CN2124469U - 一种动平衡测试仪 - Google Patents

Abstract

一种动平衡测试仪，其特征是前置电路采用双二 阶跟踪低通滤波器、程控放大器、N分路滤波器与程 控放大器依次串联。单片微机通过多路电子开关和 A/D转换器对程控放大器输出采样，并设置放大倍 数。本实用新型加强了前置电路滤波能力，从而提高 了测试精度，扩大了仪器的灵活性，既可做硬支承动 平衡测量，也可做软支承动平衡测量和现场动平衡测 量，操作方便。

Description

本实用新型为一种单片机控制的动平衡测试仪。

在现有的动平衡测试仪中多采用光电瓦特表式或表头式动平衡测试仪，其特点是利用模拟电路进行信号的处理和运算，有造价高、操作不便和性能不稳定等缺点。在近期出现的微机化动平衡测试仪中，仍采取模拟电路参与积分运算和相关分析运算，不能充分利用微机的软件运算能力，限制了仪器的使用范围。

本实用新型的目的是提供一种微机控制的动平衡测试仪，其特点是在前置电路中只对振动信号进行滤波和放大，分析和处理全由软件完成，既可以做硬支承动平衡测试仪，也可以做软支承动平衡测试仪（包括现场动平衡测试仪）。

本实用新型的构成如附图2所示，其中1、2、3分别为机械转子和左右支承，在这里是被测对象。首先由光电传感器4将转子上的基准标记转变为脉冲信号，一周一个脉冲，频率等于转子旋转频率fo；fo脉冲信号输入锁相环电路5，产生128fo、64fo等各整数倍频信号，其中128fo用于控制8、9开关电容式双二阶低通跟踪滤波器，64fo用于控制A／D转换器17和输入微机18进行计数测速。16fo－fo用于控制N分路滤波器12（13）。转子不平衡引起的左右支承的振动由振动传感器6（7）转变为电讯号，并输入滤波器8（9），滤波器8（9）是由两个开关电容式双二阶跟踪低通滤波器串联组成，用以滤除信号中的高频噪声；再输入到程控放大器10（11）进行放大；信号放大后输入N分路滤波器12（13），N分路滤波器有窄带梳状特性，能进一步滤除不平衡振动信号fo频率的近频噪声，然后再经程控放大器14（15）对信号进一步放大。至此前置电路对不平衡振动信号只有滤波和放大作用。18为微机系统，由8031单片机、8K程序存贮器、8K随机存贮器和2K掉电保护参数存贮器组成；19为键盘显示控制器，直接查询24键键盘21和扫描十六字数码显示器22，18、19、21、22构成人机对话系统，操作者可通过键盘向微机输入数据或发出操作命令，微机可以通过十六字数码管显示器显示结果。20为板面状态控制器，由一个八位输出口控制的八个发光二极管和一个四位输入口连接的四个琴键开关组成，微机可通过20查询操作者设置的测量方式和显示系统的内部状态，在进行测量时，微机系统18通过多路电子开关16和A／D转换器17可以采样到程控放大器10、11、14、15输出的信号数值并设置其放大倍数。在完成放大倍数设置后，微机系统18控制采样14、15的输出信号并存入数据存贮器作为分析不平衡量的原始数据。另外微机系统18通过对64fo定时计数，可以计算转子转速。

本实用新型充分利用微机的软件计算能力进行分析处理，其一是对采样到的不平衡振动信号进行数字相关处理，计算出两路振动信号的幅值和相位。其二，式（1）、（2）表示了不平衡量m1

m1＝（A11  V1＋A12  V2）／ω………（1）

m1＝（A21  V1＋A22  V2）／ω………（2）

m2和不平衡振动V1  V2的一般关系，其中A11、A12、A21、A22为矢量影响系数。本实用新型设计了式（1）、（2）不平衡解算软件和相应的标定软件，完成标定计算后将标定参数存入掉电保护内存。其三，

m1＝［（1＋A／B）V1 K1－C／B V2 K2］／R1 w³（3）

m2＝［（1＋C／B）V2 K2－A／B V1 K1］／R2 w³（4）式（3）、（4）为硬支承动平衡机上不平衡量m1、m2与不平衡振动V1、V2的关系，其中ABCR1R2为转子参数，K1、K2为左右支承刚度。本实用新型设计了（3）、（4）解算软件和相应的标定软件，完成标定算后自动存贮K1、K2。

