1.本发明涉及轴系参数测量技术领域，更具体地，涉及一种转轴健康状况实时连续监测方法。
背景技术：2.为了检测机械、船舶、电力、交通等具有转动部件的设备的运行状况，需要对发动机动力传动轴、风电系统的叶片及传动轴变速箱等大量关键转动轴的工作状态和健康状况，以及转动部件的在线实时运行状态、不同负载运行情况的参数变化进行实时监测，来为这些核心转动部件的安全运行提供保障，为产品设计提供准确的实测数据。但这些需要进行对转动部件进行测量的设备，有的设置在高空，野外等特殊环境，有些设置在设备壳体内部，不易直接进行监测与测量，需要采用遥测手段进行测量。现有的遥测检测系统的信号传输基于微波信号，在设备旋转的情况下，信号传输不可靠，如果转动轴旋转速度高，如：转速大于100转/秒，则信号无法用微波传输，而若安装在被测对象上面的测量电路使用电池供电，则测量系统无法长时间进行连续测量，更换电池时需要关闭设备，会造成不必要的损失，因此，需要发明一种可以同时进行遥测，又可以持续为安装在被测对象上的测量电路进行进行连续、无线馈电的测量方法。
技术实现要素：3.(一)解决的技术问题
4.针对现有技术无法直接测量旋转轴健康状况以及不能无线供电的缺陷，本发明提供一种转轴健康状况实时连续监测方法，解决了现有技术中转动部件不适合有线供电，大部分场合更换电池不方便，使用电池供电则不能长时间持续测量的问题，满足了壳内、高空或野外工作的转动物体的健康状况遥测和长期监控。
5.(二)技术方案
6.为解决上述问题，本发明采用方案如下：
7.本技术由转动物体上子系统a、地面处理子系统b、能量和信息交换子系统c三个部分组成；转动物体上子系统a对设备进行测量数据采集、数据处理、信息调制和发送，同时完成供电能量接收；转动物体上子系统a包括测量传感器、信号拾取模块、放大滤波模块、a/d转换模块、信息处理模块1和信息调制模块；测量传感器由设备的实时状态产生测量信号，变送至所述信号拾取模块，经所述放大滤波模块电路放大和滤波后，连接至所述a/d转换模块将测量得到的模拟信号转换成数字信号，再经所述信息处理模块1，送至所述信息调制模块，最后将调制信息发送至能量和信息交换子系统c的信息发送模块；
8.能量和信息交换子系统c完成所述转动物体上子系统a与所述地面处理子系统b之间的供电能量和测量信息的隔离交换；信息与能量的无线交换子系统c包括信息发送模块、无线能量接收模块、整流稳压模块、线圈1、线圈2、无线供电驱动模块、无线供电信号发生器模块和信息接收模块；所述信息发送模块将转动物体上子系统a得到的调制信息通过所述
线圈1发送，并通过所述线圈2传输至所述地面处理子系统b上的信息接收模块；所述无线供电信号发生器模块产生信号经所述无线供电驱动模块放大后，送至所述线圈2，并通过所述线圈1接收无线能量送至所述无线能量接收模块，然后经所述整流稳压模块进行整流稳压之后，为所述转动物体上子系统a供电，完成信息与能量双向交换；
9.地面处理子系统b完成测量信息接收、信息解调、数据处理和测量信号输出；地面处理子系统b包括信息解调模块、信息处理模块2、d/a转换模块、测量输出模块；信息解调模块将从能量和信息交换子系统c上的信息接收模块接收的调制信息，送至所述信息处理模块2，再经所述d/a转换模块，最后经所述测量输出模块将测量信号输出，完成对旋转轴健康状况的自供电监测。其中，测量传感器测量的数据可以是设备的温度、应变等所有可以体现其健康状况的数据，测量使用的传感器为现有技术，不再赘述。
10.作为优选地，所述的放大滤波模块3db带宽为1.2khz，采用250倍过采样∑
‑⊿
调制fir滤波。
11.作为优选地，所述信号拾取模块的输出信号放大250倍、500倍、1000倍或2000倍。
12.作为优选地，所述信息处理1模块使用统计线性回归算法对数据进行校正。
13.作为优选地，所述信息调制模块使用rs485实现调制、驱动和平衡输出。
14.作为优选地，所述信号调制模块采用ook调制，体制速率115200，载波8mhz。
15.作为优选地，所述测量输出模块的电压为-10v～+10v。
16.作为优选地，所述无线供电驱动模块采用振荡电路，保证了转动物体上测量装置长期运行，无需电池。
17.作为优选地，所述整流稳压模块有过压保护电路。
