軸心軌跡測(cè)量系統(tǒng)ZX2100
- 一、系統(tǒng)特點(diǎn)：
兩個(gè)電渦流位移傳感器互為90度角，將x、y方向兩個(gè)渦流位移傳感器輸出的位移信號(hào)，經(jīng)控制器輸入到數(shù)據(jù)采集模塊中，通過后端旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)及分析軟件可以呈現(xiàn)實(shí)際軸心軌跡，亦可測(cè)量振動(dòng)頻率、加速度等物理量。
圖一 系統(tǒng)測(cè)量流程圖
- 二、系統(tǒng)組成：
- 電渦流傳感器探頭兩只
- 控制器模塊兩個(gè)
- 數(shù)據(jù)采集模塊一個(gè)
- 旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)及分析軟件一套
- 三、主要性能指標(biāo)：
- 測(cè)量范圍：1mm-3mm
- 測(cè)量范圍開始點(diǎn)：0.1mm-0.3mm
- 分辨率:0.02μm-0.06μm
- 重復(fù)精度：≦0.01% FSO
- 頻響：可選(20 kHz, 5 kHz, 20 Hz)
- 溫度范圍：-20-200℃
電渦流傳感器探頭技術(shù)參數(shù)：
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傳感器型號(hào) | U1 | U3 | ||
測(cè)量范圍 | 1 mm | 3 mm | ||
測(cè)量范圍的起始點(diǎn) | 0.1 mm | 0.3 mm | ||
分辨率 | 0.02 µm | 0.06 µm | ||
線性度 | 三點(diǎn)線性度 | ≤ ± 2 µm | ≤ ± 6 µm | |
五點(diǎn)線性度 | ≤ ± 1 µm | ≤ ± 3 µm | ||
溫度穩(wěn)定性 | ≤ 0.15 µm / K | ≤ 0.45 µm / K | ||
溫度補(bǔ)償 | +10 ... +180 °C | +10 ... +180 °C | ||
安裝 | 電纜壓蓋( M6 ) | 電纜壓蓋( M12 ) | ||
溫度范圍 | 存儲(chǔ) | -50 ... +180 °C | -50 ... +200 °C | |
操作 | -20 ... +180 °C | -20 ... +200 °C | ||
沖擊(DIN-EN60068-2-29 ) | 30 g | 30 g | ||
振動(dòng)(DIN-EN60068-2-6 ) | 15 g | 15 g | ||
防護(hù)等級(jí)(DIN-EN60529 ) | IP68 | IP68 | ||
- 四、傳感器的安裝
軸心軌跡測(cè)量選用米銥電渦流傳感器。采用兩個(gè)傳感器沿轉(zhuǎn)軸周向90°布置，傳感器可直接安裝在軸承座上(如圖1所示) ，也可安裝在獨(dú)立的支架上。
1－軸承座 2－支架 3－傳感器 4－主軸
圖2 位移傳感器的安裝
- 五、旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)及分析軟件
測(cè)試軟件系統(tǒng)依據(jù)電渦流位移傳感器測(cè)得的x和y方向的位移數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后，即可得軸心軌跡。
在軟件設(shè)定界面可設(shè)定該次測(cè)試中的所能達(dá)到的溫度、軸向、徑向加載載荷、功率及轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)將自動(dòng)設(shè)定參數(shù)曲線的縱坐標(biāo)。設(shè)定完成后進(jìn)入主界面，如圖3。主界面顯示各參數(shù)變化，包括溫度、載荷、軸心軌跡、轉(zhuǎn)速功率等，并記錄參數(shù)值。下方數(shù)據(jù)顯示框?yàn)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。
圖3 坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)定界面
圖4 主界面
- 六、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理
軟件具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理功能，可對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)頻域分析
6.1 泄漏及窗函數(shù)
信號(hào)處理中可使用以下幾種窗函數(shù)：矩形窗、漢寧窗和海明窗：
（1）矩形窗 優(yōu)點(diǎn)是主瓣比較集中，缺點(diǎn)是旁瓣較高，并由負(fù)旁瓣，導(dǎo)致變換中帶進(jìn)了高頻干擾和泄漏，甚至出現(xiàn)負(fù)譜現(xiàn)象；
（2）漢寧窗 可以使旁瓣互相抵消，消去高頻干擾和泄漏；
（3）海明窗 海明窗的加權(quán)系數(shù)能使旁瓣達(dá)到最小，旁瓣比漢寧窗衰減的快。
6.2 信號(hào)的頻域分析
對(duì)于振動(dòng)隨機(jī)信號(hào)需要研究其在頻域上的功率的分布情況，即功率譜密度或功率譜。頻域分析可進(jìn)行信號(hào)的頻譜分析和功率譜分析，計(jì)算通過快速傅立葉變換（FFT）來實(shí)現(xiàn)。
圖5 信號(hào)的功率譜圖
