[實用新型]基于PC機的動平衡機測試裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820152870.0
• 申請日: 2008-09-09
• 公開（公告）號: CN201266130Y
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李傳江;張自強;倪繼鋒;吳普華
• 申請（專利權(quán)）人: 上海師范大學(xué)
• 主分類號: G01M1/22
• 分類號: G01M1/22
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 季申清

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及機械測試領(lǐng)域，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)機械動平衡機測試裝置。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種旋轉(zhuǎn)機械(汽輪機、水輪機、發(fā)電機、航空發(fā)動機、離心壓縮機等機械設(shè)備)的工作轉(zhuǎn)速愈來愈高，若轉(zhuǎn)子的不平衡量大，會影響設(shè)備的使用壽命，甚至造成重大事故。因此，轉(zhuǎn)動零件及轉(zhuǎn)動機械的平衡校正問題就越發(fā)顯得重要，平衡技術(shù)也逐漸形成了一門獨立的學(xué)科，平衡校正設(shè)備——動平衡機成為高速旋轉(zhuǎn)部件生產(chǎn)廠家的必備工具，具有很大的市場需求。動平衡機的核心技術(shù)是測試系統(tǒng)，測試系統(tǒng)的好壞決定了動平衡機的測試精度高低。

目前，國內(nèi)動平衡測試系統(tǒng)大多采用硬件電路或單片機系統(tǒng)實現(xiàn)，精度不高，且功能簡單。隨之計算機技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，采用基于PC機的動平衡測試技術(shù)，不但可以提高精度，還能方便用戶操作，擴充動平衡機的功能。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種使用方便、精度高和擴展方便的動平衡測試裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是一種基于PC機的動平衡機測試裝置，包括左壓電傳感器、右壓電傳感器、光電傳感器、信號調(diào)理板、PCI總線數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)處理平臺，由所述左壓電傳感器、右壓電傳感器和光電傳感器拾取的信號經(jīng)過所述信號調(diào)理板和所述PCI總線數(shù)據(jù)采集卡，進入到所述的數(shù)據(jù)處理平臺，通過計算獲得動平衡結(jié)果。所述信號調(diào)理板包括前置處理單元、程控放大單元、脈沖整形電路、倍頻電路和帶通濾波單元。

本實用新型的有益效果是，通過在動平衡測試裝置中采用PCI總線數(shù)據(jù)采集技術(shù)，改變了原有的本領(lǐng)域中的測試實現(xiàn)方案，提升了本領(lǐng)域的測試精度，在操作使用上更加方便人性化，功能升級也更加方便。

附圖說明

圖1是本實用新型一實施例的裝置組成的原理框圖

圖2是本實用新型一實施例的裝置數(shù)據(jù)處理流程圖

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步說明。

如圖1所示，旋轉(zhuǎn)機械的動平衡測試裝置由轉(zhuǎn)子、傳感器、信號處理板、數(shù)據(jù)采集卡和PC機數(shù)據(jù)處理平臺等組成。信號調(diào)理板的作用是把振動壓電傳感器的電荷信號調(diào)理成適合于采集卡采集的信號，同時對脈沖信號進行整形，整形后的脈沖信號通過采集卡進入計算機，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量和整周期采樣。

信號調(diào)理包括前置處理單元、程控放大單元和帶通濾波單元。前置放大部分包括電荷放大電路和二重積分電路，二重積分電路的作用是去除轉(zhuǎn)速對不平衡量引起離心力的影響。

程控放大單元由放大模塊和衰減模塊串連而成，放大模塊由采集卡輸出的3個數(shù)字信號來控制電子開關(guān)實現(xiàn)放大器反饋電阻網(wǎng)絡(luò)的值，從而實現(xiàn)8種放大倍數(shù)的控制；衰減模塊由采集卡輸出的2個數(shù)字信號控制，實現(xiàn)4種衰減倍數(shù)的控制，二者結(jié)合起來能夠?qū)崿F(xiàn)32個檔位的增益控制。

帶通濾波單元的作用是慮除與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)不同頻的信號成分，保留不平衡量引起的振動振動信號成分，能夠提高信噪比。這里采用開關(guān)電容濾波器MF10CCN來實現(xiàn)帶通濾波，該濾波器需要50f₀(f₀為中心頻率)脈沖信號作為時鐘信號。這里采用鎖相倍頻電路來實現(xiàn)中心帶通濾波的時鐘頻率。

電源模塊用來給光電傳感器提供+5V和+12V電源，同時為信號處理板的器件提供±5V和±12V工作電源。

PCI數(shù)據(jù)采集卡選用北京雙諾測控技術(shù)有限公司的AC6621數(shù)采卡，通過該卡的模擬量輸入AI、數(shù)字量輸出DO和數(shù)字量輸入DI端口與PC機交換數(shù)據(jù)。

裝置的軟件流程如圖2所示，自動增益控制模塊是根據(jù)采樣值的大小，通過改變控制信號實現(xiàn)對放大倍數(shù)和衰減倍數(shù)的自動控制，將振動信號的最大值控制在3V-4V之間。

整周期采樣的實現(xiàn)方法為：根據(jù)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率T確定采樣頻率(一般取采樣頻率大于旋轉(zhuǎn)頻率的960倍)，啟動采樣，并使采樣時間大于1.5T，讀取數(shù)采卡緩存數(shù)據(jù)存入數(shù)組，根據(jù)鍵相信號的兩個連續(xù)的上升沿來截取振動信號采樣值，得到整周期的采樣數(shù)據(jù)，最后從整周期的采樣數(shù)據(jù)中均勻提取出32個數(shù)據(jù)。

整周期采樣得到的32個數(shù)據(jù)作為FFT變換的輸入，變換后得到各倍頻的振動信號的大小和相位，取出與轉(zhuǎn)速同頻的信號即為不平衡量產(chǎn)生的。

平面解算模塊的按照常用6種支撐方式，根據(jù)力學(xué)原理，把支撐點的受力分解到兩個校正面上。