18.作为优选地，所述整流稳压模块整流输出6.5-16v，稳压输出5v。
19.作为优选地，所述信号发送模块有防止无线能量信号反向窜入的滤波保护电路。
20.作为优选地，所述信号接收模块设计有防止无线能量信号窜入和信号分离的滤波装置。
21.作为优选地，设计所述线圈1和线圈2具有供电能量信号和信息信号共用和交换能力。
22.(三)有益效果
23.1.本技术使用巧妙的方法实现了信号调制，省去了专用调制、差分变换和信号驱动器件，节省转动物体上模块功耗；
24.2.采用无线感应馈电，并通过无线感应馈电，解决了旋转物体扭矩、转速、温度等参数长期在线不间断连续监测中供电问题，免除了停机更换电池困扰，经济实用；
25.3.无线感应馈电装置反向传输通信信号，简化了遥测信号数据无线传输环节，实现了旋转物体扭矩、转速、温度等参数遥测；
附图说明
26.图1为本发明的工作流程图
具体实施方式
27.结合图1说明本实施方式。本发明提供一种转轴健康状况实时连续监测方法，包括
转动物体上子系统a、地面处理子系统b、能量和信息交换子系统c；所述转动物体上子系统a完成测量数据采集、数据处理和信息调制和发送，同时完成供电能量接收；所述地面处理子系统b完成测量信息接收、信息解调、数据处理和测量信号输出；所述能量和信息交换子系统c完成所述转动物体上子系统a与所述地面处理子系统b之间的供电能量和测量信息的隔离交换。本发明采用与无线信息传输共用的无线方式供电，保证了系统长期运行，不需更换电池。
28.结合图1说明本实施方式。本发明的转动物体上子系统a，包括测量传感器模块、信号拾取模块、放大滤波模块、a/d转换模块、信息处理1模块和信息调制模块。
29.无线供电转动物体遥测系统为传感器全桥或半桥提供4.096v标准电压，并拾取所述传感器模块信号。
30.信号经所述放大滤波模块模拟预放大50倍并模拟滤波后，经a/d转换进行数字化并数字滤波，信息在所述信息处理1模块再进行数字放大，经模拟放大和数字放大后，信号实际放大倍数为250-8000倍之间。
31.结合图1说明本实施方式。本发明的地面处理子系统b，包括信息解调模块、信息处理2模块、d/a转换模块、测量输出模块。接收信号经非相干解调，送至信息处理2模块进行同步信息分离，有效测量信息经所述d/a转换，最后由测量输出模块将部件输出-10v～+10v模拟信号。
32.结合图1说明本实施方式。本发明的能量和信息交换子系统c，包括信息发送模块、整流稳压模块、无线能量接收模块、线圈1、线圈2、无线供电驱动模块、无线供电信号发生器模块和信息接收模块。能量和信息交换子系统c以线圈1和所述线圈2为交换枢纽，形成一条上行能量交换链和一个下行的信息传输交换链。所述无线供电信号发生器模块、所述无线供电驱动模块、所述线圈2、所述线圈1、所述无线能量接收模块、所述整流稳压模块构成一条上行能量交换链，为所述转动物体上子系统a长期稳定无线供电；所述信息发送模块、所述线圈1、所述线圈2、所述信息接收模块构成下行信息传输交换链。两个链条在同时工作，完成非接触无线信息传递和非接触无线能量传递。
33.结合图1说明本实施方式。所述下行信息传输交换链中，所述信息发送模块将测量信息以调制载波的方式与能量交换信号共用频谱，载波通过所述线圈1发送，并通过所述线圈2接收至所述信息接收模块，完成非接触无线信息传递信息交换。
34.结合图1说明本实施方式。所述上行能量交换链中，所述供电信号发生器模块产生几十千赫兹电磁信号，信号经所述无线供电驱动模块与所述线圈2构成的电路放大，与信息调制载波共用频谱，经所述线圈2发送。所述线圈1接收该无线能量，并将无线能量输送至所述整流稳压模块之后，为所述转动物体上子系统a供电，完成非接触无线能量传递交换。
35.本发明的工作原理如下：
36.线圈1随测量的设备一同旋转，通过交变的磁场传递电能，为转动物体上子系统a供电，线圈2产生磁场，将磁能传递给线圈1，完成能量的交换。本技术提供的是一种能够将馈电与信号传递一体化进行的方法，通过无线馈电的方式，同时完成信号传递与供电。
