CN101709994B - 低转速轴系扭振测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种低转速轴系扭振测量方法。它包括参数设置模块、信号采集模块和数据处理显示模块；参数设置模块设置参数并读取所设置的参数；信号采集模块按照之前读取的参数采集信号，并判断采集的信号是否符合要求，即采集的信号幅值是否在设置的幅值上下限之间，如果不在设置的范围内，停止采集信号，重新设置参数，如果在设置的范围内，则继续采集信号；数据处理显示模块将采集的原始信号显示出来，计算采集信号的周期，根据信号的周期计算扭角值并显示。本发明特别适用于低转速轴系的测量，实时性强，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种扭振测量方法，特别是一种低转速轴系扭振测量方法。
背景技术
轴系扭振测量系统中，扭振的测量是通过数据采集卡自身的晶振发出频率很高的晶振对要采集的信号进行填充计数，从而得到信号的周期再经过计算得到扭角的大小。但是由于数据采集卡的计数器位数是固定的，一旦要采集的信号周期比较大，那么要记录的数据也比较大就会超过计数器的存储位数而发生溢出，最终无法实现信号的采集。这时可能需要更换齿数较多的齿轮或者位数更多的计数器，但是有时齿轮和计数器的频繁更换会增加大量的工作量，而且会造成不必要的浪费。
与本发明相关的已有技术包括：申请号为200520117070.1的专利申请文件中公开的是一种船舶轴系扭振实时检测与诊断系统，其数据采集卡为多通道数据采集卡，取样传感器与数据采集卡之间设置有振动信号前端处理电路，优点在于能够实现对船舶轴系扭振的多通道实时检测。申请号为200620043471.1的专利申请文件中公开的是一种扭振测试和分析系统，其数据记录单元获取时域动态扭矩信号，并进行数据显示和将数据保存为数据文件；数据分析单元读取并处理所述数据文件中的时域动态扭矩信号，以获得动态扭矩信号频谱；结果显示单元读取所述结果数据文件。申请号为200510047881.3的发明专利申请文件中公开的一种低速重载旋转机械故障诊断方法。通过应力波传感器提取早期故障的应力波信号，主要解决应力波数据采集、噪声抑制、信号特征提取和故障识别与定位等问题。优点是能够直接检查出系统早期故障，提出治理方案，将经济损失降到最小。哈尔滨工程大学2002年博士学位论文《基于扭振信号的柴油机故障诊断方法研究》，利用扭振信号进行柴油机故障诊断，具有传感器简单、安装方便、价格便宜、使用寿命长等优点。船舶工程(2003年第5期)上刊登的《柴油机拉缸故障的扭振诊断技术探索》。利用扭振诊断拉缸的参数，比较了拉缸故障、单缸停油故障和突加负荷时扭振的不同特点，为快速实用地诊断拉缸故障做了一些有益的尝试和理论探索，并引出了在实践中还有待于进一步解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于低转速轴系的测量，实时性强，适用范围广的低转速轴系扭振测量方法。
本发明的目的是这样实现的：
它包括参数设置模块、信号采集模块和数据处理显示模块；参数设置模块设置参数并读取所设置的参数，所述参数包括采集信号通道、信号幅值的上下限、采样频率、每周期采样点数、齿轮盘齿数；信号采集模块按照之前读取的参数采集信号，并判断采集的信号是否符合要求，即采集的信号幅值是否在设置的幅值上下限之间，如果不在设置的范围内，停止采集信号，重新设置参数，如果在设置的范围内，则继续采集信号；数据处理显示模块将采集的原始信号显示出来，计算采集信号的周期，根据信号的周期计算扭角值并显示。
所述的计算采集信号的周期的方法为：设置一个触发电压，判断采集信号的电压是否符合条件，当不满足采样点m的电压小于触发电压而采样点m+1的电压大于触发电压时，则继续采集信号并记录采集信号；当满足采样点m的电压小于触发电压而采样点m+1的电压大于触发电压时，将此时的采样点号记录下来，并继续采集信号并记录采集信号，当采样点再次满足以上条件时，则执行与上一次满足条件时同样的操作，以此类推；将前后相邻记录下来的采样点号相减再乘以采样频率后除以每个周期的采样点数得到采集的扭振信号的周期。
所述的计算扭角值的方法是用一个周期内第n个采样点的瞬时时间减去平均时间再除以此周期的时间后乘以360，其中n＝1、2、3……。
本发明的优点主要体现在：
与现有技术相比，本发明的突出优点在于：
首先，本发明的扭振的测量不是通过计数器计数的方式来实现的，因此不存计数器的存储位数溢出的情况，可用于低转速轴系的测量。
其次，本发明能在线显示出扭振信号参数以及时域波形，可让使用者实时观察采集的信号以及处理后得到的扭角波形。
最后，信号输出通道可选，齿数可调，工作界面友好，采集参数可调，读取数据方便，适用范围广。
附图说明
图1是结构框图；
图2是信号周期计算流程图；
图3是操作面板。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
