振动与共振解调故障检测仪制造技术

一种振动与共振解调故障检测仪，与检测有关振动信息的传感器配接，含有配接传感器的信号处理器１，经信号处理器分离出振动交流信号，续接转速信号提取电路２、共振解调变换器３和低频振动分离器４，经处理的各种信号输出到计算机的ＡＤ接口，供计算机进行分析诊断。用一台检测仪表与一个传感器配接，即可实现转速、振动、温度与共振解调故障等检测，既实用方便，又扩大了仪表的检测功能。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种与非电量电测传感器配接的检测仪表，特别涉及一种与受感有关振动信息量的传感器配接，能对振动和对故障冲击引发的振动进行共振解调变换从而对振动和故障进行检测的仪表。振动是旋转体、旋转机械通常需要进行检测的一种信息，对于故障冲击引发的振动，进行共振解调变换，输出一种与故障冲击一一对应的、幅值放大了的、时域展宽了的共振解调信号，进而进行频谱分析和故障诊断，又是一种有效而被广泛使用的故障检测手段，但无论是对振动或共振解调的检测诊断，被检测体的转速是一个绝对不可少的参量。因此，振动检测与共振解调检测又离不开被检测体的转速检测。目前，单纯的振动检测仪表、共振解调故障检测仪表、转速测量仪表均不鲜见。但这些仪表均是各自独立的，特别是各有其对应的传感器要在被检测体上安装。这往往为实际应用所不容，且使用十分不便。现实要求尽量减少所需传感器的数量，最好是能用一个传感器和一台仪表完成上述各项检测分离任务。本技术的目的是根据上述检测要求，设计一种至少能输出低频振动信号、故障冲击共振解调信号和相应转速信号至外接计算机AD接口，供计算机进行振动与共振解调故障分析等的检测、诊断仪表；且包括转速信息测量在内该仪表仅需与一个能受感有关振动信息量、包括故障冲击所引发的振动信息在内的传感器配接。本技术的技术方案是该仪表含有其配接传感器的信号处理器1，经信号处理器1分离出的交流振动信号并行续接到转速信号提取电路2，共振解调变换器3和低频振动分离器4；转速信号提取电路2完成从交流振动信号中提取转速信号，共振解调变换器3则从交流振动信号中变换出反映故障冲击信息的共振解调信号，而低频振动分离器则分离出与转速对应的低频振动信号。经处理的所有各种信号输出到供外接计算机采样和分析诊断的计算机AD接口。下面，结合附图作进一步的详细说明。附图说明图1，本技术的电路结构图。图2(2-1,2-2,2-3,2-4)示出一实施例的各个部分的具体电路结构图。所述转速信号提取电路2是一个能从信号处理器1分离出的振动交流信号中滤取出其振动频率与转速频率fn有某种确定的函数关系f=F(fn)的截止频率等于2或3倍于f、能提取相应信号的1～2或1～3阶频谱波形的低通滤波器。例如，当传感器安装在轴承座上时，对应的转速信号提取电路2是一个截止频率等于2或3倍于轴承滚动体碾压外环之频率fw的、能提取轴承滚动体碾压外环信号频率之1～2或1～3阶频谱波形的低通滤波器，计算机据此分析出滚动体碾压外环的压应力频率fw，并据fw与fn的确定关系，则转速频率是fn=1D0·fw(D0-dcosA)Z]]>式中，D0是轴承的中径；d是滚动体直径；Z是轴承中的滚子数；A是轴承滚子的接触角。当传感器安装在叶片机机匣上时，对应的转速信号提取电路2是一个截止频率等于2倍或3倍于叶片机叶片通过频率fy的、可提取叶片通过频率振动信息的1～2阶或1～3阶频谱波形的低通滤波器。计算机据此分析出叶片机叶片通过的振动频率fy，并据fy与fn的确定关系，则转速频率是fn=fy/y式中，fy是叶片通过频率振动的一阶频率；y是对应叶轮的叶片数。低频振动信号分离器4是一个频带为1.2～1.5倍于转速频率fn的低通滤波器，滤取与转动体转速频率相对应的振动信号送外接计算机AD接口采样分析。对转速基本恒定的或变化很小的被检测体，由于fn基本固定，此时，相应的上述转速信号提取电路的低通滤波器2、低频振动信号分离器电路的低通滤波器4的滤波频率可以用固定的相应截止频率；为适应转动体转速范围的大幅度变化的检测要求，相应的低通滤波器的截止频率应是可由计算机程控的，滤波器应有相应的受控电路接受计算机并行控制口DO的控制。图2所示为一实施例，是与轮对轴承磨合台配合，用于车轮动平衡检测、轴承温度及故障检测的“车轮动平衡及轮对轴承故障检测仪”的具体电路结构图。