与现有技术相比，本实用新型有如下优点：其一前置电路加强了滤波能力，从而提高了测试精度；其二将前置电路的积分运算、相关运算变为软件运算，从而扩大了仪器的灵活性，既可作硬支承平衡测量，也可作软支承动平衡测量（包括现场动平衡）；其三现有技术都采用硬件调整标定，本实用新型采用软件标定，简化了操作。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型的外部结构示意图。

图2是本实用新型的电路方框图。

图3－9是本实用新型的电路原理图。

参考图1，本实用新型在面板上有十六字数码管显示器1、发光二极管组2、电源开关3、琴键开关组4和键盘5，机箱8内有电源7和线路板6。

参考图2－9，转子的基准标记经光电传感器转变为电讯号后输入锁相环电路5产生128fo－fo倍频信号，锁相环电路5如图6所示，由锁相环CD4046和十二位计数器CD4040组成。上述的128fo输出用于控制跟踪滤波器8（9），跟踪滤波器8（9）是由两个图7所示开关电容式低通跟踪滤波器串连而成，能够滤除振动传感器6（7）输出中的高频噪声。10、11、14、15为程控放大器，其电路构成如图8所示，是由DACO832芯片和运算放大器741组成，可以设置×1至×255，255级放大倍数，振动信号经滤波器8（9）滤波和程控放大器放大后，再输入到N分路滤波器12（13），N分路滤波器12（13）如图9所示，由两片模拟电子开关CD4067和32个电容组成，滤波过程由锁相环输出的fo至16fo控制。N分路滤波器有窄带梳状特性，能进一步滤除信号中的近频噪声。

单片微机18的构成如图3所示，由单片机8031、锁存器74LS373、程序存贮器2764、随机存贮器6264、6116、译码器74LS138等组成，其中6116用双＋4.5伏电池供电，WR用切换开关KJ1连接，CBUS为译码器74LS138产生的8个外设口地址线。板面状态控制器20如图5右半部分所示，状态显示由74LS374带的八个发光二极管组成，状态控制由74LS244和四个琴键开关组成。键盘显示控制器19和键盘21，显示器22的连接如图4所示，由8279、三个74LS138译码器、24键盘和十六数码管组成。18、19、20、21、22构成了完整的微机系统，操作者可以通过琴键开关设置测量方式，通过键盘向微机输入测试条件，微机可以通过发光二极管显示内部状态，通过显示器显示测试结果。

在测量过程中，8031通过用计数器O对64fo进行定时计数，进行测速；通过控制多路电子开关16和A／D转换器17可以测得四个程控放大器的输出的量化数值。其中多路电子开关16和A／D转换器17的连接如图5左半部分所示，多路电子开关采用CD4051芯片，由8031的P1.0、P1.1控制切换；A／D转换器由7574和锁存器74LS374组成，转换时由64fo进行触发，转换完成后，由74LS374锁存数据，7574向8031发出转换完成中断，8031接受中断后，读取74LS374锁存的数据。

Claims (3)

1、一种动平衡测试仪，它包括检测转子两端振动信号的两个振动传感器和检测转子转速信号的光电传感器及与该光电传感器输出端相连的锁相环电路，其特征是两个振动传感器的输出端分别依次串联连接开关电容式双二阶跟踪低通滤波器、程控放大器、N分路滤波器、程控放大器，上述程控放大器的输出端均经一多路电子开关电路与A/D转换器的输入端相连，A/D转换器的输出端与单片微机相连，采用单片微机作为数据计算及数据存贮元件，同时该单片微机经键盘显示控制器与键盘及显示器相连，锁相环电路输出的多个整数倍频信号分别送至开关电容式双二阶跟踪低通滤波器、N分路滤波器、A/D转换器的控制端及单片微机的计数输入端。

2、根据权利要求1所述的动平衡测试仪，其特征是单片微机由单片机8031、随机存贮器6264、程序存贮器2764、随机存贮器6116、锁存器74LS373构成。

3、根据权利要求1和2所述的动平衡测试仪，其特征是单片微机中随机存贮器6116采用双＋4.5V电池供电，WR与控制线连接一切换开关KJ1。