加速度傳感器振動測量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.doc

加速度傳感器振動測量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 通過本實(shí)驗(yàn)了解并掌握機(jī)械振動信號測量的基本方法。二. 實(shí)驗(yàn)原理1. 振動測量原理 機(jī)械在運(yùn)動時，由于旋轉(zhuǎn)件的不平衡、負(fù)載的不均勻、結(jié)構(gòu)剛度的各向異性、間隙、潤滑不良、支撐松動等因素，總是伴隨著各種振動。 機(jī)械振動在大多數(shù)情況下是有害的，振動往往會降低機(jī)器性能，破壞其正常工作，縮短使用壽命，甚至導(dǎo)致事故。機(jī)械振動還伴隨著同頻率的噪聲，惡化環(huán)境，危害健康。另一方面，振動也被利用來完成有益的工作，如運(yùn)輸、夯實(shí)、清洗、粉碎、脫水等。這時必須正確選擇振動參數(shù)，充分發(fā)揮振動機(jī)械的性能。 在現(xiàn)代企業(yè)管理制度中，除了對各種機(jī)械設(shè)備提出低振動和低噪聲要求外，還需隨時對機(jī)器的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測、分析、診斷，對工作環(huán)境進(jìn)行控制。為了提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的抗振性能，有必要進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動分析和振動設(shè)計(jì)。這些都離不開振動測試。 振動測試包括兩種方式：一是測量機(jī)械或結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的振動，如振動位移、速度、加速度、頻率和相位等，了解被測對象的振動狀態(tài)，評定等級和尋找振源，對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、分析、診斷和預(yù)測。二是對機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)施加某種激勵，測量其受迫振動，以便求得被測對象的振動力學(xué)參量或動態(tài)性能，如固有頻率、阻尼、剛度、頻率響應(yīng)和模態(tài)等。 振動的幅值、頻率和相位是振動的三個基本參數(shù)，稱為振動三要素。 幅值：幅值是振動強(qiáng)度的標(biāo)志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法來表示。 頻率：不同的頻率成分反映系統(tǒng)內(nèi)不同的振源。通過頻譜分析可以確定主要頻率成分及其幅值大小，從而尋找振源，采取相應(yīng)的措施。 相位：振動信號的相位信息十分重要，如利用相位關(guān)系確定共振點(diǎn)、測量振型、旋轉(zhuǎn)件動平衡、有源振動控制、降噪等。對于復(fù)雜振動的波形分析，各諧波的相位關(guān)系是不可缺少的。 在振動測量時，應(yīng)合理選擇測量參數(shù)，如振動位移是研究強(qiáng)度和變形的重要依據(jù)；振動加速度與作用力或載荷成正比，是研究動力強(qiáng)度和疲勞的重要依據(jù)；振動速度決定了噪聲的高低，人對機(jī)械振動的敏感程度在很大頻率范圍內(nèi)是由速度決定的。速度又與能量和功率有關(guān)，并決定動量的大小。 2. YD-37加速度傳感器簡介 壓電傳感器的力學(xué)模型可簡化為一個單自由度質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)。根據(jù)壓電效應(yīng)的原理，當(dāng)晶體上受到振動作用力后，將產(chǎn)生電荷量，該電荷量與作用力成正比，這就是壓電傳感器完成機(jī)電轉(zhuǎn)換的工作原理。壓電式加速度傳感器在振動測試領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，可以測量各種環(huán)境中的振動量。三. 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1. 計(jì)算機(jī) n臺2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺 1套3. 加速度傳感器（YD-37） 1套4. 加速度傳感器變送器（LBS-12-A） 1臺5. 藍(lán)津數(shù)據(jù)采集儀（LDAQ-EPP2） 1臺6. 開關(guān)電源（LDY-A） 1套7. 5芯對等線 1條8. 振動實(shí)驗(yàn)臺（LZD-A） 1 套四. 實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容1. 振動測量實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)如圖1所示，將加速度傳感器通過配套的磁座吸附在振動實(shí)驗(yàn)臺底座上，然后將其輸出端和變送器的輸入端相連，變送器的輸出端通過一根帶五芯航空插頭的電纜和數(shù)據(jù)采集儀3通道連接。 圖1 振動測量結(jié)構(gòu)示意圖2. 啟動服務(wù)器，運(yùn)行DRVI主程序，開啟DRVI數(shù)據(jù)采集儀電源，然后點(diǎn)擊DRVI快捷工具條上的聯(lián)機(jī)注冊圖標(biāo)，選擇其中的DRVI采集儀主卡檢測進(jìn)行服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集儀之間的注冊。聯(lián)機(jī)注冊成功后，分別從DRVI工具欄和快捷工具條中啟動DRVI微型Web服務(wù)器和內(nèi)置的Web服務(wù)器，開始監(jiān)聽8600和8500端口。 3. 