专利名称：非接触式汽轮机转速检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及汽轮机转速检测技术领域，尤其是涉及一种非接触式汽轮机转速检测装置及方法。
背景技术：
在火力发电厂中，汽轮机的转子转速是一个非常重要的运行参数，它的测量一直是工业领域和科学实验中面临的一个重要问题。汽轮机的转速在启动和停止过程中是不断变化的，必须对其进行连续的监视和控制。当汽轮机发生事故或甩去负荷时，转速就成为重要的监视参数。能够可靠连续的监测汽轮发电机组的转速，是保证汽轮发电机组安全、可靠、经济运行的关键条件之一。目前，公知的汽轮机测速装置构造由测速齿轮和内置型磁敏、涡流传感器组成，这种测速装置容易受到汽轮机轴向膨胀、振动位移而不能正常工作，同时由于测速传感器与测速齿轮较窄的间隙使得测速传感器易被磨损造成而影响装置的寿命，测速齿轮的存在也间接的增大了汽轮机的体积，当传感器和测速齿轮距离较远会产成因信号微弱而无法正常工作的情况，给工作人员的调试和安装带来了很多困难。传统的传感器不仅价格昂贵而且当传感器出现故障时不易检修和更换。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、安装使用方便、抗外界干扰能力强、检测精度高、工作可靠性高、使用寿命长的非接触式汽轮机转速检测装置。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于包括用于对汽轮机转速进行实时检测的汽轮机转速检测电路模块和与汽轮机转速检测电路模块相接且用于对汽轮机转速检测电路模块检测到的信号进行分析处理得到汽轮机转速的微处理器模块，以及为装置中各用电模块供电的电源管理电路模块，所述汽轮机转速检测电路模块由依次相接的漫反射光纤传感器、前置放大电路模块和光电耦合电路模块构成，所述漫反射光纤传感器安装在汽轮机轴上且用于实时检测汽轮机和发电机连接处的螺丝的位移信号并将位移信号转换为电信号，所述微处理器模块的输出端接有用于显示汽轮机转速的第一数码管显示电路模块、用于显示汽轮机转速所对应电流大小的第二数码管显示电路模块和用于进行电平转换的逻辑电平转换电路模块，所述逻辑电平转换电路模块的输出端接有用于将微处理器模块输出的汽轮机转速所对应电流大小的数字信号转换成电压信号的D/A转换电路模块，所述D/A转换电路模块的输出端接有用于将电压信号转换为电流信号传输给汽轮机DCS集散控制系统的V/I转换电路模块。上述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述电源管理电路模块由依次相接的12V直流电源、用于将12V直流电源输出的12电压转换为5V的5V电源电路和用于将5V电压转换为3. 3V的3. 3V电源电路构成，所述漫反射光纤传感器、前置放大电路模块和光电耦合电路模块均与所述12V直流电源相接，所述第一数码管显示电路模块、第二数码管显示电路模块、逻辑电平转换电路模块、D/A转换电路模块和V/I转换电路模块均与所述5V电源电路相接，所述光电耦合电路模块、微处理器模块和逻辑电平转换电路模块均与所述3. 3V电源电路相接；所述5V电源电路由用于连接12V直流电源的12V接线端子DUAN2，芯片7805，电阻R3、发光二极管D2，极性电容C8和C10,以及非极性电容C9、C11、C12和C13构成；所述芯片7805的引脚I与12V接线端子DUAN2的电源端、极性电容C8的正极和非极性电容C9的一端相接，所述芯片7805的引脚3与极性电容ClO的正极、非极性电容Cll的一端、非极性电容C12的一端、非极性电容C13的一端、电阻R3的一端相接且为所述5V电源电路的输出端5V，所述电阻R3的另一端与发光二极管D2的正极相接，所述芯片7805的引脚2、12V接线端子DUAN2的接地端、极性电容C8的负极、非极性电容C9的另一端、极性电容ClO的负极、非极性电容Cll的另一端、非极性电容C12的另一端、非极性电容C13的另一端和发光二极管D2的负极均接地；所述3. 3V电源电路由用于连接5V电源电路的5V接线端子DUANl，芯片ASMl 117，发光二级管Dl，稳压二极管D3，电阻R4，非极性电容C5和C7，以及极性电容C4和C6构成，所述芯片ASMl117的引脚I接地，所述芯片ASMl117的引脚3与稳压二极管D3的负极、极性电容C4的正极和非极性电容C5的一端相接，所述稳压二极管D3的正极与所述5V接线端子DUANl的电源端相接，所述芯片ASM1117的引脚2与极性电容C6的正极、非极性电容C7的一端和电阻R4的一端相接且为3. 