[发明专利]倍频-分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法和装置

权利要求书

1.倍频-分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采集转子叶片的运动信号；

2)将采集到的运动信号进行预处理；

3)将处理完的运动信号进行整数倍频；

4)将整数倍频之后的信号进行整数分频；

5)将整数分频之后完成锁相的信号直接作为锁相跟踪触发信号输出给外围设备。

2.根据权利要求1所述的倍频-分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法，其特征在于，所述步骤1)中，通过如下方法采集转子叶片的运动信号：

在转子转轴上安装磁电式感应器的感应齿轮，在感应齿轮上加工出一个高齿或一个低齿，感应齿轮随着转子叶片转动，通过磁电式感应器的传感线圈探头捕捉感应齿轮的高齿或低齿的运动信号，即捕捉到了转子叶片的运动信号。

3.根据权利要求1所述的倍频-分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法，其特征在于，所述步骤2)中，将采集到的运动信号进行信号调理、模数转换、峰值谷值提取的预处理。

4.根据权利要求1所述的倍频-分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法，其特征在于，所述步骤3)、步骤4)中，对信号进行整数倍频、整数分频的方法是基于4046锁相环，具体包括如下步骤：

a)将所述步骤2)预处理之后的信号输入4046芯片，4046芯片对信号进行整数N倍频；

b)N倍频处理完的信号进行整数M分频后输出到外围设备；

在信号进行整数倍频、整数分频的过程中，通过实时跟踪发动机或燃气轮机的工况状态，切换锁相环的中心频率和跟踪速率，满足转子叶片定位所要求的倍频，具体方法如下：

设置中心频率调节器和跟踪速率调节器，在中心频率调节器和跟踪速率调节器中分别预设多个中心频率和跟踪速率，中心频率调节器和跟踪速率调节器采集转子叶片的转速和加速度信号，根据转速和加速度信号来选择当前倍频所需要的中心频率和跟踪速率，将选定的中心频率和跟踪速率切换电阻电容网络参数。

5.根据权利要求1所述的倍频-分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法，其特征在于，所述步骤3)、步骤4)中，对信号进行整数倍频、整数分频的方法是基于门阵列或微处理器，具体包括如下步骤：

将所述步骤2)预处理之后的信号输出到基于门阵列或微处理器的倍频单元，倍频方法如下：

设输入信号频率为Fin，系统晶振频率为Fc,倍频系数为N，则N乘以Fin的周期为1/(N*Fin)，该周期内计数的Fc脉冲个数为Fc/(N*Fin)；计数误差最大为两个Fc脉冲数，以这个计数值对Fc分频得到信号Fout＝Fc/(Fc/(N*Fin))＝N*Fin，即对信号Fin进行了N倍频，由于截断误差的存在，倍频后的信号相位累积变化，即不能锁相；根据输入输出信号的鉴相值确定微调分频系数的时间比例，再设计加减脉冲算法形成粗细相间的双闭环相位控制直至锁相。

6.根据权利要求1所述的倍频-分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法，其特征在于，所述步骤4)中，整数分频的方法是基于在计数器芯片或MCU/FPGA内部的计数器外设分频。

7.根据权利要求1所述的倍频-分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的方法，其特征在于，所述步骤4)中，整数分频的方法是基于门阵列或微处理器的固件数字分频器分频。

8.倍频-分频联用实现转子叶片锁相跟踪定位的装置，其特征在于，包括如下模块：

转子叶片运动信号采集单元，用于采集转子叶片的运动信号；

运动信号预处理单元，用于对采集到的运动信号进行预处理；

人机交互单元，用于进行参数设置及结果展示；

主控单元，包括整数倍频单元和整数分频单元，用于对预处理后的转子运动信号进行倍频、分频和定位叶片位置的算法处理；

信号输出单元，用于将处理完的信号输出到需要转子叶片定位信号的外围仪器设备。