打開客戶端計(jì)算機(jī)，啟動計(jì)算機(jī)上的DRVI客戶端程序，然后點(diǎn)擊DRVI快捷工具條上的聯(lián)機(jī)注冊圖標(biāo)，選擇其中的DRVI局域網(wǎng)服務(wù)器檢測，在彈出的對話框中輸入服務(wù)器IP地址（例如：），點(diǎn)擊發(fā)送按鈕，進(jìn)行客戶端和服務(wù)器之間的認(rèn)證，認(rèn)證完畢即可正常運(yùn)行客戶端所有功能。 4. 在DRVI軟件平臺的地址信息欄中輸入如下信息http:/服務(wù)器IP地址:8600/SensorLAB/index.htm，打開WEB版實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，在實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浿羞x擇加速度傳感器振動測量實(shí)驗(yàn)，按實(shí)驗(yàn)原理和要求設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)。 5. 本實(shí)驗(yàn)的目的是了解用加速度傳感器進(jìn)行振動測量的方法，首先需要將數(shù)據(jù)采集進(jìn)來，藍(lán)津信息提供了一個配套的8通道并口數(shù)據(jù)采集儀來完成外部信號的數(shù)據(jù)采集過程，在DRVI軟件平臺中，對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集軟件芯片為藍(lán)津DAQ_A/D芯片；數(shù)據(jù)采集儀的啟動采用一片0/1按鈕芯片來控制；振動信號的頻譜，用一片F(xiàn)FT芯片來計(jì)算；另外，由于在用加速度傳感器獲取振動信號的時候，會帶入一部分高頻干擾信號，為了測量的方便，可以插入一片數(shù)字濾波芯片，用于構(gòu)成低通濾波器，濾出高頻成分，濾波前后的波形對應(yīng)結(jié)果用一片多路接線開關(guān) 來選擇；還需要選擇兩片波形/頻譜顯示芯片，用于顯示振動信號的時域波形和頻譜；然后再根據(jù)所需的數(shù)組型數(shù)據(jù)總線的數(shù)量，插入5片內(nèi)存條芯片，用于存儲數(shù)組型數(shù)據(jù)；再加上一些文字顯示芯片和裝飾芯片，就可以搭建出一個振動測量實(shí)驗(yàn)的服務(wù)器端，所需的軟件芯片數(shù)量、種類、與軟件總線之間的信號流動和連接關(guān)系如圖2所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)圖在DRVI軟面包板上插入上述軟件芯片，然后修改其屬性窗中相應(yīng)的連線參數(shù)就可以完成該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和搭建過程。 圖2 振動測量實(shí)驗(yàn)（服務(wù)器端）設(shè)計(jì)原理圖6. 對于客戶端，與以前設(shè)計(jì)過的實(shí)驗(yàn)類似，必須在完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上進(jìn)行信號的分析和處理，在DRVI軟件平臺中，客戶端是通過TCP客戶端芯片和定時器芯片的組合來完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集功能，另外還需采用IP地址輸入芯片來指定數(shù)據(jù)共享服務(wù)器的IP地址，其它的芯片則與服務(wù)器端基本相同，客戶端所需的軟件芯片數(shù)量、種類、與軟件總線之間的信號流動和連接關(guān)系如圖3所示。 圖3 振動測量實(shí)驗(yàn)（客戶端）設(shè)計(jì)原理圖7. 在Web版的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中，還提供了本實(shí)驗(yàn)的參考腳本，可以直接點(diǎn)擊附錄中該實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件服務(wù)器端和客戶端的鏈接，將參考的實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件讀入DRVI軟件平臺中并運(yùn)行。服務(wù)器端實(shí)驗(yàn)效果示意圖如圖4所示。 圖4 加速度傳感器振動測量實(shí)驗(yàn)（服務(wù)器端）效果圖8. 在振動實(shí)驗(yàn)臺的電機(jī)轉(zhuǎn)子上添加試重，啟動電機(jī)，調(diào)整到一個穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，點(diǎn)擊面板中的開關(guān)按鈕，觀察和分析所得到振動信號的波形和頻譜，點(diǎn)擊多路接線開關(guān)，觀察濾波前后振動信號波形和頻譜的變化情況并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 9. 關(guān)閉電機(jī)，在電機(jī)轉(zhuǎn)子上改變試重和位置，再次啟動電機(jī)進(jìn)行測量，觀察和分析所得到振動信號的波形和頻譜。 10. 關(guān)閉電機(jī)，改變加速度傳感器的測量位置，再次啟動電機(jī)進(jìn)行測量，觀察和分析隨著測量位置的改變，振動信號的波形和頻譜的變化情況。 11. 對于客戶端的分析，首先設(shè)定數(shù)據(jù)共享服務(wù)器的IP地址，然后在確保數(shù)據(jù)共享服務(wù)器端8500端口打開的前提下，點(diǎn)擊開關(guān)按鈕進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集，觀察數(shù)據(jù)共享服務(wù)器端振動信號的變化情況，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。客戶端實(shí)驗(yàn)效果示意圖如圖5所示。 圖5 加速度傳感器振動測量實(shí)驗(yàn)（客戶端）實(shí)驗(yàn)效果圖五. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 簡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮?