【正文】 第 4章 振動診斷 振動信號的采集 振動診斷的內(nèi)容與方法 轉(zhuǎn)軸的振動診斷 齒輪的的振動診斷 軸承的診斷 幾個基本認識： ? 設(shè)備在運行中或多或少總會產(chǎn)生振動： 廣泛性 ? 設(shè)備發(fā)生故障時 ， 振動將發(fā)生改變 （ 通常振幅會增大 ） ： 可能性 ?不同類型 、 性質(zhì) 、 原因和部位產(chǎn)生的故障所激發(fā)的振動將具有不同的特征 。 這些特征可表示為頻率成分 、 幅值大小 、 波形形狀 ， 能量分布狀況等： 可識別性 ?振動信號性質(zhì) 、 特征不僅與故障有關(guān) ． 還與設(shè)備的特性 （ 如固有頻率 ） 、 檢測位置 、 傳遞路徑等有關(guān)：復(fù)雜性 振動信號的采集 信號采集是對不易測量的物理量 (力 、位移 、 轉(zhuǎn)角 、 噪聲等 )， 通過傳感器轉(zhuǎn)換為易于測量的物理量 (電壓 、 電流 )。 振動信號的測量參量可以是位移 、 速度和加速度 。 對旋轉(zhuǎn)機械還需要測量轉(zhuǎn)速 。 下面分別介紹其測量用的傳感器 。 一、 測振傳感器 1．電渦流振動位移傳感器 電渦流振動位移傳感器是在線圈中通以高頻電，由于電磁感應(yīng)在被測體中產(chǎn)生電渦流，電渦流將產(chǎn)生一個渦流磁場，反過來使線圈的阻抗、電感和品質(zhì)因素改變，且改變量與線圈到被測體的距離有關(guān)，因此把位移量轉(zhuǎn)化成了電量。 電渦流位移傳感器的頻率響應(yīng)范圍約為 0～ 10KHz。 2． 磁電式速度傳感器 傳感器因被測體的激振而作強迫振動 ， 傳感器內(nèi)的磁鋼與線圈發(fā)生相對運動 ， 切割磁力線 ， 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 ， 其大小與切割磁力線的速度正比 。 當被測體的運動頻率遠大于傳感器的固有頻率時 ， 磁鋼與線圈間的相對運動與殼體 （ 被測物 ） 的運動同步 ， 兩者的速度相等 。 因此感應(yīng)電動勢的大小與被測物的振動速度成正比 。 磁電式速度傳感器有兩種形式： 一種是將磁鋼固定在殼體上，彈簧與線圈連接（如下圖）； 另一種是線圈固定在殼體上，彈簧與磁鋼連接。 磁電式速度傳感器的頻率響應(yīng)范圍約 10～ 2KHz。 3． 壓電式加速度傳感器 測量原理是：它首先將輸入的絕對振動加速度轉(zhuǎn)換成質(zhì)量塊對殼體的相對位移 （ 兩者成正比 ） 。 再經(jīng) “ 硬彈簧 ” 轉(zhuǎn)換成與其成正比的力 ， 最后經(jīng)壓電片轉(zhuǎn)換成電荷輸出 。 當被測體的運動頻率遠小于傳感器的固有頻率時 ， 壓電元件表面的電荷量與被測體的振動加速度幅值成正比 。 1一基座， 2一壓電元件， 3一質(zhì)量塊， 4一預(yù)緊彈簧 壓電式加速度傳感器的頻率響應(yīng)范圍約為0~50KHa。 安裝方法主要有 : ? 鋼螺栓固定 ? 粘接 ? 永久磁鐵 ? 手持探針 4．電阻應(yīng)變式加速度計 基礎(chǔ)振動帶動質(zhì)量塊產(chǎn)生振動，從而使懸臂梁產(chǎn)生彎曲變形，粘貼在梁上的應(yīng)變片隨之變形。由加速度頻率特性可知，位移與輸入加速度成比例，而粘貼在梁上的應(yīng)變片將質(zhì)量塊的相對殼體位移轉(zhuǎn)換成電阻變化，再經(jīng)電橋轉(zhuǎn)換成電壓輸出。 電阻應(yīng)變式加速度計工作頻率較低，為 0~1KHz，可測量超低頻振動，常與動態(tài)應(yīng)變儀配合使用。 5. 磁阻式磁電轉(zhuǎn)速傳感器 由線圈和磁鐵組成 ， 線圈和磁鐵都是靜止的 。 被測物旋轉(zhuǎn)時會改變傳感器磁路的磁阻 ， 因而改變貫穿線圈的磁能量 ， 在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 ， 感應(yīng)電動勢的頻率反映出被測物轉(zhuǎn)速的大小 。 