专利名称：旋转机械振动信号相对相位的测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及旋转机械振动信号测量领域，具体为一种旋转机械振动信号相对 相位的测量装置。
背景技术：
在振动诊断技术中，旋转机械上不同测点(轴承座)的振动信号之间的相对相位 差是判断该旋转机械平衡、对中、轴弯、松动等故障类别的主要依据之一。得到了不同测点 间的相位差，并结合测点振动幅值变化和频谱特征，即可做出常见故障的判断。传统的旋转设备振动信号相对相位测量装置是由转速测量传感器配合光电传感 器及被测旋转机械上的键相或者测点上的反射贴来实现信号的触发及采集工作；亦或是用 频闪测速的方法测取振动信号的相位角；前种方法需要被测设备有键相槽或贴有反射贴， 否则必须停机加贴反射贴，而连续运转的设备通常无法随意停机；后种方法对环境要求较 高，如遇多油污、多水气或被测设备不直接暴露在外等情况时无法获得正确的测量结果。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有振动信号相对相位检测装置的缺陷，提供一种操 作简便、高效、准确的旋转机械振动信号相对相位的测量装置。为了实现上述目的，本实用新型是这样实现的一种旋转机械振动信号相对相位 的测量装置，它包括一个速度型振动传感器，其特征是它还包括一个振动检测传感器、 一个单通道振动数据采集器，所述单通道振动数据采集器包括A/D转换装置及单片机或微 机；将速度型振动传感器作为触发传感器固定在被测设备上，并将该速度型振动传感器的 输出端号接入单通道振动数据采集器；将振动检测传感器安置在被测设备的测点上并将该 振动检测传感器的输出端接入单通道振动数据采集器。为了便于对信号波形做技术分析，所述单通道振动数据采集器中的单片机或微机 的输出端与示波器连接。本实用新型的原理是速度型振动传感器(触发传感器)输出的电压信号(触发 信号)进入单通道振动数据采集器中，在经过积分电路、放大及滤波后进入A/D转换，转换 后的数字信号进入单片机(或微机)作计算和处理，从中提取出基波作为触发波形；振动检 测传感器(测量传感器)输出的信号进入单通道振动数据采集器中，经过积分电路、程控放 大电路、窄带跟踪滤波电路后进入A/D转换，之后进入单片机(或微机)作计算和处理。单 通道振动数据采集器在采集不同测点的振动信号时，都是按照触发波形的同一位置(过波 谷)对不同测点的振动波形进行记录保存；虽然不同测点振动信号采集的时间不同，但信 号记录时是按同一触发点实施触发，使不同测点的振动信号记录在时间上相差基波(触发 波形)的整数倍，在时域分析中，不同测点振动信号波形可放在同一坐标系中进行波形相 位比较并计算出不同波形之间的相位差。在对测点检测信号进行采样时，为使各次采样的相对相位一致，需要加长信号采样长度并寻找合适的采样起始点；寻找采样起始点及计算信号采样长度的原理是输入到 单通道振动数据采集器中的触发信号(速度型振动传感器输出的电压信号)和被测量的振 动信号(由振动检测传感器发出)经过A/D变换成数字信号进入单片机(或微机)中，由 单片机(或微机)按数据采集长度公式L = Lmax+FsXTfminXC(L表示实际触发信号的采集长 度，Lmax表示触发信号需要采集的长度，Fs表示触发信号的采集频率，Tfmin表示系统设定的 触发信号最小频率的周期时间，C为系数1))进行数据采集，而后，单片机(或微机) 对触发信号进行数字积分以减小高次倍频的影响，再对数字积分后的触发信号进行数字带 通滤波(数字带通滤波器的中心频率根据对积分后的触发信号进行FFT变换得到的最大幅 值频率或根据设置的转速进行确定)；在经过数字带通滤波、时间长度为TfminXC的触发信 号(即触发波形)上，寻找波谷值，用该值的时间点作为采样起始点，对其它振动信号截取 所需的数据，即可达到相对同相位采集的目的。本实用新型采用上述设计，在测量过程中不需要设备停机且不受环境因素影响， 提供了一种操作简便、快捷，且结果准确的旋转机械振动信号相对相位测量装置。

