一种针对反光码带扭振测量误差的校正方法技术

本发明专利技术公开了一种针对反光码带扭振测量误差的校正方法，包括以下步骤：根据实验获取转速脉冲时间序列，计算出正常码线的角度与胶接处码线的角度；根据转速脉冲时间序列、正常码线的角度、胶接处码线的角度，计算出瞬时转速；根据正常码线的角度，构造一个等角度间隔的递增角度序列，用对上述取得的瞬时转速进行插值，得到一个等角度采样的瞬时转速序列；根据上述取得的等角度采样的瞬时转速序列，对其作快速傅里叶变换，得到阶次谱；根据上述取得的阶次谱，对其进行校正，得到准确的阶次谱。本发明专利技术用于校正反光码带的扭振测量误差，可以保证测量结果满足工程测量要求，使得这种扭振测量方法能够更广泛地运用到工程扭振测量。

Correction method for measuring torsion vibration error of reflective code band

The invention discloses a reflective code for torsional vibration with measurement error correction method, which comprises the following steps: according to the experimental speed pulse time sequence, calculate the junction point of the normal line code code line angle and glue; according to the speed pulse time sequence, the normal code line angle and weld line code the angle, calculates the instantaneous speed; according to the normal code line angle, increasing angle a sequence of angle of structure interval, interpolation with instantaneous speed on the instantaneous speed, get a sequence of equal angle sampling; instantaneous speed according to the obtained sequence point sampling, FFT of get the order spectrum; according to the order spectrum of the obtained and its correction, get accurate spectral order. The invention is used for correcting the torsional vibration measurement error of the reflective code band, and the measurement result can be satisfied with the requirements of engineering measurement, so that the torsional vibration measuring method can be widely applied to the engineering torsional vibration measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种针对反光码带扭振测量误差的校正方法
本专利技术涉及旋转机械和信号处理领域，特别涉及一种针对反光码带扭振测量误差的校正方法。
技术介绍
