[发明专利]一种电子标定器及其标定扭振测量仪的方法

说明书

本发明属于测量轴系扭振应力及振动测量仪器的电信号校准领域；具体涉及一种电子标定器及其标定扭振测量仪的方法。所述电子标定器包括：一处理信号的主控器、一处理直流电信号的直流装置、一处理交流电信号的交流装置及一整合所述直流装置和所述交流装置电信号并输出的模拟加法器；所述主控器分别与所述交流装置和直流装置连接；所述模拟加法器分别与所述交流装置和直流装置相反于所述主控器连接。本发明的电子标定器模拟电阻应变片经过前级放大后产生的电压信号，并采用直接数字频率合成(DDS)技术以及谐波叠加的原理设计，模拟应变片感应轴系扭振应力瞬间变化的信号输出，内部采用FPGA芯片实现了模拟扭振应力的电信号波形的还原输出。

技术领域

本发明属于测量轴系扭振应力及振动测量仪器的电信号校准领域；其他类目中不包括的结构部件或设备的测试领域，具体涉及一种电子标定器及其标定扭振测量仪的方法。

背景技术

扭振是弹性体绕其纵轴产生扭转变形的振动，反映了系统是否存在谐振(共振)的危险程度，主要与系统各组成件的转动惯量和扭转刚度有关,即与设备的结构尺寸有关.并非实际运转中的振动。产生扭转振动的根本原因是旋转机械的主动力矩与负荷反力矩之间失去平衡，致使合成扭矩的方向来回变化。扭振具有极大的破坏性，轻者使作用在轴上的扭振应力发生变化，增加轴的疲劳损伤，降低使用寿命，严重扭振会导致机组轴系损坏或断裂，影响机组安全可靠运行。

具有代表性的电子标定器是美国亚特兰大的2512型电子标定器和东南大学的TVC-1电子标定器，但是上述几类扭振电子标定器均通过模拟轴的扭转角的不均匀变换，利用电子标定器产生与实际振动状况相似的扭振信号，但是由于其本身设计的局限性导致输出频率或转速可调范围有限，不能进行扭振信号的整个转速范围的标定；同时由于这类扭振标定的方法属于一种间接式的标定，会受到环境或机械本身等因素的影响，导致扭振信号的输出精度不够以及适用性较小等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种电子标定器及其标定扭振测量仪的方法，所述电子标定器利用直接数字频率合成(DDS)技术以及谐波叠加的原理，内部采用FPGA芯片来实现扭振波形的模拟还原输出。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电子标定器，所述电子标定器包括：

一处理信号的主控器；

一处理直流电信号的直流装置；

一处理交流电信号的交流装置；

一整合所述直流装置和所述交流装置电信号并输出的模拟加法器；

所述主控器分别与所述交流装置和直流装置连接；所述模拟加法器分别与所述交流装置和直流装置相反于所述主控器连接；

所述交流装置包括一实现谐波叠加的FPGA芯片；所述FPGA芯片上包括15个谐波处理单元和一谐波加法器；

15个所述谐波处理单元之间为并联关系，每个所述谐波处理单元两端分别与所述主控器和所述谐波加法器连接。

进一步地，所述谐波加法器用于将所述处理后的谐波频率系数和相应的谐波幅值数据乘积后的结果做累加运算后输出。

进一步地，所述电子标定器还包括一显示模拟信号的显示屏；所述显示屏与所述主控器连接，所述显示屏显示所述电子标定器当前的标定电压信号、被测轴扭矩以及被测轴的功率值。

进一步地，所述电子标定器还包括一USB通信端口；所述USB通信端口设置在所述主控器上，与PC端连接；所述USB通信端口用于将PC端已知的实船扭振信号的频域数据输入所述主控器中，模拟实船扭振信号对相关轴系测量仪器进行仿真测量。

进一步地，所述主控器为NXP公司推出的基于ARMCortex-M3内核的微控制器主控器LPC1768芯片。