專利名稱：旋轉機械振動信號相對相位的測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及旋轉機械振動信號測量領域，具體為一種旋轉機械振動信號相對 相位的測量裝置。
背景技術：
在振動診斷技術中，旋轉機械上不同測點(軸承座)的振動信號之間的相對相位 差是判斷該旋轉機械平衡、對中、軸彎、松動等故障類別的主要依據之一。得到了不同測點 間的相位差，并結合測點振動幅值變化和頻譜特征，即可做出常見故障的判斷。傳統的旋轉設備振動信號相對相位測量裝置是由轉速測量傳感器配合光電傳感 器及被測旋轉機械上的鍵相或者測點上的反射貼來實現信號的觸發及采集工作；亦或是用 頻閃測速的方法測取振動信號的相位角；前種方法需要被測設備有鍵相槽或貼有反射貼， 否則必須停機加貼反射貼，而連續運轉的設備通常無法隨意停機；后種方法對環境要求較 高，如遇多油污、多水氣或被測設備不直接暴露在外等情況時無法獲得正確的測量結果。
發明內容本實用新型的目的在于克服現有振動信號相對相位檢測裝置的缺陷，提供一種操 作簡便、高效、準確的旋轉機械振動信號相對相位的測量裝置。為了實現上述目的，本實用新型是這樣實現的一種旋轉機械振動信號相對相位 的測量裝置，它包括一個速度型振動傳感器，其特征是它還包括一個振動檢測傳感器、 一個單通道振動數據采集器，所述單通道振動數據采集器包括A/D轉換裝置及單片機或微 機；將速度型振動傳感器作為觸發傳感器固定在被測設備上，并將該速度型振動傳感器的 輸出端號接入單通道振動數據采集器；將振動檢測傳感器安置在被測設備的測點上并將該 振動檢測傳感器的輸出端接入單通道振動數據采集器。為了便于對信號波形做技術分析，所述單通道振動數據采集器中的單片機或微機 的輸出端與示波器連接。本實用新型的原理是速度型振動傳感器(觸發傳感器)輸出的電壓信號(觸發 信號)進入單通道振動數據采集器中，在經過積分電路、放大及濾波后進入A/D轉換，轉換 后的數字信號進入單片機(或微機)作計算和處理，從中提取出基波作為觸發波形；振動檢 測傳感器(測量傳感器)輸出的信號進入單通道振動數據采集器中，經過積分電路、程控放 大電路、窄帶跟蹤濾波電路后進入A/D轉換，之后進入單片機(或微機)作計算和處理。單 通道振動數據采集器在采集不同測點的振動信號時，都是按照觸發波形的同一位置(過波 谷)對不同測點的振動波形進行記錄保存；雖然不同測點振動信號采集的時間不同，但信 號記錄時是按同一觸發點實施觸發，使不同測點的振動信號記錄在時間上相差基波(觸發 波形)的整數倍，在時域分析中，不同測點振動信號波形可放在同一坐標系中進行波形相 位比較并計算出不同波形之間的相位差。在對測點檢測信號進行采樣時，為使各次采樣的相對相位一致，需要加長信號采樣長度并尋找合適的采樣起始點；尋找采樣起始點及計算信號采樣長度的原理是輸入到 單通道振動數據采集器中的觸發信號(速度型振動傳感器輸出的電壓信號)和被測量的振 動信號(由振動檢測傳感器發出)經過A/D變換成數字信號進入單片機(或微機)中，由 單片機(或微機)按數據采集長度公式L = Lmax+FsXTfminXC(L表示實際觸發信號的采集長 度，Lmax表示觸發信號需要采集的長度，Fs表示觸發信號的采集頻率，Tfmin表示系統設定的 觸發信號最小頻率的周期時間，C為系數1))進行數據采集，而后，單片機(或微機) 對觸發信號進行數字積分以減小高次倍頻的影響，再對數字積分后的觸發信號進行數字帶 通濾波(數字帶通濾波器的中心頻率根據對積分后的觸發信號進行FFT變換得到的最大幅 值頻率或根據設置的轉速進行確定)；在經過數字帶通濾波、時間長度為TfminXC的觸發信 號(即觸發波形)上，尋找波谷值，用該值的時間點作為采樣起始點，對其它振動信號截取 所需的數據，即可達到相對同相位采集的目的。本實用新型采用上述設計，在測量過程中不需要設備停機且不受環境因素影響， 提供了一種操作簡便、快捷，且結果準確的旋轉機械振動信號相對相位測量裝置。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型的觸發波形檢測及處理原理圖。圖3為本實用新型的被測信號檢測及處理原理圖。