该检测仪与振动-温度复合传感器配用，其信号处理器1有相应的交流振动放大器1-1、温度测量电路1-2来分离交流信号和直流信号(所述振动-温度复合传感器另有专利申请)。所述温度测量电路1-2由运放N0、N1、N5、电阻RT0～RT4，电容C3、C6构成，所述交流振动放大器1-1由运被N2、N3、N4，电阻R1～R6，电容C1、C2、C4、C5构成，联接关系如图2-1，温度信号可直接送到计算机AD接口，进行温度测量。转速信号提取电路的低通滤波器2见附图2-2，含有可预置计数器2-1(图中应用CD4516可预置计数器)、锁相环2-l(图中应用CD4046)及开关电容滤波器2-3 (图中应用MAX293)，计数器2-l的控制输入端接受计算机DO口的D0～D3控制，以便对锁相环输出端4脚输出的滤波控制频率FCLK作N=1～16分频得到从其7脚输出的频率F1，送回锁相环的3脚；锁相环的14脚接受来自晶体振荡-分频器5的参考频率F0，该锁相环自动保证F1=F0，因此保证FCLK=N×F0，计算机自动控制N，使FCLK等于所需滤波频率的K倍，从其4脚输出到开关电容滤波器2-3的1脚；开关电容滤波器2-3在FCLK控制下，自动进行截止频率等于FCLK/K的低通滤波，开关电容滤波器的输入端8脚接到信号处理器1的交流振动信号放大器1-1的输出端，其输出脚5输出的转速信号接到计算PC的AD接口。低频振动分离器的低通滤波器4见附图2-3，含有可预置计数器4-1(图中应用CD4516可预置计数器)、锁相环4-2(图中应用CD4046)及开关电容滤波器4-3(图中应用MAX293)，计数器4-1的控制输入端接受计算机DO口的D4～D7控制，以便对锁相环4脚输出的滤波控制频率F’CLK作N’=1～16分频得到从其7脚输出的频率F’1，送回锁相环的3脚；锁相环的14脚接受来自晶体振荡器-分频器5的参考频率F’0，该锁相环自动保证F’1=F’0，因此保证F’CLK=N’×F’0，计算机自动控制N’，使F’CLK等于所需滤波频率的K’倍，从其4脚输出到开关电容滤波器4-3的1脚；开关电容滤波器4-3在F’CLK控制下，自动进行截止频率等于F’CLK/K’的低通滤波。开关电容滤波器的输入端8脚接到信号处理器1的交流振动信号放大器1-1的输出端，其输出脚5输出的低频振动信号接到计算PC的AD接口。在作为相对固定转速条件下的测量时，低通滤波器2和4的截止频率相应可以是固定的，电路结构则相应简化为可去掉计数器和锁相环，在开关电容滤波器(MAX293)的1脚接一个相应的电容C到地，即可得到所需的滤波控制频率。共振解调变换器3的电路框图见附图2-4A，由电子共振器3-1、检波器3-2、解调滤波器3-3组成。电子共振器3-1的输入端接信号处理器1输出的交流振动信号，其输出接到检波器3-2的输入端，检波器3-2的输出端接到解调滤波器3-3的输入端，解调滤波器3-3的输出即是共振解调变换器的输出，接到外接的计算机IP的AD接口。图2-4B是图2-4A的具体实施电路图之一。电子共振器由C1、R1、RP1、R3、运放N10:A组成的增益调节放大器，运放N10:B～N10:D、N11:B～N11:D及电阻R111-R116，电容C111、C112、电阻R121～R126、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动与共振解调故障检测仪，与包含能检测转动机械有关振动信息的传感器配接，其特征是含有所配接的传感器之信号处理器（１），及经信号处理器（１）分离的振动信号并行续接到转速信号提取电路（２）、能分离出反映故障的共振解调信号的共振解调变换器（３）和能提取与转速对应的振动信息的低频振动分离器（４），经处理后的所有各种信号输出到外接的计算机ＰＣ的ＡＤ接口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐德尧，李铁锚，王晨光，庞川宾，王定晓，刘巍，赵中华，
申请(专利权)人：中国航空工业总公司第六零八研究所，太原铁路分局太原车辆段，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]