本发明包括参数设置模块、信号采集模块和数据处理显示模块。参数设置模块设置采集信号通道、信号幅值的上下限、采样频率、每周期采样点数、齿轮盘齿数等参数并读取这些设置的参数；信号采集模块按照之前读取的参数采集信号，并判断采集的信号是否符合要求，即采集的信号幅值是否在设置的幅值上下限之间，如果不在设置的范围内，停止采集信号，重新设置参数，如果在设置的范围内，则继续采集信号；数据处理显示模块将采集的原始信号显示出来，计算采集信号的周期，根据信号的周期计算扭角值并显示。
扭振信号的周期计算方法如下：
如图2所示，设置一个触发电压，判断采集信号的电压是否符合条件，当不满足采样点m的电压小于触发电压而采样点m+1的电压大于触发电压时，则继续采集信号并记录采集信号；当满足采样点m的电压小于触发电压而采样点m+1的电压大于触发电压时，将此时的采样点号记录下来，并继续采集信号并记录采集信号，当采样点再次满足以上条件时，则执行与上一次满足条件时同样的操作，以此类推。将前后相邻记录下来的采样点号相减再乘以采样频率后除以每个周期的采样点数即可得到采集的扭振信号的周期。
扭角计算的方法是用一个周期内第n个采样点的瞬时时间减去平均时间再除以此周期的时间后乘以360，其中n＝1、2、3……。
下面以Labwindows/CVI软件为例，详细说明该方法的实现方案：
1、控制面板的制作。如图3所示，依次将所需的控件安放在适当的位置，并对每个控件做相应的设置。
2、主要回调函数的编写。
(1)面板上左侧的“start”按钮负责扭振信号的采集。根据在参数设置模块中读取的相关参数，启动DAQ数据采集任务，通过数据采集卡采集信号并存储在数组当中；同时，将采集时间储存在另一个数组当中，并且使二者中的数值一一对应，在面板右侧上方的图形控件中画出采集的电压信号。根据下述的扭角计算公式计算采集波形的扭角随时间的变化规律，将扭角幅值储存在一个数组中，与之前的时间数组一一对应，以时间数组为横坐标值，扭角幅值数组为纵坐标值，将其绘制在面板右侧下方的扭角波形图形控件上。扭角计算的方法是用一个周期内第n个采样点的瞬时时间减去平均时间再除以此周期的时间后乘以360，其中n＝1、2、3……。
(2)面板上的“stop”按钮，中止DAQ数据采集卡的采集任务，使数据采集卡停止采集信号的任务，便可停止对应通道的工作，等待新的操作。
3、程序运行调试后，使用Labwindows/CVI自身具有的软件打包功能，将其编辑成安装文件，可以在任意一台装有DAQ数据采集卡驱动程序的计算机上安装运行，并且不要求此计算机安装有Labwindows/CVI软件。
本系统具体操作方法：
1、测试传感器的安装。当需要测量轴系的扭振时，在测量处安装测量齿轮，然后将磁电式传感器与轮齿齿顶垂直安放；当需要测量温度和压力信号时，在相应的部位安装温度和压力传感器。传感器安装完毕后，用BNC线将传感器与数据采集卡相连。
2、打开测试面板，在测试前首先设置图3所示的参数，齿数设置是根据测试所采用的测量齿轮的齿数决定，其它参数则由实际所测量的情况决定。
3、设置完毕后，即可进行测试。点击面板上的“strat”按钮便可进行相应的状态测试。面板右侧的两个两个Graph控件可以同时显示采集的电压信号和计算得到的扭角波形。点击面板上的“stop”按钮便可停止测试任务。
Claims (2)
1.一种低转速轴系扭振测量方法，它包括参数设置模块、信号采集模块和数据处理显示模块；其特征是：参数设置模块设置参数并读取所设置的参数，所述参数包括采集信号通道、信号幅值的上下限、采样频率、每周期采样点数、齿轮盘齿数；信号采集模块按照之前读取的参数采集信号，并判断采集的信号是否符合要求，即采集的信号幅值是否在设置的幅值上下限之间，如果不在设置的范围内，停止采集信号，重新设置参数，如果在设置的范围内，则继续采集信号；数据处理显示模块将采集的原始信号显示出来，计算采集信号的周期，根据信号的周期计算扭角值并显示；所述的计算采集信号的周期的方法为：设置一个触发电压，判断采集信号的电压是否符合条件，当不满足采样点m的电压小于触发电压而采样点m+1的电压大于触发电压时，则继续采集信号并记录采集信号；当满足采样点m的电压小于触发电压而采样点m+1的电压大于触发电压时，将此时的采样点号记录下来，并继续采集信号并记录采集信号，当采样点再次满足以上条件时，则执行与上一次满足条件时同样的操作，以此类推；将前后相邻记录下来的采样点号相减再乘以采样频率后除以每个周期的采样点数得到采集的扭振信号的周期。
2.根据权利要求1所述的低转速轴系扭振测量方法，其特征是：所述的计算扭角值的方法是用一个周期内第n个采样点的瞬时时间减去平均时间再除以此周期的时间后乘以360，其中n＝1、2、3……。
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Also Published As
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