图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的触发波形检测及处理原理图。图3为本实用新型的被测信号检测及处理原理图。图4为本实用新型的信号截取及记录原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种旋转机械振动信号相对相位的测量装置，它包括一个速度型振 动传感器，其特征是它还包括一个振动检测传感器、一个单通道振动数据采集器，所述单 通道振动数据采集器包括A/D转换装置及单片机或微机；将速度型振动传感器作为触发 传感器固定在被测设备上，并将该速度型振动传感器的输出端号接入单通道振动数据采集 器；将振动检测传感器安置在被测设备的测点上并将该振动检测传感器的输出端接入单通 道振动数据采集器。在实际使用中为了便于对信号波形做技术分析，单通道振动数据采集 器中的输出端可与示波器连接。如图2所示，本实用新型的触发波形的采集原理是速度型振动传感器输出的电 压信号作为触发信号进入单通道振动数据采集器中进行低通滤波、积分电路、放大及滤波 后，再进行A/D转换，转换后的数字信号进入单片机(或微机)作计算和处理，从中提取出 基波作为触发波形。如图3所示，本实用新型的被测量波形的采集原理是振动检测传感器输出的信 号作为被测量进入单通道振动数据采集器中，经过低通滤波、积分电路、程控放大电路、窄 带跟踪滤波电路后进入A/D转换，之后进入单片机(或微机)作计算和处理从中提取基波 波形作为被测量波形。如图4所示，单通道振动数据采集器在采集不同测点的振动信号时，都是按照触 发波形的同一位置(过波谷)对不同测点的振动波形进行记录保存；虽然不同测点振动信 号采集的时间不同，但信号记录时是按同一触发点实施触发，使不同测点的振动信号记录在时间上相差基波(触发波形)的整数倍，在时域分析中，不同测点振动信号波形可放在同一坐标系中进行波形相位比较并计算出不同波形之间的相位差。在对测点检测信号进行 采样时，为使各次采样的相对相位一致，需要加长信号采样长度并寻找合适的触发点；寻找 触发点及计算信号采样长度的原理是输入到单通道振动数据采集器中的触发信号(速度 型振动传感器输出的电压信号)和被测量的振动信号(由振动检测传感器发出)经过A/ D变换成数字信号进入单片机(或微机)中，由单片机(或微机)按数据采集长度公式L =Lmax+FsXTfminXC(L表示实际触发信号的采集长度，Lmax表示触发信号需要采集的长度， Fs表示触发信号的采集频率，Tfmin表示系统设定的触发信号最小频率的周期时间，C为系数 (C^I))进行数据采集，而后，单片机(或微机)对触发信号进行数字积分以减小高次倍频 的影响，再对数字积分后的触发信号进行数字带通滤波(数字带通滤波器的中心频率根据 对积分后的触发信号进行FFT变换得到的最大幅值频率或根据设置的转速进行确定)；在 经过数字带通滤波、时间长度为TfminX C的触发信号(即触发波形)上，寻找波谷值，用该值 的时间点作为触发点，对其它振动信号截取所需的数据，即可达到相对同相位采集的目的。 如此，本实用新型提供了一种测量时不需要设备停机，不易受环境影响，操作简 便、快捷，测量结果准确的旋转机械振动信号测量装置。
权利要求一种旋转机械振动信号相对相位的测量装置，它包括一个速度型振动传感器，其特征是它还包括一个振动检测传感器、一个单通道振动数据采集器，所述单通道振动数据采集器包括A/D转换装置及单片机或微机；将速度型振动传感器固定在被测设备上，并将该速度型振动传感器的信号输出端接入单通道振动数据采集器；将振动检测传感器安置在被测设备的测点上并将该振动检测传感器的输出端接入单通道振动数据采集器。
2.根据权利要求1所述的一种旋转机械振动信号相对相位的测量装置，其特征是所 述单通道振动数据采集器中的输出端与示波器连接。
专利摘要本实用新型涉及旋转机械振动信号测量领域，具体为一种旋转机械振动信号相对相位的测量装置。一种旋转机械振动信号相对相位的测量装置，它包括一个速度型振动传感器，其特征是它还包括一个振动检测传感器、一个单通道振动数据采集器，所述单通道振动数据采集器包括A/D转换装置及单片机或微机；将速度型振动传感器固定在被测设备上，并将该速度型振动传感器的信号输出端接入单通道振动数据采集器；将振动检测传感器安置在被测设备的测点上并将该振动检测传感器的输出端接入单通道振动数据采集器。本实用新型操作简单、不需要设备停机测量、不易受环境影响，提供了一种操作简便、高效、准确的旋转机械振动信号相位差的测量装置。
文档编号G01D5/12GK201589656SQ20092021254
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者宋杰峰, 朱献忠, 杨大雷, 邓泓海, 邵俊红 申请人:上海宝钢工业检测公司