傳感器實(shí)訓(xùn)報告

1、上海第二工業(yè)大學(xué)傳感器與測試技術(shù)技能實(shí)習(xí)專業(yè)：機(jī)械電子工程班級：10機(jī)工A2 姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：楊淑珍日期：2013年6月24日7月7日 項(xiàng)目五：轉(zhuǎn)子臺轉(zhuǎn)速測量及振動監(jiān)控系統(tǒng)。（一）內(nèi)容設(shè)計一個轉(zhuǎn)子臺的振動檢測系統(tǒng)，能實(shí)時測量轉(zhuǎn)子臺工作時的振動信號（振幅）并實(shí)時顯示轉(zhuǎn)速，當(dāng)振幅超過規(guī)定值時，報警。具體要求：1. 能測量振動信號并顯示波形，若振動超過限值，報警（軟硬件報警）；2. 能測量并顯示轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；3. 限值均由用戶可設(shè)定（最好以對話框方式設(shè)置，軟件重新打開后，能記住上次的設(shè)置結(jié)果）；4. 顯示當(dāng)次產(chǎn)品檢測結(jié)果（文字顯示），顯示檢驗(yàn)產(chǎn)品的總數(shù)，合格數(shù)和不合格數(shù)；5. 當(dāng)次結(jié)果報告生成（

2、可選）（二）實(shí)訓(xùn)要求：1.提出設(shè)計方案（提出測量原理，選用傳感器，構(gòu)建測試系統(tǒng)）；2.設(shè)計測量電路，硬件連接；3.測試軟件設(shè)計 利用Labview或其它開發(fā)程序（VB,VC等），設(shè)計測量軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。4.調(diào)試；5.撰寫實(shí)訓(xùn)報告。目錄1、 綜合實(shí)驗(yàn)要求 3二、設(shè)計方案 3三、硬件設(shè)備選擇 5四、電路設(shè)計 10五、軟件設(shè)計流程圖12六、程序設(shè)計 13七、小結(jié)和體會 18 轉(zhuǎn)子臺轉(zhuǎn)速測量及振動監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)習(xí)報告 一、綜合實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計一個轉(zhuǎn)子臺的振動檢測系統(tǒng)，能實(shí)時測量轉(zhuǎn)子臺工作時的振動信號（振幅）并實(shí)時顯示轉(zhuǎn)速，當(dāng)振幅超過規(guī)定值時，報警。具體要求：1. 能測量振動信號并顯示波形，若振動超過限

3、值，報警（軟硬件報警）；2. 能測量并顯示轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；3. 限值均由用戶可設(shè)定（最好以對話框方式設(shè)置，軟件重新打開后，能記住上次的設(shè)置結(jié)果）；4. 顯示當(dāng)次產(chǎn)品檢測結(jié)果（文字顯示），顯示檢驗(yàn)產(chǎn)品的總數(shù)，合格數(shù)和不合格數(shù)；5當(dāng)次結(jié)果報告生成二、設(shè)計方案1. 測量原理（1）光電傳感器轉(zhuǎn)子臺轉(zhuǎn)速測量：當(dāng)被測軸上不能安裝發(fā)訊盤或遮光盤時，可以直接在被測軸上粘貼反光標(biāo)簽（或在光潔的軸上涂黑），用光電傳感器來測量。測量距離在580mm。反光標(biāo)簽容易污損的環(huán)境下，需即時更換。反射式光電傳感器的工作原理見下圖，主要由被測旋轉(zhuǎn)部件、反光片（或反光貼紙）、反射式光電傳感器組成，在可以進(jìn)行精確定位的情況下，在被測部