6. 光電式轉(zhuǎn)速傳感器 核心部件是光電管，它能根據(jù)光電效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能。它分為直射式和反射式兩類。 直射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的讀數(shù)盤和測量盤有間隔相同的縫隙。測量盤隨被測物體轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一條縫隙，從光源投射到光敏元件上的光線產(chǎn)生一次明暗變化，光敏元件即輸出電流脈沖信號。這樣，輸出的脈沖數(shù)就反映了被測物的轉(zhuǎn)速。 采用反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器測量時 ， 先在被測旋轉(zhuǎn)物體表面貼一反光片 ， 當該反光片旋轉(zhuǎn)到傳感器所在位置時 ， 傳感器收到的反射光的強度將增強 ， 光電管處于 “ 開 ” 的狀態(tài) ， 傳感器將輸出一個電脈沖；旋轉(zhuǎn)物體的其他表面通過傳感器時 ， 光電管處于 “ 閉 ” 的狀態(tài) ， 傳感器沒有電脈沖輸出 。 輸出的脈沖數(shù)就反映了被測物的轉(zhuǎn)速 。 二 、 選用傳感器應(yīng)考慮的問題 : 1． 測量范圍 :又稱量程 ， 必須保證不超過傳感器的測量量程 。 2. 頻響范圍 : 振動參量的最顯著特性就是其頻率構(gòu)成特性 ，即一個機械振動信號往往是由許多頻率不同的信號疊加而成 。 傳感器的頻響特性要好 ， 也就是要求其幅頻特性的水平范圍盡可能寬 , 頻率下限盡可能地低 ， 頻率上限盡可能地高 。 3. 靈敏度 : 一般而言 ， 總是希望傳感器的靈敏度盡量高 ，以便檢測微小信號 。 要求傳感器的信噪比 (S/N)要高 ， 有效地抑制噪聲信號 4. 精度 5. 穩(wěn)定性 : 包括時間穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性 此外 ， 傳感器的工作方式 、 外形尺寸 、 重量等也是需要考慮的因素 。 三、 信號調(diào)理 信號調(diào)理的作用是提高信號測量的準確性，并保護測量系統(tǒng)。具體功能有： 1) 為 A／ D轉(zhuǎn)換器提供適合其輸入量程的輸入信號；將輸入電壓化為 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號電壓范圍 0 5v（或 10V）。 2) 運用隔離技術(shù)抑制共模干擾電壓。 3) 信號濾波及線性化處理。 振動診斷的內(nèi)容與方法 一 、 振動診斷工作的內(nèi)容 ：量力而行 ， 重點突出 2. 確定檢測方式 ① 便攜式測振儀作現(xiàn)場測量 。 ② 現(xiàn)場用記錄儀 (如磁帶 )記錄振動數(shù)據(jù) ， 實驗室分析 。 ③ 使用永久監(jiān)測設(shè)備 ， 不間斷地監(jiān)測系統(tǒng)若干點的振動 ， 并對振動數(shù)據(jù)作實時分析 。 ④ 設(shè)備停機或運行時 ， 外加激振力 ， 同時測量激振力和振動響應(yīng) ， 然后進行分析 。 3. 選定測量參數(shù) 可測量的振動參量可以是位移 、 速度和加速度 。可以根據(jù)所關(guān)心的振動頻率構(gòu)成來進行選擇 。 a=ωv=ω2s， ω大時 ， a， v的測量靈敏度較高 。 ? 當振動頻率在 0－ 100Hz時 ， 常使用位移傳感器； ? 當振動頻率在 10－ 1000Hz時 ， 推薦使用速度傳感器 ， 也可以使用加速度傳感器； ? 如果測量的振動頻率高于 1000Hz， 一般采用加速度傳感器 。 4．選擇監(jiān)測點：包括監(jiān)測點的位置和數(shù)量。 選擇的原則是：