專利名稱：一種動平衡電測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動平衡電測裝置。
背景技術(shù)：
動平衡電測裝置是旋轉(zhuǎn)機(jī)械動平衡測量過程中的核心部分，它的性能好壞將直接 影響到機(jī)械設(shè)備的整體性能，隨著工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作轉(zhuǎn)速愈來愈 高，若轉(zhuǎn)子的不平衡量大，會影響設(shè)備的使用壽命，甚至造成重大事故。傳統(tǒng)的動平衡機(jī)多 采用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，雖較之以前的模擬電子器件實(shí)現(xiàn)的測量系統(tǒng)性能有所提高，但是在 數(shù)字信號處理能力、數(shù)據(jù)管理能力、智能算法方面很難得到擴(kuò)充。采用上位機(jī)和下位機(jī)模式 的動平衡電測裝置成為發(fā)展的方向，下位機(jī)實(shí)現(xiàn)信號前置處理和高速數(shù)據(jù)采集，上位機(jī)實(shí) 現(xiàn)數(shù)字信號處理、解算、定標(biāo)和數(shù)據(jù)管理等功能，不僅提高系統(tǒng)測量的精度，也可以大大擴(kuò) 充系統(tǒng)的功能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種動平衡電測裝置，解決現(xiàn)有裝置中數(shù)據(jù)處理能力有限的問 題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種動平衡電測裝置，包括光電傳感器、第一壓電傳感 器和第二壓電傳感器，還包括下位機(jī)和上位機(jī)，該下位機(jī)由脈沖處理模塊、信號預(yù)處理模 塊、程控放大模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)模塊和電源組成，所述光電傳感器連接所述脈沖處 理模塊，所述第一壓電傳感器和第二壓電傳感器連接信號預(yù)處理模塊，所述信號預(yù)處理模 塊的輸出經(jīng)由所述程控放大模塊和AD轉(zhuǎn)換模塊接入所述單片機(jī)模塊，所述下位機(jī)與上位 機(jī)通過串口通訊。本實(shí)用新型的動平衡電測裝置，由于將光電傳感器和壓電傳感器獲得兩個(gè)支撐點(diǎn) 的轉(zhuǎn)子鍵相信號和振動信號后的數(shù)據(jù)分析處理上傳至上位機(jī)運(yùn)算，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理 能力，擴(kuò)展了分析運(yùn)算功能。

圖1是本實(shí)用新型的動平衡電測裝置組成原理框圖圖2是本實(shí)用新型的動平衡電測裝置中下位機(jī)軟件流程圖
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的動平衡電測裝置，包括光電傳感器、第一壓電傳感器和 第二壓電傳感器，還包括下位機(jī)和上位機(jī)，該下位機(jī)由脈沖處理模塊、信號預(yù)處理模塊、程 控放大模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)模塊和電源組成，光電傳感器連接所述脈沖處理模塊，第 一壓電傳感器和第二壓電傳感器連接信號預(yù)處理模塊，信號預(yù)處理模塊的輸出經(jīng)由程控放 大模塊和AD轉(zhuǎn)換模塊接入單片機(jī)模塊，下位機(jī)與上位機(jī)通過串口通訊。信號處理還可以由電荷放大電路、積分電路、程控放大電路組成，數(shù)據(jù)采集由高精度AD轉(zhuǎn)換器件和單片機(jī)完 成。上位機(jī)可以是工控機(jī)或者PC機(jī)，安裝WinXP操作系統(tǒng)，采用C++Builder編制測試軟件。該動平衡電測裝置通過對兩個(gè)支撐點(diǎn)的振動信號和轉(zhuǎn)子鍵相信號的分析與處理， 得到較正面上的不平衡量的大小和角度。下位機(jī)實(shí)現(xiàn)信號處理和數(shù)據(jù)采集功能，把振動壓 電傳感器的電荷信號調(diào)理成適合于AD芯片采集的信號，同時(shí)對脈沖信號進(jìn)行整形，整形后 的脈沖信號通過IO 口進(jìn)入MCU，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量和整周期采樣。