37.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：1.一种转轴健康状况实时连续监测方法，包括转动物体上子系统a、地面处理子系统b、能量和信息交换子系统c，其特征在于，包括如下步骤：转动物体上子系统a对设备健康参数进行数据采集、数据处理、信息调制和发送，同时完成无线馈电能量的接收；转动物体上子系统a包括测量传感器、信号拾取模块、放大滤波模块、a/d转换模块、信息处理模块1和信息调制模块；测量传感器由设备的实时状态产生测量信号，变送至所述信号拾取模块，经所述放大滤波模块电路放大和滤波后，连接至所述a/d转换模块将测量得到的模拟信号转换成数字信号，再经所述信息处理模块1，送至所述信息调制模块，最后将调制信息发送至能量和信息交换子系统c的信息发送模块；能量和信息交换子系统c完成所述转动物体上子系统a与所述处理子系统b之间的供电能量和测量信息的物理隔离交换；信息与能量的无线交换子系统c包括信息发送模块、无线能量接收模块、整流稳压模块、线圈1、线圈2、无线供电驱动模块、无线供电信号发生器模块和信息接收模块；所述信息发送模块将转动物体上子系统a得到的调制信息通过所述线圈1发送，并通过所述线圈2传输至所述地面处理子系统b上的信息接收模块；所述无线供电信号发生器模块产生信号经所述无线供电驱动模块放大后，送至所述线圈2，并通过所述线圈1接收无线能量送至所述无线能量接收模块，然后经所述整流稳压模块进行整流稳压之后，为所述转动物体上子系统a供电，完成信息与能量双向交换；地面处理子系统b完成测量信息接收、信息解调、数据处理和测量信号输出；地面处理子系统b包括信息解调模块、信息处理模块2、d/a转换模块、测量输出模块；信息解调模块将从能量和信息交换子系统c上的信息接收模块接收的调制信息，送至所述信息处理模块2，再经所述d/a转换模块，最后经所述测量输出模块将测量信号输出，完成对旋转轴健康状况的无线供电；能量和信息交换子系统c能够同时完成非接触无线信息传递和非接触无线能量传递，不仅保证所述转动物体上子系统a长期稳定无线供电，同时保证测量信息反方向无线传输至地面处理子系统b；所述转动物体上子系统a、所述地面处理子系统b和所述能量和信息交换子系统c配合，完成从遥测信息产生到信息隔离传送输出、从地面能量供应到电能隔离输送以及它们之间的隔离交换。2.根据权利要求1所述的一种转轴健康状况实时连续监测方法，其特征在于，所述放大滤波模块3db带宽为1.2khz，采用250倍过采样∑
‑⊿
调制fir滤波；所述信息处理模块1使用统计线性回归算法对数据进行校正；所述信号拾取模块的输出信号放大倍数在250-8000倍区间内可调；所述信息调制模块将信号调制、驱动后输出；所述信号调制模块采用ook调制，体制速率115200，载波8mhz。3.根据权利要求1所述的一种转轴健康状况实时连续监测方法，其特征在于，所述信息解调模块采用非相干解调；所述测量输出模块的信号电压为-10v～+10v或4到20ma电流；所述无线供电驱动模块采用振荡电路。4.根据权利要求1所述的一种转轴健康状况实时连续监测方法，其特征在于，所述整流稳压模块具有过压保护电路；所述整流稳压模块的整流输出电压为6.5-16v，稳压输出5v；
所述信号发送模块具有防止无线能量信号反向窜入的保护电路；所述信号接收模块具有防止无线能量信号窜入的信号保护电路；所述线圈1和所述线圈2具有供电能量信号和信息信号共用和交换能力。
技术总结本发明涉及一种转轴健康状况实时连续监测方法。包括转动物体上子系统A、地面处理子系统B、能量和信息交换子系统C，能量和信息交换子系统C能够同时完成非接触无线信息传递和非接触无线能量传递，不仅保证所述转动物体上子系统A长期稳定无线供电，同时保证测量信息反方向无线传输至地面处理子系统B；所述转动物体上子系统A、所述地面处理子系统B和所述能量和信息交换子系统C配合，完成从遥测信息产生到信息隔离传送输出、从地面能量供应到电能隔离输送以及它们之间的隔离交换。解决了现有技术中转动部件不适合有线供电，大部分场合更换电池不方便，使用电池供电则不能长时间持续测量的问题，满足了壳内、高空或野外工作的转动物体的健康状况遥测和长期监控。物体的健康状况遥测和长期监控。物体的健康状况遥测和长期监控。
技术研发人员：韩肖君 赵增印
受保护的技术使用者：北京航宇天穹科技有限公司
技术研发日：2022.04.12
技术公布日：2022/7/5