3V电源电路的输出端3. 3V，所述电阻R4的另一端与发光二级管Dl的正极相接，所述5V接线端子DUANl的接地端、极性电容C4的负极、非极性电容C5的另一端、极性电容C6的负极、非极性电容C7的另一端和发光二级管Dl的负极均接地。上述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述微处理器模块由单片机MSP430F149、电阻R5、晶振电路、复位电路和JTAG接口电路构成，所述单片机MSP430F149的引脚I和引脚64均与所述3. 3V电源电路的输出端3. 3V相接，所述单片机MSP430F149的引脚62通过电阻R5接地；所述晶振电路由晶振Yl和Y2，以及非极性电容Cl和C2构成，所述晶振Yl的一端与所述单片机MSP430F149的引脚8相接，所述晶振Yl的另一端与所述单片机MSP430F149的引脚9相接，所述晶振Y2的一端与所述单片机MSP430F149的引脚53和非极性电容Cl的一端相接，所述晶振Y2的另一端与所述单片机MSP430F149的引脚52和非极性电容C2的一端相接，所述非极性电容Cl的另一端和非极性电容C2的另一端均接地；所述复位电路由按键S1、非极性电容C3以及电阻Rl和R2构成，所述按键SI的一端与所述单片机MSP430F149的引脚58、电阻Rl的一端和非极性电容C3的一端相接，所述电阻Rl的另一端与所述3. 3V电源电路的输出端3. 3V相接，所述按键SI的另一端与所述电阻R2的一端相接，所述电阻R2的另一端和所述非极性电容C3的另一端均接地；所述JTAG接口电路由JTAG接口构成，所述JTAG接口的引脚7与所述3. 3V电源电路的输出端3. 3V相接，所述JTAG接口的引脚9与所述单片机MSP430F149的引脚58相接，所述JTAG接口的引脚10与所述单片机MSP430F149的引脚63相接，所述JTAG接口的引脚11与所述单片机MSP430F149的引脚57相接，所述JTAG接口的引脚12与所述单片机MSP430F149的引脚56相接，所述JTAG接口的引脚13与所述单片机MSP430F149的引脚55相接，所述JTAG接口的引脚14与所述单片机MSP430F149的引脚54相接。上述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述光电耦合电路模块由芯片P521，用于连接前置放大电路模块的三脚接插件Fl，以及电阻R12和R13构成；所述三脚接插件Fl的引脚2与前置放大电路的信号输出端相接，所述芯片P521的引脚I与三脚接插件Fl的引脚2和电阻R12的一端相接，所述电阻R12的另一端和三脚接插件Fl的引脚I均与12V直流电源相接，所述芯片P521的引脚2和引脚3以及三脚接插件Fl的引脚3均接地，所述芯片P521的引脚4与电阻R13的一端和所述单片机MSP430F149的引脚12相接，所述电阻R13的另一端与所述3. 3V电源电路的输出端3. 3V相接。上述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述微处理器模块的输入端接有用于输入控制参数的按键电路模块，所述按键电路模块由按键S2、S3、S4和S5，以及电阻R22、R23、R24和R25构成；所述按键S2的一端与所述单片机MSP430F149的引脚20和电阻R22的一端相接，所述按键S3的一端与所述单片机MSP430F149的引脚21和电阻R23的一端相接，所述按键S4的一端与所述单片机MSP430F149的引脚22和电阻R24的一端相接，所述按键S5的一端与所述单片机MSP430F149的引脚23和电阻R25的一端相接，所述按键S2的另一端、按键S3的另一端、按键S4的另一端和按键S5的另一端均接地，所述电阻R22的另一端、电阻R23的另一端、电阻R24的另一端和电阻R25的另一端均与所述3. 3V电源电路的输出端3. 3V相接。上述的非接触式汽轮机转速检测装置及方法，其特征在于所述逻辑电平转换电路模块由第一芯片74LVC4245-1和第二芯片74LVC4245-2构成，所述第一芯片74LVC4245-1的引脚I和引脚2均与所述5V电源电路的输出端5V相接，所述第一芯片74LVC4245-1的引脚23和引脚24均与所述3. 