[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
地址：	400044 重***	國省代碼：	重慶;50
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	一種調頻干涉轉靜子軸向間隙高速動態測量方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

本發明涉及一種單調頻干涉的轉靜子軸向間隙高速動態測量方法，屬于轉靜子軸向間隙測量領域，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。

技術領域

本發明屬于轉靜子軸向間隙測量領域，涉及一種單調頻干涉的轉靜子軸向間隙高速動態測量方法。

背景技術

轉靜子軸向間隙對于渦輪機、壓縮機、電機而言是一個非常重要的參數，對于旋轉機械的運行狀態至關重要。過小的軸向間隙將增加機械結構損毀的風險，同時過大的間隙將降低旋轉機械的運行效率。因此，在旋轉機械高速運動過程中，軸向間隙的高速動態測量是非常中是非常重要的。

光學調頻測距技術抗干擾能力強、測量精度高，在民用設施與國防軍備中應用廣泛，在旋轉機械軸向間隙測量的特殊環境中，光學調頻測距技術具有優勢。若測量目標在一個調頻周期內靜止時，待測距離與干涉信號頻率成正比，通過頻率方法估計可實現高精度絕對距離測量。然而，對于動態目標，干涉信號頻率同時由當前間隙距離和目標運動速度決定，使用傳統頻率估計解調方法會引入成百上千倍于目標運動速度大小的多普勒誤差。

為克服多普勒誤差造成的測量精度下降問題，當前通用方法是利用額外的輔助干涉儀獲取多普勒效應造成的頻率變化，采用反向補償的方式實現多普勒誤差的消除。這些方式雖然能在一定程度上消除多普勒誤差，但額外輔助干涉儀造成系統復雜度高、成本高、可靠性低，難以適應產業化應用環境。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種單調頻干涉的轉靜子軸向間隙高速動態測量方法，在只使用一個調頻光源的情況下，降低由對象運動造成的多普勒測量誤差，同時給出每個采樣點處的實時距離值。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種單調頻干涉的轉靜子軸向間隙高速動態測量方法，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。

進一步，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。