实时测量。