本實用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

旋轉(zhuǎn)機械在旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生振動和噪聲，這是引發(fā)產(chǎn)品和設(shè)備發(fā)生故障的主要原因，而要消除或抑制旋轉(zhuǎn)機械旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動和噪聲，就必須正確測量旋轉(zhuǎn)機械的振動。一般來說，旋轉(zhuǎn)機械中由轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動信號是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速同頻，而實際由振動傳感器獲得的振動信號，除包含有由轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動信號外，還包含由于受到轉(zhuǎn)子、軸承、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其環(huán)境等影響而產(chǎn)生的振動信號，即各種倍頻信號。

為了測量旋轉(zhuǎn)機械的振動，現(xiàn)有技術(shù)一般通過測振傳感器將旋轉(zhuǎn)機械的振動信號轉(zhuǎn)化為振動電信號，然后利用電路來測量該振動電信號，如圖1所示。圖1中旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的測振傳感器1、信號調(diào)理電路2和跟蹤帶通濾波電路3，信號調(diào)理電路2將測振傳感器1輸出的振動電信號進行放大和濾波處理，以提高信號的幅值和信噪比，以便跟蹤帶通濾波電路3進行處理。跟蹤帶通濾波電路3對信號調(diào)理電路2輸出的振動電信號進行帶通濾波，濾除不需要測量的振動電信號，得到需要測量的振動電信號。跟蹤帶通濾波電路3的中心頻率f受時鐘信號的頻率控制，時鐘信號的頻率與中心頻率f之比一般為固定的比例系數(shù)，如圖1中的n。例如，為了測量與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速同頻的振動，該旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)還包括依次串聯(lián)的轉(zhuǎn)速傳感器4和倍頻電路5，可利用轉(zhuǎn)速傳感器4得到的，與振動電信號同頻的轉(zhuǎn)速電信號，通過倍頻電路5，得到頻率為nf的時鐘信號，輸出給跟蹤帶通濾波電路3，使跟蹤帶通濾波電路3的中心頻率等于f。這樣，跟蹤帶通濾波電路3將輸出與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速同頻的測量電 信號。

由于上述方案中倍頻電路的倍頻數(shù)n一般是固定的，因此要測量旋轉(zhuǎn)機械振動中其它頻率的倍頻分量，如為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速頻率的1/3倍、2倍、3倍等的倍頻分量，則倍頻電路5必須重新設(shè)計，這樣顯得十分不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)，有利于克服倍頻電路的倍頻數(shù)固定而造成的測量旋轉(zhuǎn)機械振動中倍頻分量的不便，提高旋轉(zhuǎn)機械振動測量的精確性。

實現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)，包括測振傳感器和跟蹤帶通濾波電路，所述測振傳感器連接所述跟蹤帶通濾波電路；

所述旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)還包括一個轉(zhuǎn)速傳感器和一個微控制器，

所述微控制器包括至少一條將所述轉(zhuǎn)速傳感器輸出的轉(zhuǎn)速電信號轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鼋o所述跟蹤帶通濾波電路的時鐘信號的信號轉(zhuǎn)換電路，每條所述信號轉(zhuǎn)換電路均包括依次串聯(lián)的外部中斷輸入接口，定時器和PWM電路；在其中任意一條所述信號轉(zhuǎn)換電路上，所述外部中斷輸入接口連接所述轉(zhuǎn)速傳感器，所述PWM電路連接所述跟蹤帶通濾波電路；

所述旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)還包括若干與所述信號轉(zhuǎn)換電路上定時器對應(yīng)的通信接口，所述通信接口的數(shù)量不小于所述信號轉(zhuǎn)換電路的數(shù)量。

進一步的，所述通信接口為異步串行通信接口，或通用串行總線接口，或者SPI接口中的一種。

進一步的，每個所述通信接口均與一條所述信號轉(zhuǎn)換電路上的定時器對應(yīng)，且每條所述信號轉(zhuǎn)換電路上的定時器與至少一個所述通信接口對應(yīng)。

再進一步的，所述微控制器中的任意一條所述信號轉(zhuǎn)換電路上的外部中斷輸入接口連接所述轉(zhuǎn)速傳感器，所述PWM電路連接所述跟蹤帶通濾波電路，與該信號轉(zhuǎn)換電路所對應(yīng)的至少一個所述通信接口連接上位機。