扭振广泛存在于旋转机械上，其危害巨大且具有隐蔽性，因此，对于扭振的准确测量显得非常重要。扭振测试目前主要使用的方法为非接触式测量，它是通过测量瞬时转速的波动来间接获取扭振信号。瞬时转速作为扭振测试过程中一个重要的中间量，它的测试精度直接影响着扭振的测试精度。然而，瞬时转速的获取过程主要依赖于齿盘、码盘与反光纸等部件，这些部件多为后期人工安装在轴上再配合传感器进行测量，在安装以及制造过程中必然存在影响扭振测量精度的因素。在实际扭振测试过程中，对于结构复杂的旋转机械，很难找到合适的端面位置来安装编码盘，而反光码带可以粘贴在旋转轴的表面形成对轴一圈角度的等分，其在测试过程中并不需要安装端面，这给测试工作带来了很大的便利性。反光码带能够准确测量的前提条件是码带理想地安装在旋转部件上，但在实际安装过程中，由于码带是由两边对接而固定在旋转轴上，因此形成的环形码带必定存在人为胶接处。而胶接处的新码线不可避免地会与正常码线不相同，其状况必定会是附图1到附图4所示的四种情况中的一种。由于码带胶接处码线与正常码线对应角度不相同，从而造成一周内的角度并不均匀，并且胶接处码线与正常码线对应的真实角度也未知，这样将会给扭振测量带来两方面的误差：一是给瞬时转速的计算带来误差；二是给扭振阶次的成分带来误差，严重时其结果甚至不能使用。因此为反光码带测量扭振的误差提供一种校正方法，从而保证测量结果满足工程测量要求，具有充分的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种针对反光码带扭振测量误差的校正方法，用于校正由于反光码带胶接处码线不均匀而造成的扭振测量误差，保证测量结果满足工程测量要求，使得这种扭振测量方法能够更广泛地运用到工程扭振测量。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种针对反光码带扭振测量误差的校正方法，包括以下步骤：S1、根据实验获取转速脉冲时间序列t(M)，计算出正常码线的角度θ01与胶接处码线的角度Δθ1；S2、根据转速脉冲时间序列t(M)、正常码线的角度θ01、胶接处码线的角度Δθ1，计算出瞬时转速n1；S3、根据正常码线的角度θ01，构造一个等角度间隔的递增角度序列用对上述取得的瞬时转速n1进行插值，得到一个等角度采样的瞬时转速序列n；S4、根据上述取得的等角度采样的瞬时转速序列n，对其作快速傅里叶变换，得到阶次谱；S5、根据上述取得的阶次谱，对其进行校正，得到准确的阶次谱。优选的，获取转速脉冲时间序列t(M)的具体步骤如下：当轴存在扭转振动时，其角速度可表示为：其中，ω0为轴的平均角速度，单位为rad/s；Am为第m阶扭转角速度的幅值；为第m阶扭转角速度的相位；Λ为轴的扭转振动的所有阶次的集合。若轴的转角用φ表示，假设为0，上式等号两边同时乘以时间t，则可得到轴存在扭振时其转角的表达式：上式为一个隐式表达式，可以利用MATLAB的Simulink对其进行数值求解，求解结果为一个等时间间隔采样的角度序列；利用码带真实角度序列对Simulink求解的等时间间隔采样的角度序列进行插值即可模拟出码带测量得到的时间序列t(M)。优选的，步骤S1的具体步骤如下：转速脉冲时间序列t(M)可表示为：t(M):t1,t2,...,tM-1,tM,tM+1,tM+2,...与之对应的码带测得的角度序列可表示为：θ(M)：θ0,2θ0,...,(M-1)θ0,(M-1)θ0+Δθ,Mθ0+Δθ,(M+1)θ0+Δθ,...并且有：(M-1)θ0+Δθ＝2π其中，M为固定在轴上的码带的码线数；利用与胶接处相邻的两根码线的平均转速初步计算正常码线的角度θ01与胶接处码线的角度Δθ1的具体方式如下：其中，Δtm1为Δθ左边一条码线的用时，Δtj为Δθ码线的用时，Δtm2为Δθ右边一条码线的用时；又有(M-1)θ0+Δθ＝2π，故可得：进一步的，可以每一圈都根据上述方法算出一个正常码线的角度θ01与胶接处码线的角度Δθ1，然后根据圈数求得平均值。优选的，步骤S2中计算出瞬时转速n1具体方式如下：其中，n1(i)为第i条码线处的瞬时角速度，θ(i)为用θ01和Δθ1分别代替角度序列θ(M)中的θ0和Δθ后的第i项，t(i)为时间序列t(M)的第i项。优选的，步骤S3中，用θ01构造的等角度间隔的递增角度序列为：优选的，以上所述插值方式全部为三次样条插值。优选的，步骤S5中利用频谱校正方法进行校正。进一步的，步骤S5中利用比值校正方法进行校正。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本专利技术通过胶接处左右相邻的两根码线的平均转速初步计算出正常码线与胶接处码线的角度，由计算出的角度及转速脉冲时刻计算出瞬时转速，然后用正常码线的角度构造等角度间隔的角度序列对瞬时转速进行插值后作阶次谱，再利用比值校正得到准确的阶次谱，最终完成校正；该校正方法能够得到很好的校正效果，保证测量结果满足工程测量要求，使得反光码带测量扭振的方法能够更广泛地运用到工程扭振测量。