3V电源电路的输出端3. 3V相接，所述第一芯片74LVC4245-1的引脚14 21分别对应与所述单片机MSP430F149的引脚51 44相接，所述第一芯片74LVC4245-1的引脚11、引脚12、引脚13和引脚22均接地；所述第二芯片74LVC4245-1的引脚I与所述5V电源电路的输出端5V相接，所述第二芯片74LVC4245-1的引脚23和引脚24均与所述3. 3V电源电路的输出端3. 3V相接，所述第二芯片74LVC4245-1的引脚21 19分别对应与所述单片机MSP430F149的引脚59 61相接，所述第二芯片74LVC4245-1的引脚18 14分别对应与所述单片机MSP430F149的引脚2 6相接，所述第一芯片74LVC4245-1的引脚2、引脚11、引脚12、引脚13和引脚22均接地。上述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述D/A转换电路模块和V/I转换电路模块由芯片THS5671,电阻R14、R15、R16和R17，以及极性电容C14、C15和C16构成；所述芯片THS5671的引脚14 7分别对应与所述第一芯片74LVC4245-1的引脚3 10相接，所述芯片THS5671的引脚6 I分别对应与所述第二芯片74LVC4245-1的引脚3 8相接，所述芯片THS5671的引脚28与所述第二芯片74LVC4245-1的引脚9相接，所述芯片THS5671的引脚24和引脚27均与所述5V电源电路的输出端5V相接，所述芯片THS5671的引脚17与极性电容C16的正极相接，所述芯片THS5671的引脚18通过电阻R14接地，所述芯片THS5671的引脚19与极性电容C15的正极相接，所述芯片THS5671的引脚23与极性电容C14的正极相接，所述芯片THS5671的引脚21为V/I转换电路模块的第二输出端I0UT2且通过电阻R17接地，所述芯片THS5671的引脚22为V/I转换电路模块的第一输出端IOUTl且通过电阻R16接地，所述极性电容C16的负极、极性电容C15的负极和极性电容C14的负极，以及所述芯片THS5671的引脚15、引脚16、引脚20和引脚25均接地。上述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述第一数码管显示电路模块由四位一体数码管LEDI，三极管Ql、Q2、Q3和Q4，以及电阻R7、R8、R9和RlO构成；所述四位一体数码管LEDl的引脚I与三极管Ql的发射极相接，所述三极管Ql的基极与所述单片机MSP430F149的引脚28相接，所述三极管Ql的集电极通过电阻R7与所述5V电源电路的输出端5V相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚4与三极管Q2的发射极相接，所述三极管Q2的基极与所述单片机MSP430F149的引脚29相接，所述三极管Ql的集电极通过电阻R8与所述5V电源电路的输出端5V相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚5与三极管Q3的发射极相接，所述三极管Q3的基极与所述单片机MSP430F149的引脚30相接，所述三极管Q3的集电极通过电阻R9与所述5V电源电路的输出端5V相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚12与三极管Q4的发射极相接，所述三极管Q4的基极与所述单片机MSP430F149的引脚31相接，所述三极管Q4的集电极通过电阻RlO与所述5V电源电路的输出端5V相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚2与所述单片机MSP430F149的引脚36相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚3与所述单片机MSP430F149的引脚41相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚6与所述单片机MSP430F149的引脚37相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚7与所述单片机MSP430