CN201740627U - 一种动平衡电测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种动平衡电测装置，包括光电传感器、第一压电传感器和第二压电传感器，其特征在于，还包括下位机和上位机，该下位机由脉冲处理模块、信号预处理模块、程控放大模块、AD转换模块、单片机模块和电源组成，光电传感器连接所述脉冲处理模块，第一压电传感器和第二压电传感器连接信号预处理模块，信号预处理模块的输出经由程控放大模块和AD转换模块接入单片机模块，下位机与上位机通过串口通讯。本实用新型的动平衡电测装置将光电传感器和压电传感器获得两个支撑点的转子键相信号和振动信号后的数据分析处理后上传至上位机运算，提高了系统的数据处理能力，扩展了分析运算功能。

Description

一种动平衡电测装置

技术领域

本实用新型属于机械测试技术领域，特别涉及一种旋转机械动平衡电测装置。

背景技术

动平衡电测装置是旋转机械动平衡测量过程中的核心部分，它的性能好坏将直接影响到机械设备的整体性能，随着工业生产的飞速发展，各种旋转机械的工作转速愈来愈高，若转子的不平衡量大，会影响设备的使用寿命，甚至造成重大事故。传统的动平衡机多采用单片机系统设计，虽较之以前的模拟电子器件实现的测量系统性能有所提高，但是在数字信号处理能力、数据管理能力、智能算法方面很难得到扩充。采用上位机和下位机模式的动平衡电测装置成为发展的方向，下位机实现信号前置处理和高速数据采集，上位机实现数字信号处理、解算、定标和数据管理等功能，不仅提高系统测量的精度，也可以大大扩充系统的功能。

实用新型内容

本实用新型提供一种动平衡电测装置，解决现有装置中数据处理能力有限的问题。

本实用新型的技术方案是，一种动平衡电测装置，包括光电传感器、第一压电传感器和第二压电传感器，还包括下位机和上位机，该下位机由脉冲处理模块、信号预处理模块、程控放大模块、AD转换模块、单片机模块和电源组成，所述光电传感器连接所述脉冲处理模块，所述第一压电传感器和第二压电传感器连接信号预处理模块，所述信号预处理模块的输出经由所述程控放大模块和AD转换模块接入所述单片机模块，所述下位机与上位机通过串口通讯。

本实用新型的动平衡电测装置，由于将光电传感器和压电传感器获得两个支撑点的转子键相信号和振动信号后的数据分析处理上传至上位机运算，提高了系统的数据处理能力，扩展了分析运算功能。

附图说明

图1是本实用新型的动平衡电测装置组成原理框图

图2是本实用新型的动平衡电测装置中下位机软件流程图

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的动平衡电测装置，包括光电传感器、第一压电传感器和第二压电传感器，还包括下位机和上位机，该下位机由脉冲处理模块、信号预处理模块、程控放大模块、AD转换模块、单片机模块和电源组成，光电传感器连接所述脉冲处理模块，第一压电传感器和第二压电传感器连接信号预处理模块，信号预处理模块的输出经由程控放大模块和AD转换模块接入单片机模块，下位机与上位机通过串口通讯。信号处理还可以由电荷放大电路、积分电路、程控放大电路组成，数据采集由高精度AD转换器件和单片机完成。上位机可以是工控机或者PC机，安装WinXP操作系统，采用C++Builder编制测试软件。

该动平衡电测装置通过对两个支撑点的振动信号和转子键相信号的分析与处理，得到较正面上的不平衡量的大小和角度。下位机实现信号处理和数据采集功能，把振动压电传感器的电荷信号调理成适合于AD芯片采集的信号，同时对脉冲信号进行整形，整形后的脉冲信号通过IO口进入MCU，实现转速测量和整周期采样。这里核心部件是AD转换芯片，这里采用24位AD转化器件ADS1271，两路振动信号分别采用2个AD转换芯片，防止采样时的干扰，实现同步采用，采样结果通过SPI传送给单片机。

单片机采用dsPIC30F4011型号，单片机软件流程如图2所示。转速测量采用测周法；增益控制算法在转速稳定后进行，转速上升过程中只进行AD采集而不进行增益控制，当转速稳定后进行增益控制码的计算，增益控制完成后置完成标志；然后进行整周期采样，在相邻的两个转速脉冲上升沿之间均匀的抽取32个数据(左右两通道各32个数据)；随后，左右两通道分别进行软件自动跟踪带通跟踪滤波算法；最后将带通滤波后的数据上传到上位机。

软件自动跟踪带通滤波算法的模型如下：

$H\left(z\right)=k\frac{1-z^{-2}}{1+a_1{z}^{-1}+a_2{z}^{-2}}----\left(1\right)$

式(1)中的各个系数的如下：

$k=\frac{\mathrm{ran}\left(\frac{f_{0}T}{2}\right)}{Q+\tan \left(\frac{f_{0}T}{2}\right)+Q{\tan }^2\left(\frac{f_{0}T}{2}\right)}----\left(2\right)$

$a_1=\frac{{2Q\tan }^2\left(\frac{f_{0}T}{2}\right)-2Q}{Q+\tan \left(\frac{f_{0}T}{2}\right)+Q{\tan }^2\left(\frac{f_{0}T}{2}\right)}----\left(3\right)$

$a_2=\frac{Q-\tan \left(\frac{f_{0}T}{2}\right)+Q{\tan }^2\left(\frac{f_{0}T}{2}\right)}{Q+\tan \left(\frac{f_{0}T}{2}\right)+Q{\tan }^2\left(\frac{f_{0}T}{2}\right)}----\left(4\right)$

其中f₀为中心频率，T为采样周期，Q为带通滤波的品质因数。

上位机完成功能包括提取不平衡信号的幅值和相位、平面分离解算、定标、转子数据管理、测量结果管理、分量计算、打印等功能。

将下位机传上来的左右通道各32个数据作FFT变换即可得到左右通道对应基频信号的幅值很相位，然后对基频信号进行频率特性校正，克服信号处理模块对信号幅值很相位线性度的影响；然后再按照转子参数进行分离解算，即可得到不平衡信号，最后可以换算成不平衡量的大小和位置。其中频率特性校正法是：先采用标准正弦信号输入两个信号处理通道，按照测量结果对信号处理通道进行建模，软件中根据该模型进行校正。

Claims (1)

1.一种动平衡电测装置，包括光电传感器、第一压电传感器和第二压电传感器，其特征在于，还包括下位机和上位机，该下位机由脉冲处理模块、信号预处理模块、程控放大模块、AD转换模块、单片机模块和电源组成，所述光电传感器连接所述脉冲处理模块，所述第一压电传感器和第二压电传感器连接信号预处理模块，所述信号预处理模块的输出经由所述程控放大模块和AD转换模块接入所述单片机模块，所述下位机与上位机通过串口通讯。

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