進一步的，所述微控制器為dsPIC30F4011微控制器。

進一步的，所述測振傳感器和所述跟蹤帶通濾波電路之間設(shè)有信號調(diào)理電路。

采用了本實用新型的一種旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)的技術(shù)方案，包括測振傳感器和跟蹤帶通濾波電路，以及一個轉(zhuǎn)速傳感器和一個微控制器，所述測振傳感器連接所述跟蹤帶通濾波電路；所述微控制器包括至少一條將所述轉(zhuǎn)速傳感器輸出的轉(zhuǎn)速電信號轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鼋o所述跟蹤帶通濾波電路的時鐘信號的信號轉(zhuǎn)換電路，每條所述信號轉(zhuǎn)換電路均包括依次串聯(lián)的外部中斷輸入接口，定時器和PWM電路；在其中任意一條所述信號轉(zhuǎn)換電路上，所述外部中斷輸入接口連接所述轉(zhuǎn)速傳感器，所述PWM電路連接所述跟蹤帶通濾波電路；所述旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)還包括若干與所述信號轉(zhuǎn)換電路上定時器對應(yīng)的通信接口，所述通信接口的數(shù)量不小于所述信號轉(zhuǎn)換電路的數(shù)量。其技術(shù)效果是：有利于克服倍頻電路的倍頻數(shù)固定而造成測量旋轉(zhuǎn)機械振動中其他倍頻分量的不便。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型的一種旋轉(zhuǎn)機械振動系統(tǒng)所采用的旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)中微控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

請參閱圖2，本實用新型的發(fā)明人為了能更好地對本實用新型的技術(shù)方案進行理解，下面通過具體地實施例，并結(jié)合附圖進行詳細(xì)地說明：

請參閱圖2，本實用新型的一種旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的測振傳感器1、信號調(diào)理電路2和跟蹤帶通濾波電路3，信號調(diào)理電路2對測振傳感器1輸出的振動電信號進行放大和濾波處理，以提高信號的幅值和信噪比，以便跟蹤帶通濾波電路3進行處理。跟蹤帶通濾波電路3對信號調(diào)理電路2輸出的振動電信號進行帶通濾波，濾除不需要測量的振動 電信號，得到需要與測量的振動電信號的頻率范圍一致的測量信號。

本實用新型的一種旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)還包括依次串聯(lián)的轉(zhuǎn)速傳感器4和微控制器6，其中，微控制器6連接跟蹤帶通濾波電路3。

本實用新型的一種旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)中所涉及的微控制器6是指包含外部中斷輸入接口61、定時器62、PWM電路63和通信接口64的通用微控制器，也被稱作單片機、微處理器、數(shù)字信號處理器、數(shù)字信號控制器等。下面以dsPIC30F4011微控制器為例進行說明。其中外部中斷輸入接口61、定時器62和PWM電路63依次串聯(lián)，PWM電路63連接跟蹤帶通濾波電路3，通信接口64連接PWM電路63。

微控制器6的工作原理如圖3所示。轉(zhuǎn)速傳感器4輸出的與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速同頻的轉(zhuǎn)速電信號，接入微控制器6的外部中斷輸入接口61，轉(zhuǎn)速電信號為脈沖信號，外部中斷輸入接口61連接定時器62，微控制器6通過定時器62可以測得轉(zhuǎn)速電信號的周期T或頻率f。定時器62連接PWM電路63，PWM電路63根據(jù)給定的轉(zhuǎn)速倍頻數(shù)x，輸出對應(yīng)頻率的脈沖信號，即跟蹤帶通濾波電路3所需要的時鐘信號。轉(zhuǎn)速倍頻數(shù)x可以固定，也可通過通信接口64與外部設(shè)備如上位機進行交互得到。通信接口64可采用異步串行通信接口，即UART接口或者通用串行總線接口，即USB接口等，也可以采用SPI接口。

本實用新型對于微控制器6的基本要求為：包含至少一個外部中斷輸入接口61；至少一個32位計數(shù)器，或者說是定時器62；至少一個PWM電路63；外部中斷輸入接口61、定時器62和PWM電路63按組依次串聯(lián)成一條將轉(zhuǎn)速電信號轉(zhuǎn)變成為輸出給跟蹤濾波電路3的時鐘信號的信號轉(zhuǎn)換電路，微控制器6還包括至少一個通信接口64，每條所述信號轉(zhuǎn)換電路上的PWM電路63均連接其中的至少一個通信接口64。每個通信接口64也只對應(yīng)一條所述信號轉(zhuǎn)換電路上的PWM電路63。因此，通信接口64的數(shù)量不應(yīng)小于PWM電路63的數(shù)量。通信接口64可以為異步串行通信接口，即UART接口，或通用串行總線接口，即USB接口，或者SPI接口等。

與采用倍頻電路的現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的一種旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)，采用帶有PWM電路63的微控制器6向跟蹤帶通濾波電路3輸出 時鐘信號，使本實用新型的一種旋轉(zhuǎn)電機振動測量系統(tǒng)對旋轉(zhuǎn)機械中具有旋轉(zhuǎn)倍頻數(shù)的振動的測量成為了可能。

由于跟蹤帶通濾波電路3的時鐘頻率與其中心頻率之比為n，因此，跟蹤帶通濾波電路的中心頻率為x/T，亦即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的頻率的x倍，因此跟蹤帶通濾波電路3將輸出旋轉(zhuǎn)機械振動中x倍轉(zhuǎn)速的測量信號。由于x是任意的，因此本實用新型的旋轉(zhuǎn)電機振動測量系統(tǒng)實現(xiàn)了測量旋轉(zhuǎn)機械任意轉(zhuǎn)速倍頻振動的功能。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，而并非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。