加速度傳感器震動測量試驗

1、實驗十八 加速度傳感器振動測量實驗一. 實驗目的1. 通過本實驗了解并掌握機械振動信號測量的基本方法。二. 實驗原理1. 振動測量原理機械在運動時，由于旋轉(zhuǎn)件的不平衡、負載的不均勻、結構剛度的各向異性、間隙、潤滑不良、支撐松動等因素，總是伴隨著各種振動。機械振動在大多數(shù)情況下是有害的，振動往往會降低機器性能，破壞其正常工作，縮短使用壽命，甚至導致事故。機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，如運輸、夯實、清洗、粉碎、脫水等。這時必須正確選擇振動參數(shù)，充分發(fā)揮振動機械的性能。在現(xiàn)代企業(yè)管理制度中，除了對各種機械設備提出低振動和低噪聲要求外，還需隨

2、時對機器的運行狀況進行監(jiān)測、分析、診斷，對工作環(huán)境進行控制。為了提高機械結構的抗振性能，有必要進行機械結構的振動分析和振動設計。這些都離不開振動測試。 振動測試包括兩種方式：一是測量機械或結構在工作狀態(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，對設備進行監(jiān)測、分析、診斷和預測。二是對機械設備或結構施加某種激勵，測量其受迫振動，以便求得被測對象的振動力學參量或動態(tài)性能，如固有頻率、阻尼、剛度、頻率響應和模態(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：幅值是振動強度的標志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法來表示。頻率：

3、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，采取相應的措施。 相位：振動信號的相位信息十分重要，如利用相位關系確定共振點、測量振型、旋轉(zhuǎn)件動平衡、有源振動控制、降噪等。對于復雜振動的波形分析，各諧波的相位關系是不可缺少的。在振動測量時，應合理選擇測量參數(shù)，如振動位移是研究強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，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模型可簡化為一個單

4、自由度質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)。根據(jù)壓電效應的原理，當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電轉(zhuǎn)換的工作原理。壓電式加速度傳感器在振動測試領域中應用廣泛，可以測量各種環(huán)境中的振動量。三. 實驗儀器和設備1. 計算機 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. 藍津數(shù)據(jù)采集儀（ldaq-epp2） 1臺6. 開關電源（ldy-a） 1套7. 5芯對等線 1條8. 振動實驗臺（lzd-a） 1 套四. 實驗步驟及內(nèi)容1. 振動測量實驗結構如圖18.1所示，將加速度傳感

5、器通過配套的磁座吸附在振動實驗臺底座上，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18.1 振動測量結構示意圖2. 啟動服務器，運行drvi主程序，開啟drvi數(shù)據(jù)采集儀電源，然后點擊drvi快捷工具條上的聯(lián)機注冊圖標，選擇其中的drvi采集儀主卡檢測進行服務器和數(shù)據(jù)采集儀之間的注冊。聯(lián)機注冊成功后，分別從drvi工具欄和快捷工具條中啟動drvi微型web服務器和內(nèi)置的web服務器，開始監(jiān)聽8600和8500端口。 3. 打開客戶端計算機，啟動計算機上的drvi客戶端程序，然后點擊drvi快捷工具條上的聯(lián)機注冊圖標，選擇其中的dr

6、vi局域網(wǎng)服務器檢測，在彈出的對話框中輸入服務器ip地址（例如：），點擊發(fā)送按鈕，進行客戶端和服務器之間的認證，認證完畢即可正常運行客戶端所有功能。 4. 在drvi軟件平臺的地址信息欄中輸入如下信息http:/服務器ip地址:8600/gccslab/index.htm，打開web版實驗指導書，在實驗目錄中選擇加速度傳感器振動測量實驗，按實驗原理和要求設計該實驗。 5. 本實驗的目的是了解用加速度傳感器進行振動測量的方法，首先需要將數(shù)據(jù)采集進來，藍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，對應的數(shù)據(jù)采集軟件芯片為藍津d

7、aq_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fft芯片來計算；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，用于構成低通濾波器，濾出高頻成分，濾波前后的波形對應結果用一片多路接線開關 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驗的服務器端，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系如圖18.2所示，

8、根據(jù)實驗原理設計圖在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的連線參數(shù)就可以完成該實驗的設計和搭建過程。 圖18.2 振動測量實驗（服務器端）設計原理圖6. 對于客戶端，與以前設計過的實驗類似，必須在完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集的基礎上進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)共享服務器的ip地址，其它的芯片則與服務器端基本相同，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系如圖18.3所示。 圖18.3 振動測量實驗（客戶端）設計原理圖7. 在web版的實驗

9、指導書中，還提供了本實驗的參考腳本，可以直接點擊附錄中該實驗腳本文件服務器端和客戶端的鏈接，將參考的實驗腳本文件讀入drvi軟件平臺中并運行。服務器端實驗效果示意圖如圖18.4所示。 圖18.4 加速度傳感器振動測量實驗（服務器端）效果圖8. 在振動實驗臺的電機轉(zhuǎn)子上添加試重，啟動電機，調(diào)整到一個穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，點擊面板中的開關按鈕，觀察和分析所得到振動信號的波形和頻譜，點擊多路接線開關，觀察濾波前后振動信號波形和頻譜的變化情況并記錄實驗結果。 9. 關閉電機，在電機轉(zhuǎn)子上改變試重和位置，再次啟動電機進行測量，觀察和分析所得到振動信號的波形和頻譜。 10. 關閉電機，改變加速度傳感器的測量位置，再次啟動電機進行測量，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，首先設定數(shù)據(jù)共享服務器的ip地址，然后在確保數(shù)據(jù)共享服務器端8500端口打開的前提下，點擊開關按鈕進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集，觀察數(shù)據(jù)共享服務器端振動信號的變化情況，并記錄實驗結果。客戶端實驗效果示意圖如圖18.5所示。 圖18.5 加速度傳感器振動測量實驗（客戶端）實驗效果圖五. 實驗報告要求1. 簡述實驗目的和