本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)頻率測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種光纖高精度測(cè)頻傳感器。

背景技術(shù)：

自身沒有旋轉(zhuǎn)軸的物體在采用剛性連接或附加軸時(shí)即可視為一個(gè)轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子作為電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，是一個(gè)重要的部件。通常轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組組成。而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)頻率是社會(huì)生活、生產(chǎn)實(shí)際中特別重要的參數(shù)之一。

而為了測(cè)量轉(zhuǎn)子的頻率，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各具特色的頻率測(cè)量?jī)x器，而為了適應(yīng)高壓和強(qiáng)電磁干擾環(huán)境，通常會(huì)采用具有良好絕緣特性和抗干擾能力的光纖傳感器進(jìn)行測(cè)量。然而，由于光波在光纖的傳遞過程中存在有不同程度的損耗，部分光源還會(huì)耦合到光纖中，這樣一來(lái)就造成了光源功率的不穩(wěn)定，會(huì)使得光纖信號(hào)不能完全反應(yīng)待測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)頻信號(hào)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度微頻率的測(cè)量，因此急需一種可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量的傳感器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明意在提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高精度測(cè)量的傳感器。

本發(fā)明提供基礎(chǔ)方案是：一種基于dsp的比除式光纖高精度測(cè)頻傳感器，包括激光光源，發(fā)射激光到光纖探頭；

光纖探頭，包括發(fā)射光纖和兩組接收光纖，發(fā)射光纖將接收到的激光發(fā)射到待測(cè)轉(zhuǎn)子葉片上，接收光纖用于接收經(jīng)轉(zhuǎn)子葉片反射后的反射激光；

前置電路，用于接收光纖探頭傳遞的兩組反射激光，將兩組激光進(jìn)行運(yùn)算得到電壓實(shí)時(shí)比值；

dsp芯片，對(duì)電壓實(shí)時(shí)比值進(jìn)行處理，得出電壓頻率，再經(jīng)過線性轉(zhuǎn)換后得到轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明提供的測(cè)量傳感器，相比現(xiàn)有的測(cè)量系統(tǒng)，1.采用兩組接收光纖結(jié)構(gòu)，對(duì)兩組接收光纖中的信號(hào)進(jìn)行處理，可以有效消除反射率、光源耦合、光纖中的光損耗等因素的影響，可實(shí)現(xiàn)高精度微頻率的測(cè)量；2.利用前置電路對(duì)發(fā)射后的信號(hào)進(jìn)行處理得到兩路電壓的電壓實(shí)時(shí)比值，再利用dsp芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，保證測(cè)頻結(jié)果更加精確可靠。

優(yōu)選方案一：作為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，前置電路包括兩組光電轉(zhuǎn)換電路、兩組濾波放大電路和除法電路，兩組光電轉(zhuǎn)換電路分別將兩組接收光纖傳遞來(lái)的反射激光轉(zhuǎn)換得到兩組轉(zhuǎn)換電壓；兩組轉(zhuǎn)換電壓再分別經(jīng)過濾波放大電路后得到兩組放大電壓；除法電路對(duì)兩組放大電壓進(jìn)行比除運(yùn)算后得到兩路電壓的電壓實(shí)時(shí)比值。有益效果：光電轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后得到兩組轉(zhuǎn)換電壓，兩組轉(zhuǎn)換電壓分別經(jīng)過濾波放大電路經(jīng)過濾波放大后得到兩組放大電壓，兩組放大電壓除法電路后得到比除后的兩路電壓的電壓實(shí)時(shí)比值，利用除法電路有效的消除了發(fā)射率、光源耦合、光纖中二代光損耗因素的影響，保證了測(cè)量的準(zhǔn)確。

優(yōu)選方案二：作為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，光纖探頭以反射光纖為軸心，兩組接收光纖同軸設(shè)置。有益效果：采用同軸設(shè)置，可以保證光纖探頭結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。

優(yōu)選方案三：作為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，光纖探頭的兩組光纖為同種光纖。有益效果：同種光纖中的光損耗默認(rèn)一致，因此可以默認(rèn)進(jìn)入到前置電路的激光不受光損耗的影響，保證了計(jì)算后的信號(hào)的精準(zhǔn)。

