旋转件非接触信号传输中的通道特性研究

　　0　引　言

　　对旋转机械进行测量和控制一直是一个技术难题。主要的问题是如何将数据和功率在旋转机械的转子和定子(基座)之间进行传递。传统的方法有集流环 和遥测等,但都存在一些缺点。集流环对工作环境要求高,工作不可靠,而且需要定期维护更换,不适合于高速旋转时的信号传输,通道扩展也不方便;遥测遥控方 式则存在系统复杂、抗干扰能力差、对其它电子设备产生干扰问题,更为重要的是,它不能进行功率的传输,这在许多场合的应用中受到限制,例如,需要在转子上 实施控制或部分有源电路在转子上的情况。

　　本文提出采用电磁耦合方式实现非接触信号传输的设想,讨论了利用非接触信号传输通道实现的智能旋翼模型试验测控系统,介绍了利用该系统进行的主 动自适应振动控制试验。主要讨论能同时进行多路信号非接触传输的通道结构,研究物理通道传输特性对信号传输的影响及其采取的相应措施。最后通过测试,验证 了改进后传输通道的信号传输的有效性。

　　1　非接触耦合通道实现多路信号的传输

　　在旋转机械中通过电磁耦合方法实现信号传递的需要采用特殊的结构形式,如图1所示。

　　在旋转机械系统中布置两个并排的线圈,使它们的轴线一致,一个固定在旋转轴上跟随转轴一起旋转,另一个固连在基座上。这样,若在其中一个线圈中 通以交变电流,其产生的交变磁场将通过另一线圈,从而产生交变感应电势,信号便由一边的线圈传输到另一边中,不需要通过连线就可实现信号的传输。从图中可 以看出,由于线圈为圆形,一个线圈相对另一线圈同轴转动时,穿过次边的由线圈原边产生的磁力线不会发生变化,从而其互感不会变化,这样保证了旋转时,信号 传递不受转速的影响。

　　由于线圈传输信号的频带有限,特别是在低频段,信号的衰减很大,而需要传送的原始信号(称为基带信号)中含有丰富的频率成分,其中的一些低频和 高频信号通过该通道时将被衰减掉。因而基带信号必须经过调制,将信号的频带搬迁到高频带上,才能稳定地进行传输。考虑到信号传输的准确度和抗干扰能力,本 文采用脉冲编码调制[1](pulse codemodulation,PCM)方式。为了在一个物理通道上进行多路信号的传输,采用时分多路复用技术[2](timedivision multiplexing, TDM)。即将多路信号的PCM编码按一定顺序分时传送,在接收端再按相同顺序分离编码信号,组合成原编码序列,最后进行译码,得到多路模拟输出.

　　将电磁线圈耦合通道作为传输的物理通道(信道)时,没必要将PCM编码基带信号进行再次调制。但信道在传送信号的过程中,由于本身特性的非理想以及传输过程中的干扰,利用不经过处理的耦合通道传输数据将出现大量误码甚至不能正常通讯的问题