4、件上對稱安裝多個反光片或反光貼紙會取得較好的測量效果。在本實(shí)驗(yàn)中，由于測試距離近且測試要求不高，僅在被測部件上只安裝了一片反光貼紙，因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件上的反光貼紙通過光電傳感器前時，光電傳感器的輸出就會跳變一次。通過測出這個跳變頻率f，就可知道轉(zhuǎn)速n。 n=f如果在被測部件上對稱安裝多個反光片或反光貼紙，那么，n=f/N。N-反光片或反光貼紙的數(shù)量。 反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖（2）電渦流傳感器振幅測量的原理：電渦流傳感器是基于渦流效應(yīng)的原理制成的非接觸式位移傳感器該傳感器由探頭、加長電纜、前置器組成一套用來測量旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)：如軸的徑向振動、軸向位移、轉(zhuǎn)速、偏心、差脹等。由于振

5、動，使平面線圈與被測體的相對距離發(fā)生周期性的變化，引起被測體上的渦流量發(fā)生周期性的變化，導(dǎo)致線圈的阻抗發(fā)生周期性的變化，經(jīng)過渦流變換器使之轉(zhuǎn)換成周期性的電壓變化。這個渦流反作用到接近開關(guān)，使開關(guān)內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無導(dǎo)電物體移近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。2. 測試系統(tǒng)框圖三、硬件選用（1）傳感器的選擇及介紹傳感器：a.RPR-220型光電傳感器RPR220是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一種砷化鎵紅外光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管，RPR220采用DIP4封裝，具有如下特點(diǎn)：1、塑料透鏡可以提高靈敏度2、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊3、當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光發(fā)射回來時

6、，三極管導(dǎo)通輸出低電平 。此光電對管調(diào)理電路簡單，工作性能穩(wěn)定。bSN74HC14N施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)電路是一種波形整形電路，當(dāng)任何波形的信號進(jìn)入電路時,輸出在正、負(fù)飽和之間跳動，產(chǎn)生方波或脈波輸出。不同于比較器，施密特觸發(fā)電路有兩個臨界電壓且形成一個滯后區(qū)，可以防止在滯后范圍內(nèi)之噪聲干擾電路的正常工作?？梢詫?shí)現(xiàn)波形的轉(zhuǎn)換，如下圖：c. 85745-01型電渦流傳感器本系列傳感器與美國本特利公司7200系列產(chǎn)品、德國申克公司SD-081.082產(chǎn)品技術(shù)性能基本相同，可替換使用。名 稱 8探頭和前置器 型 號 85811-01+85745-01延長電纜（4米） 85811-01+85745-

7、01A延長電纜（8米） 量程（mm）1.5/2（可選） 靈敏度（mv/m）8分辨率（m）1工作頻率（Hz）0-4000線性度（%）1.5工作溫度（）探頭-30+120前置器-30+70溫漂（%）0.1供電電源 -24VDC；±12DC （2）采集卡：研華USB-4704數(shù)據(jù)采集卡采集卡主要是捕獲外界光電、視頻、音頻等模擬信號并將其數(shù)字化導(dǎo)入計算機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理的捕獲設(shè)備，主要用圖像采集卡、視頻采集卡、音頻采集卡（比如聲卡）、數(shù)據(jù)采集卡等。由于數(shù)據(jù)采集卡等工業(yè)采集卡并不常用，因此，一般采集卡默認(rèn)為靜態(tài)圖像采集卡、動態(tài)視頻采集卡。所以采集卡又稱視頻捕捉卡，用它可以獲取數(shù)字化視頻信息，并將其

8、存儲和播放出來。很多視頻采集卡能在捕捉視頻信息的同時獲得伴音，使音頻部分和視頻部分在數(shù)字化時同步保存、同步播放。研華USB-4704是一款48KS/s，14位USB多功能模塊。使用時不用打開機(jī)箱老安裝板卡，只需要將模塊插入計算機(jī)的USB口就可以采集數(shù)據(jù)，非常高效實(shí)用。主要特點(diǎn)： ·支持USB2.0·便攜·總線供電·8路模擬量輸入·12位AI分辨率·采樣率可達(dá)100KS/s·8-chDI/8-chDO,2路AO和1個32位計數(shù)器規(guī)格主要參數(shù)模擬量輸入：通道：8單端/4差分（軟件可編程）分辨率：單端13位，差分14位FIFO大小