優(yōu)選方案四：作為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，還包括用于將電壓實(shí)時(shí)比值調(diào)整到0～3v之間的限制電壓幅值電路。有益效果：利用限制電壓幅值電路將電壓實(shí)時(shí)比值0～3v之間，便于后續(xù)的dsp芯片對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理。

優(yōu)選方案五：作為優(yōu)選方案四的優(yōu)選，模擬信號(hào)處理模塊還包括低通濾波電路。有益效果：低通濾波電路可以排除環(huán)境中高頻噪聲的干擾，進(jìn)一步保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種基于dsp的比除式光纖高精度測(cè)頻傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中光纖探頭的截面圖；

圖3為實(shí)施例示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

說(shuō)明書附圖中的附圖標(biāo)記包括：激光光源1、光纖探頭2、前置處理電路3、dsp芯片4、上位機(jī)5、發(fā)射光纖6、第一組接收光纖7、第二組接收光纖8、待測(cè)轉(zhuǎn)子頂部機(jī)匣9、轉(zhuǎn)子葉片10。

如圖1所示的一種基于dsp的比除式光纖高精度測(cè)頻傳感器，包括：包括激光光源1，發(fā)射激光到光纖探頭2；

光纖探頭2，如圖2所示，包括一根發(fā)射光纖6和兩組接收光纖，每組包含六根光纖，第一組接收光纖7分布于發(fā)射光纖6的外側(cè)，第二組接收光纖8分布于第一組接收光纖7的外側(cè)，發(fā)射光纖6與第一組接收光纖7的任意一根光纖的距離為d，發(fā)射光纖6與第二組接收光纖8的光纖距離為發(fā)射光纖6將接收到的激光發(fā)射到待測(cè)轉(zhuǎn)子葉片10上，接收光纖用于接收經(jīng)轉(zhuǎn)子葉片10反射后的反射激光；

前置電路，包括兩組光電轉(zhuǎn)換電路、兩組濾波放大電路、除法電路、限制電壓幅值電路和低通濾波電路，兩組光電轉(zhuǎn)換電路分別將兩組接收光纖傳遞來(lái)的反射激光轉(zhuǎn)換得到兩組轉(zhuǎn)換電壓，兩組轉(zhuǎn)換電壓再分別經(jīng)過濾波放大電路后得到兩組放大電壓，除法電路對(duì)兩組放大電壓進(jìn)行比除運(yùn)算后得到兩路電壓的電壓實(shí)時(shí)比值；限制電壓幅值電路和低通濾波電路分別對(duì)對(duì)該電壓實(shí)時(shí)比值進(jìn)行電壓幅值修正和模擬濾波；

dsp芯片4，本發(fā)明中選用tms320f28335，其內(nèi)部集成有68k*16bit的ram、256k*16bit的flash、16路12bit且最大采樣速率12.5msps的a/d及16路pwm輸出模塊，用于對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：模擬濾波后的信號(hào)被dsp芯片4內(nèi)部的a/d轉(zhuǎn)化模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后，對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行fir數(shù)字濾波和fft計(jì)算，得出輸入電壓的頻率，即為轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，再將該頻率進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換即可得出轉(zhuǎn)速。

以上的僅是本發(fā)明的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)及特性等常識(shí)在此未作過多描述。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。

本技術(shù)：
要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說(shuō)明書中的具體實(shí)施方式等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)頻率測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)高精度測(cè)量的傳感器，包括激光光源，用于發(fā)射激光到光纖探頭；光纖探頭，包括發(fā)射光纖和兩組接收光纖，發(fā)射光纖將接收到的激光發(fā)射到待測(cè)轉(zhuǎn)子葉片上，接收光纖用于接收經(jīng)轉(zhuǎn)子葉片反射后的反射激光；前置電路，用于接收光纖探頭傳遞的兩組反射激光，將兩組激光進(jìn)行運(yùn)算得到電壓實(shí)時(shí)比值；DSP芯片，對(duì)電壓實(shí)時(shí)比值進(jìn)行處理，得出電壓頻率，再經(jīng)過線性轉(zhuǎn)換后得到轉(zhuǎn)速。

技術(shù)研發(fā)人員：侯大勇;李青海;簡(jiǎn)宋全;鄒立斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東精點(diǎn)數(shù)據(jù)科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.07
技術(shù)公布日：2017.08.22