F149的引脚40相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚8与所述单片机MSP430F149的引脚39相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚9与所述单片机MSP430F149的引脚43相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚10与所述单片机MSP430F149的引脚38相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚11与所述单片机MSP430F149的引脚42相接；所述第二数码管显示电路模块由四位一体数码管LED2，三极管Q5、Q6、Q7和Q8，以及电阻R18、R19、R20和R21构成；所述四位一体数码管LED2的引脚I与三极管Q5的发射极相接，所述三极管Q5的基极与所述单片机MSP430F149的引脚32相接，所述三极管Q5的集电极通过电阻R18与所述5V电源电路的输出端5V相接，所述四位一体数码管LED2的引脚4与三极管Q6的发射极相接，所述三极管Q6的基极与所述单片机MSP430F149的引脚33相接，所述三极管Q5的集电极通过电阻R19与所述5V电源电路的输出端5V相接，所述四位一体数码管LED2的引脚5与三极管Q7的发射极相接，所述三极管Q7的基极与所述单片机MSP430F149的引脚34相接，所述三极管Q7的集电极通过电阻R20与所述5V电源电路的输出端5V相接，所述四位一体数码管LED2的引脚12与三极管Q8的发射极相接，所述三极管Q8的基极与所述单片机MSP430F149的`引脚35相接，所述三极管Q8的集电极通过电阻R21与所述5V电源电路的输出端5V相接，所述四位一体数码管LED2的引脚2与所述单片机MSP430F149的引脚36相接，所述四位一体数码管LED2的引脚3与所述单片机MSP430F149的引脚41相接，所述四位一体数码管LED2的引脚6与所述单片机MSP430F149的引脚37相接，所述四位一体数码管LED2的引脚7与所述单片机MSP430F149的引脚40相接，所述四位一体数码管LED2的引脚8与所述单片机MSP430F149的引脚39相接，所述四位一体数码管LED2的引脚9与所述单片机MSP430F149的引脚43相接，所述四位一体数码管LED2的引脚10与所述单片机MSP430F149的引脚38相接，所述四位一体数码管LED2的引脚11与所述单片机MSP430F149的引脚42相接。上述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述漫反射光纤传感器的数量、前置放大电路模块的数量和光电耦合电路模块的数量均为η个，其中，η为不小于2的自然数。本发明还提供了一种数据处理速度快、实时性能好、检测精度高、可扩展性能好的非接触式汽轮机转速检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤
步骤一、信号实时采集及传输n个所述漫反射光纤传感器对汽轮机和发电机连接处的螺丝的位移进行实时采集并输出正弦波信号，η个所述前置放大电路模块分别对应将多个漫反射光纤传感器输出的正弦波信号转换为方波信号并分别对应通过η个光电耦合电路模块实时传输给微处理器模块；步骤二、信号分析处理首先，所述微处理器模块每隔时间Ti对第i个方波信号进行采样，对其采样到的第i个方波信号的脉冲个数进行计数，得到第i个方波信号的脉冲个
数Ni,其中，i=l η ;接着，所述微处理器模块根据公式
权利要求
1.一种非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于包括用于对汽轮机转速进行实时检测的汽轮机转速检测电路模块和与汽轮机转速检测电路模块相接且用于对汽轮机转速检测电路模块检测到的信号进行分析处理得到汽轮机转速的微处理器模块(4)，以及为装置中各用电模块供电的电源管理电路模块(5)，所述汽轮机转速检测电路模块由依次相接的漫反射光纤传感器(I)、前置放大电路模块(2)和光电耦合电路模块(3)构成，所述漫反射光纤传感器(I)安装在汽轮机轴上且用于实时检测汽轮机和发电机连接处的螺丝的位移信号并将位移信号转换为电信号，所述微处理器模块(4)的输出端接有用于显示汽轮机转速的第一数码管显示电路模块(10)、用于显示汽轮机转速所对应电流大小的第二数码管显示电路模块(11)和用于进行电平转换的逻辑电平转换电路模块(6)，所述逻辑电平转换电路模块(6)的输出端接有用于将微处理器模块(4)输出的汽轮机转速所对应电流大小的数字信号转换成电压信号的D/A转换电路模块(7)，所述D/A转换电路模块(7)的输出端接有用于将电压信号转换为电流信号传输给汽轮机DCS集散控制系统(9)的V/I转换电路模块(8)。
2.按照权利要求1所述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述电源管理电路模块(5)由依次相接的12V直流电源(5-1)、用于将12V直流电源(5-1)输出的12电压转换为5V的5V电源电路(5-2)和用于将5V电压转换为3. 3V的3. 3V电源电路(5_3)构成，所述漫反射光纤传感器(I)、前置放大电路模块(2 )和光电耦合电路模块(3 )均与所述12V直流电源(5-1)相接，所述第一数码管显示电路模块(10)、第二数码管显示电路模块(11)、逻辑电平转换电路模块(6)、D/A转换电路模块(7)和V/I转换电路模块(8)均与所述5V电源电路(5-2)相接，所述光电耦合电路模块(3)、微处理器模块(4)和逻辑电平转换电路模块(6)均与所述3. 3V电源电路(5-3)相接；所述5V电源电路(5_2)由用于连接12V直流电源(5-1)的12V接线端子DUAN2，芯片7805，电阻R3、发光二极管D2，极性电容C8和ClO，以及非极性电容C9、C11、C12和C13构成；所述芯片7805的引脚I与12V接线端子DUAN2的电源端、极性电容C8的正极和非极性电容C9的一端相接，所述芯片7805的引脚3与极性电容ClO的正极、非极性电容Cll的一端、非极性电容C12的一端、非极性电容C13的一端、电阻R3的一端相接且为所述5V电源电路(5-2)的输出端5V，所述电阻R3的另一端与发光二极管D2的正极相接，所述芯片7805的引脚2、12V接线端子DUAN2的接地端、极性电容C8的负极、非极性电容C9的另一端、极性电容ClO的负极、非极性电容Cll的另一端、非极性电容C12的另一端、非极性电容C13的另一端和发光二极管D2的负极均接地；所述3. 3V电源电路(5-3)由用于连接5V电源电路(5-2)的5V接线端子DUANl，芯片ASMl117，发光二级管Dl，稳压二极管D3，电阻R4，非极性电容C5和C7，以及极性电容C4和C6构成，所述芯片ASM1117的引脚I接地，所述芯片ASM1117的引脚3与稳压二极管D3的负极、极性电容C4的正极和非极性电容C5的一端相接，所述稳压二极管D3的正极与所述5V接线端子DUANl的电源端相接，所述芯片ASM1117的引脚2与极性电容C6的正极、非极性电容C7的一端和电阻R4的一端相接且为3. 3V电源电路(5-3)的输出端3. 3V，所述电阻R4的另一端与发光二级管Dl的正极相接，所述5V接线端子DUANl的接地端、极性电容C4的负极、非极性电容C5的另一端、极性电容C6的负极、非极性电容C7的另一端和发光二级管Dl的负极均接地。
3.按照权利要求2所述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述微处理器模块(4)由单片机MSP430F149、电阻R5、晶振电路、复位电路和JTAG接口电路构成，所述单片机MSP430F149的引脚I和引脚64均与所述3. 3V电源电路(5_3)的输出端3. 3V相接，所述单片机MSP430F149的引脚62通过电阻R5接地；所述晶振电路由晶振Yl和Y2，以及非极性电容Cl和C2构成，所述晶振Yl的一端与所述单片机MSP430F149的引脚8相接，所述晶振Yl的另一端与所述单片机MSP430F149的引脚9相接，所述晶振Y2的一端与所述单片机MSP430F149的引脚53和非极性电容Cl的一端相接，所述晶振Y2的另一端与所述单片机MSP430F149的引脚52和非极性电容C2的一端相接，所述非极性电容Cl的另一端和非极性电容C2的另一端均接地；所述复位电路由按键S1、非极性电容C3以及电阻Rl和R2构成，所述按键SI的一端与所述单片机MSP430F149的引脚58、电阻Rl的一端和非极性电容C3的一端相接，所述电阻Rl的另一端与所述3. 3V电源电路(5-3)的输出端3. 