附图说明图1是码带在胶接过程中两端码线的白线恰好胶接在一起，导致胶接处码线变宽的情况；图2是码带在胶接过程中两端码线的黑线恰好胶接在一起，导致胶接处码线变宽的情况；图3是码带在胶接过程中一端码线的黑线覆盖了另一端码线的白线，导致胶接处码线变窄的情况；图4是码带在胶接过程中一端码线的白线覆盖了另一端码线的黑线，导致胶接处码线变窄的情况；图5是若将实际测量的码带视为等分时，测量转速与实际转速的对比图；图6是若将实际测量的码带视为等分时，测量转速与实际转速的局部对比图；图7是若将实际测量的码带视为等分时，实际扭振的阶次图；图8是若将实际测量的码带视为等分时，测量扭振的阶次图；图9是实施例中校正方法的流程图；图10是实施例中码带的展开示意图；图11是实施例中计算出的瞬时转速n1与实际转速对比图；图12是实施例中等角度采样瞬时转速n与转速n1对比图；图13是实施例中对等角度采样转速n作的阶次谱校正后得到的准确阶次谱；图14是实施例中用于确定校正准确率的由理想等角度获得的转速阶次谱。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。当轴存在扭转振动时，其角速度可表示为：其中，ω0为轴的平均角速度，单位为rad/s；Am为第m阶扭转角速度的幅值；为第m阶扭转角速度的相位；Λ为轴的扭转振动的所有阶次的集合。若轴的转角用φ表示，考虑最一般的情况，假设为0，上式等号两边同时乘以时间t，则可得到轴存在扭振时其转角的表达式：上式为一个隐式表达式，可以利用MATLAB的Simulink对其进行数值求解，求解结果为一个等时间间隔采样的角度序列。反光码带胶接在机械的旋转部件上随部件一起旋转，它是由等间隔分布的码线组成，但由于码带是由两端对接而固定在旋转轴上的，必然导致胶接处的码线宽度与正常码线处的宽度不一致，从而使得胶接处的码线对应的角度Δθ与正常码线所对应的角度θ0不同。假设码带一周有60条码线，正常码线对应的实际角度θ0为5.95°(0.10385rad)，胶接处码线对应的实际角度Δθ为8.95°(0.15621ra本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对反光码带扭振测量误差的校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据实验获取转速脉冲时间序列t(M)，计算出正常码线的角度θ

【技术特征摘要】
1.一种针对反光码带扭振测量误差的校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据实验获取转速脉冲时间序列t(M)，计算出正常码线的角度θ01与胶接处码线的角度Δθ1；S2、根据转速脉冲时间序列t(M)、正常码线的角度θ01、胶接处码线的角度Δθ1，计算出瞬时转速n1；S3、根据正常码线的角度θ01，构造一个等角度间隔的递增角度序列用对上述取得的瞬时转速n1进行插值，得到一个等角度采样的瞬时转速序列n；S4、根据上述取得的等角度采样的瞬时转速序列n，对其作快速傅里叶变换，得到阶次谱；S5、根据上述取得的阶次谱，对其进行校正，得到准确的阶次谱。2.根据权利要求1所述的针对反光码带扭振测量误差的校正方法，其特征在于，获取转速脉冲时间序列t(M)的具体步骤如下：当轴存在扭转振动时，其角速度可表示为：其中，ω0为轴的平均角速度，单位为rad/s；Am为第m阶扭转角速度的幅值；为第m阶扭转角速度的相位；Λ为轴的扭转振动的所有阶次的集合；若轴的转角用φ表示，假设为0，上式等号两边同时乘以时间t，则可得到轴存在扭振时其转角的表达式：上式为一个隐式表达式，可以利用MATLAB的Simulink对其进行数值求解，求解结果为一个等时间间隔采样的角度序列；利用码带真实角度序列对Simulink求解的等时间间隔采样的角度序列进行插值即可模拟出码带测量得到的时间序列t(M)。3.根据权利要求1所述的针对反光码带扭振测量误差的校正方法，其特征在于，步骤S1的具体步骤如下：转速脉冲时间序列t(M)可表示为：t(M):t1,t2,...,tM-1,tM,tM+1,tM+2,...与之对应的码带测得的角度序列可表示为：θ(M)：θ0,2θ0,...,(M-1)θ0,(M-1)θ0+Δθ,Mθ0+Δθ,(M+1)θ0+Δθ,...并且有：(M-1)θ0+Δθ＝2π其中，M为固定在轴上的码带的码线数；利用与胶接处相邻的两根码线的平均转速初步计算正常码线的角度θ01与胶接处码线的角度Δθ1的具体方式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志坚，喻桂华，丁康，罗敏强，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44