這里核心部件是AD轉(zhuǎn)換芯 片，這里采用24位AD轉(zhuǎn)化器件ADS1271，兩路振動信號分別采用2個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯片，防止采 樣時(shí)的干擾，實(shí)現(xiàn)同步采用，采樣結(jié)果通過SPI傳送給單片機(jī)。單片機(jī)采用dsPIC30F4011型號，單片機(jī)軟件流程如圖2所示。轉(zhuǎn)速測量采用測周 法；增益控制算法在轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后進(jìn)行，轉(zhuǎn)速上升過程中只進(jìn)行AD采集而不進(jìn)行增益控制， 當(dāng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后進(jìn)行增益控制碼的計(jì)算，增益控制完成后置完成標(biāo)志；然后進(jìn)行整周期采樣， 在相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖上升沿之間均勻的抽取32個(gè)數(shù)據(jù)(左右兩通道各32個(gè)數(shù)據(jù))；隨 后，左右兩通道分別進(jìn)行軟件自動跟蹤帶通跟蹤濾波算法；最后將帶通濾波后的數(shù)據(jù)上傳 到上位機(jī)。軟件自動跟蹤帶通濾波算法的模型如下H(z) = k-1^z 2 _2(1)
1 + OiZ +a2z式(1)中的各個(gè)系數(shù)的如下
tan(孕)k =--1-γ—(2)
IQUn2 (^f)-2Q=--γψ-⑷ 2=-f=-Pf-(4)其中&為中心頻率，T為采樣周期，Q為帶通濾波的品質(zhì)因數(shù)。上位機(jī)完成功能包括提取不平衡信號的幅值和相位、平面分離解算、定標(biāo)、轉(zhuǎn)子數(shù) 據(jù)管理、測量結(jié)果管理、分量計(jì)算、打印等功能。將下位機(jī)傳上來的左右通道各32個(gè)數(shù)據(jù)作FFT變換即可得到左右通道對應(yīng)基頻 信號的幅值很相位，然后對基頻信號進(jìn)行頻率特性校正，克服信號處理模塊對信號幅值很 相位線性度的影響；然后再按照轉(zhuǎn)子參數(shù)進(jìn)行分離解算，即可得到不平衡信號，最后可以換 算成不平衡量的大小和位置。其中頻率特性校正法是先采用標(biāo)準(zhǔn)正弦信號輸入兩個(gè)信號 處理通道，按照測量結(jié)果對信號處理通道進(jìn)行建模，軟件中根據(jù)該模型進(jìn)行校正。
權(quán)利要求一種動平衡電測裝置，包括光電傳感器、第一壓電傳感器和第二壓電傳感器，其特征在于，還包括下位機(jī)和上位機(jī)，該下位機(jī)由脈沖處理模塊、信號預(yù)處理模塊、程控放大模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)模塊和電源組成，所述光電傳感器連接所述脈沖處理模塊，所述第一壓電傳感器和第二壓電傳感器連接信號預(yù)處理模塊，所述信號預(yù)處理模塊的輸出經(jīng)由所述程控放大模塊和AD轉(zhuǎn)換模塊接入所述單片機(jī)模塊，所述下位機(jī)與上位機(jī)通過串口通訊。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種動平衡電測裝置，包括光電傳感器、第一壓電傳感器和第二壓電傳感器，其特征在于，還包括下位機(jī)和上位機(jī)，該下位機(jī)由脈沖處理模塊、信號預(yù)處理模塊、程控放大模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)模塊和電源組成，光電傳感器連接所述脈沖處理模塊，第一壓電傳感器和第二壓電傳感器連接信號預(yù)處理模塊，信號預(yù)處理模塊的輸出經(jīng)由程控放大模塊和AD轉(zhuǎn)換模塊接入單片機(jī)模塊，下位機(jī)與上位機(jī)通過串口通訊。本實(shí)用新型的動平衡電測裝置將光電傳感器和壓電傳感器獲得兩個(gè)支撐點(diǎn)的轉(zhuǎn)子鍵相信號和振動信號后的數(shù)據(jù)分析處理后上傳至上位機(jī)運(yùn)算，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，擴(kuò)展了分析運(yùn)算功能。
文檔編號G01M1/14GK201740627SQ20102023348
公開日2011年2月9日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者倪繼鋒, 周鳴, 張自強(qiáng), 李傳江, 茅紅偉 申請人:上海師范大學(xué)