3V相接，所述按键SI的另一端与所述电阻R2的一端相接，所述电阻R2的另一端和所述非极性电容C3的另一端均接地；所述JTAG接口电路由JTAG接口构成，所述JTAG接口的引脚7与所述3. 3V电源电路(5-3)的输出端3. 3V相接，所述JTAG接口的引脚9与所述单片机MSP430F149的引脚58相接，所述JTAG接口的引脚10与所述单片机MSP430F149的引脚63相接，所述JTAG接口的引脚11与所述单片机MSP430F149的引脚57相接，所述JTAG接口的引脚12与所述单片机MSP430F149的引脚56相接，所述JTAG接口的引脚13与所述单片机MSP430F149的引脚55相接，所述JTAG接口的引脚14与所述单片机MSP430F149的引脚54相接。
4.按照权利要求3所述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述光电耦合电路模块(3)由芯片P521，用于连接前置放大电路模块(2)的三脚接插件Fl，以及电阻R12和R13构成；所述三脚接插件Fl的引脚2与前置放大电路的信号输出端相接，所述芯片P521的引脚I与三脚接插件Fl的引脚2和电阻R12的一端相接，所述电阻R12的另一端和三脚接插件Fl的引脚I均与12V直流电源(5-1)相接，所述芯片P521的引脚2和引脚3以及三脚接插件Fl的引脚3均接地，所述芯片P521的引脚4与电阻R13的一端和所述单片机MSP430F149的引脚12相接，所述电阻R13的另一端与所述3. 3V电源电路(5_3)的输出端3. 3V相接。
5.按照权利要求3所述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述微处理器模块(4)的输入端接有用于输入控制参数的按键电路模块(12)，所述按键电路模块(12)由按键S2、S3、S4和S5，以及电阻R22、R23、R24和R25构成；所述按键S2的一端与所述单片机MSP430F149的引脚20和电阻R22的一端相接，所述按键S3的一端与所述单片机MSP430F149的引脚21和电阻R23的一端相接，所述按键S4的一端与所述单片机MSP430F149的引脚22和电阻R24的一端相接，所述按键S5的一端与所述单片机MSP430F149的引脚23和电阻R25的一端相接，所述按键S2的另一端、按键S3的另一端、按键S4的另一端和按键S5的另一端均接地，所述电阻R22的另一端、电阻R23的另一端、电阻R24的另一端和电阻R25的另一端均与所述3. 3V电源电路(5_3)的输出端3. 3V相接。
6.按照权利要求3所述的非接触式汽轮机转速检测装置及方法，其特征在于所述逻辑电平转换电路模块(6)由第一芯片74LVC4245-1和第二芯片74LVC4245-2构成，所述第一芯片74LVC4245-1的引脚I和引脚2均与所述5V电源电路(5_2)的输出端5V相接，所述第一芯片74LVC4245-1的引脚23和引脚24均与所述3. 3V电源电路(5_3)的输出端3. 3V相接，所述第一芯片74LVC4245-1的引脚14 21分别对应与所述单片机MSP430F149的引脚51 44相接，所述第一芯片74LVC4245-1的引脚11、引脚12、引脚13和引脚22均接地；所述第二芯片74LVC4245-1的引脚I与所述5V电源电路(5_2)的输出端5V相接，所述第二芯片74LVC4245-1的引脚23和引脚24均与所述3. 3V电源电路(5_3)的输出端3. 3V相接，所述第二芯片74LVC4245-1的引脚21 19分别对应与所述单片机MSP430F149的引脚59 61相接，所述第二芯片74LVC4245-1的引脚18 14分别对应与所述单片机MSP430F149的引脚2 6相接，所述第一芯片74LVC4245-1的引脚2、引脚11、引脚12、引脚13和引脚22均接地。
