剧烈的叶片振动往往造成大型旋转机械的运行故障,且受限于运行过程中叶片所在的高温、高压、高转速、重载荷等复杂环境,使得非接触式叶尖定时测量振动技术的研究尤其重要。而传统的基于叶尖定时原理的叶片振动测量系统中,叶尖定时的处理算法没有考虑到叶尖间隙变化所带来的影响;缺乏系统精度的分析;振动数据实时高速的传输在不久的将来也会受到限制。所以本课题组针对这些问题在原有的叶尖定时测振系统的基础上,进行了一些改进。论文的主要研究内容如下:1.介绍了实验室自主研发的基于光纤束式叶片振动在线测量系统,并对光纤束式叶尖定时传感器的定时精度进行分析,包括对叶尖定时传感器的模型、反射光模型分析以及叶尖定时信号的分析。2.针对传统的叶尖定时处理算法受叶尖间隙变化的影响,分别提出了基于算法处理和硬件电路设计来改善这一问题。在算法上,利用叶尖定时信号的两个边沿和上升时间、下降时间的标定值,通过计算得到新的定时值,使其在叶尖间隙变化下基本保持不变;在硬件设计上,主要采用自动增益控制电路稳定叶尖定时信号的幅度,从而减小叶尖间隙的影响。并通过实验验证这些方法可以有效减小叶尖间隙变化对叶尖定时测量的影响,提高测量精度。3.考虑到科学技术的日新月异,叶片转速和级数的增加,导致系统实时传输的振动数据逐渐变大,因此需要研制高性能的采集处理设备,具备对高速实时数据的采集、存储和处理能力。通过分析采用第三代PCIE总线来实现高速数据采集处理系统。并介绍了PCIE总线接口的系统结构和协议规范,以及PCIE总线的优势所在。4.综合考虑性能和成本等因素,采用PCIE-LOCAL的桥接芯片PEX8311来设计PCIE总线接口。完成了PCIE采集系统的原理图和PCB设计,并对PCIE采集板卡进行调试。整个系统的硬件设计采用了模块化的设计结构,将硬件系统分为数字信号预处理模块、数据缓存、PCIE总线接口以及本地总线控制逻辑等主要模块。测试表明本系统能够实时传输170MB/s的高速数据流,已经达到设计需求。