[发明专利]一种旋转机械频率测量方法及转换装置

说明书

本发明涉及一种旋转机械频率测量与转换方法，包括以下步骤：S1：获取原始频率的输入信号，进行共模滤波和差模滤波；S2：进行高输入阻抗匹配，并滤除输入信号中的直流分量；S3：进行限幅，再经差分运放去除共模信号；S4：输入滞回比较器进行比较，得到输出高电平、低电平的频率信号；S5：经驱动芯片驱动高速三极管，输出与输入信号同步的高速开关信号；S6：通过隔离后发送至FPGA进行计数处理得到实际转速值；当实际转速值超过预先设置的阈值时，得到数字量输出信号；S7：FPGA输出转速数字信号经SPI接口，写入DA转换芯片，得到转速模拟量输出信号。本申请拓宽了频率测量和应用范围，在旋转机械转速监测、控制和保护控制方面有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及频率测量与转换技术领域，具体涉及一种旋转机械频率测量方法及转换装置。

背景技术

频率测量是旋转机械监测、控制和保护最基本、最重要的任务之一，其目标是获得准确、实时的频率信号并转换成系统监测、控制和保护所需的相应输出信号，目前频率测量转换装置分为专用和通用两类。

专用的频率测量转换装置，主要指一些控制系统厂商为实现旋转机械保护控制功能，在其控制系统平台基础上开发的专用频率测量模块，这些频率测量模块一般与其本身控制系统组合使用，通用性差，如各分布式控制系统（Distributed Control System，DCS）厂商开发的频率测量模块不能互换使用。

通用的频率测量转换装置，一般是一入一出的频率隔离器，即输入一路频率检测，输出一路对应转速的模拟量输出（4~20mA），模拟量输出用于转速监测和控制。

旋转机械转速测量主要采用磁阻式传感器（输出正弦波信号），对于可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）系统，一般只有脉冲输入卡件，无法直接接收磁阻式转速传感器来的信号，所以只能采用通用的频率测量转换装置的转速模拟量输出（4~20mA），而模拟量输出对应转速分辨率较低，影响了PLC系统的转速监测和控制精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种旋转机械频率测量方法及转换装置，采用FPGA等数字式电子回路，能够实现输入测量及转换输出参数的设置，能够拓宽频率测量和应用范围，在旋转机械转速监测、控制和保护控制方面有较好的应用前景。

本发明的技术方案如下所示：

一种旋转机械频率测量与转换方法，包括以下步骤：

S1：从旋转机械设备现场获取原始频率的输入信号，通过共模高压电容和差模电容进行共模滤波和差模滤波；

S2：对经步骤S1处理后的信号进行高输入阻抗匹配，并滤除输入信号中的直流分量；

S3：对经步骤S2处理的信号进行限幅，再经差分运放去除共模信号；

S4：将经步骤S3处理的信号输入滞回比较器进行比较，得到输出高电平、低电平的频率信号；

S5：将步骤S4中得到的比较后的频率信号经驱动芯片驱动高速三极管，输出与输入信号同步的高速开关信号；

S6：将步骤S4中得到的比较后的频率信号通过隔离后发送至FPGA进行计数处理得到实际转速值；当实际转速值超过预先设置的阈值时，由FPGA输出控制信号驱动PhotoMOS管，得到数字量输出信号；

S7：FPGA利用实际转速值来输出转速数字信号经SPI接口，写入DA转换芯片，得到转速模拟量输出信号。

优选的，步骤S1所述原始的频率输入信号为方波或正弦波信号。

优选的，步骤S3所述的限幅具体为将经步骤S2处理的信号的电压钳位至1.2V。