7.按照权利要求6所述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述D/A转换电路模块(7)和V/1转换电路模块(8)由芯片THS5671,电阻R14、R15、R16和R17，以及极性电容C14、C15和C16构成；所述芯片THS5671的引脚14 7分别对应与所述第一芯片74LVC4245-1的引脚3 10相接，所述芯片THS5671的引脚6 I分别对应与所述第二芯片74LVC4245-1的引脚3 8相接，所述芯片THS5671的引脚28与所述第二芯片74LVC4245-1的引脚9相接，所述芯片THS5671的引脚24和引脚27均与所述5V电源电路(5_2)的输出端5V相接，所述芯片THS5671的引脚17与极性电容C16的正极相接，所述芯片THS5671的引脚18通过电阻R14接地，所述芯片THS5671的引脚19与极性电容C15的正极相接，所述芯片THS5671的引脚23与极性电容C14的正极相接，所述芯片THS5671的引脚21为V/I转换电路模块(8)的第二输出端IOUT2且通过电阻R17接地，所述芯片THS5671的引脚22为V/I转换电路模块(8)的第一输出端IOUTl且通过电阻R16接地，所述极性电容C16的负极、极性电容C15的负极和极性电容C14的负极，以及所述芯片THS5671的引脚15、引脚16、引脚20和引脚25均接地。
8.按照权利要求3所述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述第一数码管显示电路模块(10)由四位一体数码管LED1，三极管Ql、Q2、Q3和Q4，以及电阻R7、R8、R9和RlO构成；所述四位一体数码管LEDl的引脚I与三极管Ql的发射极相接，所述三极管Ql的基极与所述单片机MSP430F149的引脚28相接，所述三极管Ql的集电极通过电阻R7与所述5V电源电路(5-2)的输出端5V相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚4与三极管Q2的发射极相接，所述三极管Q2的基极与所述单片机MSP430F149的引脚29相接，所述三极管Ql的集电极通过电阻R8与所述5V电源电路(5-2)的输出端5V相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚5与三极管Q3的发射极相接，所述三极管Q3的基极与所述单片机MSP430F149的引脚30相接，所述三极管Q3的集电极通过电阻R9与所述5V电源电路(5_2)的输出端5V相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚12与三极管Q4的发射极相接，所述三极管Q4的基极与所述单片机MSP430F149的引脚31相接，所述三极管Q4的集电极通过电阻RlO与所述5V电源电路(5-2)的输出端5V相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚2与所述单片机MSP430F149的引脚36相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚3与所述单片机MSP430F149的引脚41相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚6与所述单片机MSP430F149的引脚37相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚7与所述单片机MSP430F149的引脚40相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚8与所述单片机MSP430F149的引脚39相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚9与所述单片机MSP430F149的引脚43相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚10与所述单片机MSP430F149的引脚38相接，所述四位一体数码管LEDl的引脚11与所述单片机MSP430F149的引脚42相接；所述第二数码管显示电路模块(11)由四位一体数码管LED2，三极管Q5、Q6、Q7和Q8，以及电阻R18、R19、R20和R21构成；所述四位一体数码管LED2的引脚I与三极管Q5的发射极相接，所述三极管Q5的基极与所述单片机MSP430F149的引脚32相接，所述三极管Q5的集电极通过电阻R18与所述5V电源电路(5-2)的输出端5V相接，所述四位一体数码管LED2的引脚4与三极管Q6的发射极相接，所述三极管Q6的基极与所述单片机MSP430F149的引脚33相接，所述三极管Q5的集电极通过电阻R19与所述5V电源电路(5-2)的输出端5V相接，所述