[發明專利]一種單調頻干涉的轉靜子軸向間隙高速動態測量方法

在審

• 申請號: 202110834139.6
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN113776445A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 陳偉民;劉浩;邵斌;張偉;章鵬
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.一種單調頻干涉的轉靜子軸向間隙高速動態測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：由轉子軸向運動造成的FSI調頻干涉信號；

S2：對調頻干涉信號進行濾波歸一化處理得到I_FSI(t)；

S3：利用希爾伯特變換從濾波歸一化處理后的調頻干涉信號中計算出增量相位；

S4：利用增量相位與構造變量L_c構建虛擬軸向位移；

S5：獲取一系列虛擬軸向位移是否準確的功能函數值，當功能函數V取得最小值時，認為當前構造變量L_c-optimal與虛擬軸向位移均最接近真實值；

S6：利用最優化構造變量L_c-optimal，獲取高精度動態軸向間隙測量結果。

2.根據權利要求1所述的單調頻干涉的轉靜子軸向間隙高速動態測量方法，其特征在于：步驟S1中，通過調頻激光器產生激光沿單模光纖傳輸至光環形器OC后到達光纖探針，激光分別在光纖探針出射表面和轉子表面反射后，在光纖探針端頭處干涉形成調頻干涉信號，所述調頻干涉信號經由OC達到光電探測器PD，PD探測得到的調頻干涉信號經數據采集模塊采樣并送入計算機進行動態距離解算。

3.根據權利要求1所述的單調頻干涉的轉靜子軸向間隙高速動態測量方法，其特征在于：步驟S2中，由轉子軸向運動造成的調頻干涉信號濾波歸一化后如下：

其中，φ_FSI(t)是FSI信號的瞬時相位，k為調頻激光器的線性調頻速率，f_I為調頻激光器初始調頻頻率，c為真空中光速，n為空氣折射率；L(t)為動態的轉子軸向間隙：

其中，L(0)為每一個調頻周期中t＝0時刻的初始間隙值，v(t)為t時刻轉子軸向運動瞬時速度，A為軸向運動間隙變化幅度，f_L＝Ω/2π為等效頻率，Ω是轉子轉動角速度。

4.根據權利要求1所述的單調頻干涉的轉靜子軸向間隙高速動態測量方法，其特征在于：步驟S3中所述增量相位Δφ(t)由希爾伯特變換求取并表示為

5.根據權利要求1所述的單調頻干涉的轉靜子軸向間隙高速動態測量方法，其特征在于：步驟S4中，當獲取FSI信號增量相位后，設置構造變量L_c，利用增量相位與構造變量L_c構建一個虛擬的軸向位移變化，虛擬的軸向位移變化ΔL_c(t)表示為

其中，v_c(t)是虛擬的實時軸向瞬時速度，式中第二項是構造虛擬軸向位移變化與真實唯一變化之間的誤差。

6.根據權利要求1所述的單調頻干涉的轉靜子軸向間隙高速動態測量方法，其特征在于：步驟S5中，功能函數V表示為

7.根據權利要求1所述的單調頻干涉的轉靜子軸向間隙高速動態測量方法，其特征在于：步驟S6中，利用L_c-optimal則能實現真實動態距離測量，其計算式如下：