圖4為本實用新型的信號截取及記錄原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種旋轉機械振動信號相對相位的測量裝置，它包括一個速度型振 動傳感器，其特征是它還包括一個振動檢測傳感器、一個單通道振動數據采集器，所述單 通道振動數據采集器包括A/D轉換裝置及單片機或微機；將速度型振動傳感器作為觸發 傳感器固定在被測設備上，并將該速度型振動傳感器的輸出端號接入單通道振動數據采集 器；將振動檢測傳感器安置在被測設備的測點上并將該振動檢測傳感器的輸出端接入單通 道振動數據采集器。在實際使用中為了便于對信號波形做技術分析，單通道振動數據采集 器中的輸出端可與示波器連接。如圖2所示，本實用新型的觸發波形的采集原理是速度型振動傳感器輸出的電 壓信號作為觸發信號進入單通道振動數據采集器中進行低通濾波、積分電路、放大及濾波 后，再進行A/D轉換，轉換后的數字信號進入單片機(或微機)作計算和處理，從中提取出 基波作為觸發波形。如圖3所示，本實用新型的被測量波形的采集原理是振動檢測傳感器輸出的信 號作為被測量進入單通道振動數據采集器中，經過低通濾波、積分電路、程控放大電路、窄 帶跟蹤濾波電路后進入A/D轉換，之后進入單片機(或微機)作計算和處理從中提取基波 波形作為被測量波形。如圖4所示，單通道振動數據采集器在采集不同測點的振動信號時，都是按照觸 發波形的同一位置(過波谷)對不同測點的振動波形進行記錄保存；雖然不同測點振動信 號采集的時間不同，但信號記錄時是按同一觸發點實施觸發，使不同測點的振動信號記錄在時間上相差基波(觸發波形)的整數倍，在時域分析中，不同測點振動信號波形可放在同一坐標系中進行波形相位比較并計算出不同波形之間的相位差。在對測點檢測信號進行 采樣時，為使各次采樣的相對相位一致，需要加長信號采樣長度并尋找合適的觸發點；尋找 觸發點及計算信號采樣長度的原理是輸入到單通道振動數據采集器中的觸發信號(速度 型振動傳感器輸出的電壓信號)和被測量的振動信號(由振動檢測傳感器發出)經過A/ D變換成數字信號進入單片機(或微機)中，由單片機(或微機)按數據采集長度公式L =Lmax+FsXTfminXC(L表示實際觸發信號的采集長度，Lmax表示觸發信號需要采集的長度， Fs表示觸發信號的采集頻率，Tfmin表示系統設定的觸發信號最小頻率的周期時間，C為系數 (C^I))進行數據采集，而后，單片機(或微機)對觸發信號進行數字積分以減小高次倍頻 的影響，再對數字積分后的觸發信號進行數字帶通濾波(數字帶通濾波器的中心頻率根據 對積分后的觸發信號進行FFT變換得到的最大幅值頻率或根據設置的轉速進行確定)；在 經過數字帶通濾波、時間長度為TfminX C的觸發信號(即觸發波形)上，尋找波谷值，用該值 的時間點作為觸發點，對其它振動信號截取所需的數據，即可達到相對同相位采集的目的。 如此，本實用新型提供了一種測量時不需要設備停機，不易受環境影響，操作簡 便、快捷，測量結果準確的旋轉機械振動信號測量裝置。
權利要求一種旋轉機械振動信號相對相位的測量裝置，它包括一個速度型振動傳感器，其特征是它還包括一個振動檢測傳感器、一個單通道振動數據采集器，所述單通道振動數據采集器包括A/D轉換裝置及單片機或微機；將速度型振動傳感器固定在被測設備上，并將該速度型振動傳感器的信號輸出端接入單通道振動數據采集器；將振動檢測傳感器安置在被測設備的測點上并將該振動檢測傳感器的輸出端接入單通道振動數據采集器。
2.根據權利要求1所述的一種旋轉機械振動信號相對相位的測量裝置，其特征是所 述單通道振動數據采集器中的輸出端與示波器連接。
專利摘要本實用新型涉及旋轉機械振動信號測量領域，具體為一種旋轉機械振動信號相對相位的測量裝置。一種旋轉機械振動信號相對相位的測量裝置，它包括一個速度型振動傳感器，其特征是它還包括一個振動檢測傳感器、一個單通道振動數據采集器，所述單通道振動數據采集器包括A/D轉換裝置及單片機或微機；將速度型振動傳感器固定在被測設備上，并將該速度型振動傳感器的信號輸出端接入單通道振動數據采集器；將振動檢測傳感器安置在被測設備的測點上并將該振動檢測傳感器的輸出端接入單通道振動數據采集器。本實用新型操作簡單、不需要設備停機測量、不易受環境影響，提供了一種操作簡便、高效、準確的旋轉機械振動信號相位差的測量裝置。
文檔編號G01D5/12GK201589656SQ20092021254
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月4日 優先權日2009年12月4日
發明者宋杰峰, 朱獻忠, 楊大雷, 鄧泓海, 邵俊紅 申請人:上海寶鋼工業檢測公司