四位一体数码管LED2的引脚5与三极管Q7的发射极相接，所述三极管Q7的基极与所述单片机MSP430F149的引脚34相接，所述三极管Q7的集电极通过电阻R20与所述5V电源电路(5-2)的输出端5V相接，所述四位一体数码管LED2的引脚12与三极管Q8的发射极相接，所述三极管Q8的基极与所述单片机MSP430F149的引脚35相接，所述三极管Q8的集电极通过电阻R21与所述5V电源电路(5-2)的输出端5V相接，所述四位一体数码管LED2的引脚2与所述单片机MSP430F149的引脚36相接，所述四位一体数码管LED2的引脚3与所述单片机MSP430F149的引脚41相接，所述四位一体数码管LED2的引脚6与所述单片机MSP430F149的引脚37相接，所述四位一体数码管LED2的引脚7与所述单片机MSP430F149的引脚40相接，所述四位一体数码管LED2的引脚8与所述单片机MSP430F149的引脚39相接，所述四位一体数码管LED2的引脚9与所述单片机MSP430F149的引脚43相接，所述四位一体数码管LED2的引脚10与所述单片机MSP430F149的引脚38相接，所述四位一体数码管LED2的引脚11与所述单片机MSP430F149的引脚42相接。
9.按照权利要求1所述的非接触式汽轮机转速检测装置，其特征在于所述漫反射光纤传感器(I)的数量、前置放大电路模块(2)的数量和光电耦合电路模块(3)的数量均为η个，其中，η为不小于2的自然数。
10.一种利用如权利要求9所述装置的非接触式汽轮机转速检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤 步骤一、信号实时采集及传输η个所述漫反射光纤传感器(I)对汽轮机和发电机连接处的螺丝的位移进行实时采集并输出正弦波信号，η个所述前置放大电路模块(2)分别对应将多个漫反射光纤传感器(I)输出的正弦波信号转换为方波信号并分别对应通过η个光电率禹合电路模块(3)实时传输给微处理器模块(4)； 步骤二、信号分析处理首先，所述微处理器模块(4)每隔时间Ti对第i个方波信号进行采样，对其采样到的第i个方波信号的脉冲个数进行计数，得到第i个方波信号的脉冲个数Ni,其中，i = I η;接着，所述微处理器模块(4)根据公式K =A计算得到第i个所述漫反射光纤传感器(I)检测出的汽轮机转速Vi，其中，Mi为汽轮机每转一圈所述微处理器模块(4)能够得到的方波信号的脉冲个数且等于汽轮机和发电机连接处的螺丝个数；然后，所述微处理器模块(4)根据公式^ = 计算出η个所述漫反射光纤传感器(I)检测出的汽轮机转速的平均值最后，所述微处理器模块(4)根据公式厂_)计算出汽轮机转速的平均值；所对应电流大小I ;其中，Imax=20mA, Imin=4mA, Vmax=3400r/m, Vmin=0r/m ； 步骤三、处理结果显示及传输所述微处理器模块(4)控制第一数码管显示电路模块(10)对汽轮机转速的平均值[进行实时显示，并控制第二数码管显示电路模块(11)对汽轮机转速的平均值[所对应电流大小I进行实时显示；同时，所述D/A转换电路模块(7)将微处理器模块(4)输出的汽轮机转速的平均值[所对应电流大小I的数字信号转换成电压信号，所述V/I转换电 路模块(8)将D/A转换电路模块(7)输出的电压信号转换为电流信号并实时传输给汽轮机DCS集散控制系统(9)。
全文摘要
本发明公开了一种非接触式汽轮机转速检测装置及方法，其装置包括汽轮机转速检测电路模块、微处理器模块和电源管理电路模块，汽轮机转速检测电路模块由依次相接的漫反射光纤传感器、前置放大电路模块和光电耦合电路模块构成，漫反射光纤传感器安装在汽轮机轴上，微处理器模块的输出端接有第一数码管显示电路模块、第二数码管显示电路模块和逻辑电平转换电路模块，逻辑电平转换电路模块的输出端依次接有D/A转换电路模块和V/I转换电路模块；其方法包括步骤一、信号实时采集及传输，二、信号分析处理，三、处理结果显示及传输。本发明设计合理，检测精度高，工作可靠性高，使用寿命长，可扩展性能好，实现成本低，实用性强，便于推广使用。
文档编号G01P3/481GK103033641SQ20131001119
公开日2013年4月10日 申请日期2013年1月12日 优先权日2013年1月12日
发明者杜京义, 杨勇, 侯媛彬, 王生成, 林科, 寇水潮, 唐小华, 李娜, 刘宇程 申请人:西安科技大学