9、：512s 采樣速率：48 KS/s(最大) 輸入范圍：單端±10V ,差分±1V, ±1.25V, ± 2V, ± 2.5V, ±4V, ±5V, ±10V, ±20V 輸入保護(hù)：30 Vp-p 輸入阻抗：127 k模擬量輸出：通道：2 輸出阻抗：5 分辨率：12位 輸出范圍：05V 操作模式：單一輸出數(shù)字量輸入：通道：8 輸入電壓：低電平0.8V（最大） 高電平2.0V（最?。?shù)字量輸出：通道8 輸入電壓：低電平0.4V（最大） 高電平3.5V（最小）定時器/計數(shù)器： 通道：1 分辨率 32位 最大輸

10、入頻率：5MHZ（3）開關(guān)電源CA1713A雙路直流穩(wěn)壓電源四、電路設(shè)計1.測量電路-光電傳感器測轉(zhuǎn)速實(shí)物連接圖 2.系統(tǒng)總電路的設(shè)計實(shí)物連接圖五、軟件設(shè)計流程圖六、程序設(shè)計1.開發(fā)平臺LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。LabVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲，等等。LabVIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以

11、動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。LabVIEW是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言，提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬用表）類似的控件，可用來方便地創(chuàng)建用戶界面用戶界面在LabVIEW中被稱為前面板。使用圖標(biāo)和連線，可以通過編程對前面板上的對象進(jìn)行控制。這就是圖形化源代碼，又稱G代碼。LabVIEW的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖代碼。2.軟件系統(tǒng)界面剛進(jìn)入界面時如下圖所示，進(jìn)行仿真演示的話會出現(xiàn)方波圖和振幅圖（如圖所示）。測量之前的波形測量之后的波形2.主程序3.子程序：（1）信號采集：該部分程序在點(diǎn)擊“開

12、始”時執(zhí)行，利用研華采集卡將光電傳感器和電渦流傳感器測得的電壓值輸入到數(shù)組中。（2）轉(zhuǎn)速和振幅測量并顯示波形該部分程序?qū)⒉杉降霓D(zhuǎn)速和振幅的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成振幅和轉(zhuǎn)速的頻率波形圖。（3）報警輸入：模擬當(dāng)有振幅超過限定值時會產(chǎn)生報警信號，同時LED燈會閃爍，此過程軟硬件同時報警。七、小結(jié)和體會本次的實(shí)訓(xùn)雖然只有短暫的一周，但我從中獲益頗多。首先，我明白了我們不僅要學(xué)好理論知識，更要學(xué)會將理論運(yùn)用于實(shí)際中。本學(xué)期的機(jī)械測試技術(shù)這門課讓我對于傳感器的基本構(gòu)造和原理等理論知識有了一些了解，光學(xué)好理論知識并不行，理論與實(shí)踐中存在中很大差距，所以要想運(yùn)用于實(shí)際中，要深刻理解書本知識，還要活學(xué)活用，懂得聯(lián)想

13、與創(chuàng)新。在這次實(shí)訓(xùn)中讓我對于傳感器的應(yīng)用有了更深的感觸，不再是單純的認(rèn)識了。其次，我還懂得了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，一個人的思維是有限的，只有大家齊心協(xié)力，共同創(chuàng)作，互相彌補(bǔ)，才能達(dá)到最高的效率。我們小組的題目是：轉(zhuǎn)子臺轉(zhuǎn)速測量及振動監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計一個轉(zhuǎn)子臺的振動檢測系統(tǒng)，能實(shí)時測量轉(zhuǎn)子臺工作時的振動信號（振幅）并實(shí)時顯示轉(zhuǎn)速，當(dāng)振幅超過規(guī)定值時，報警。想要完成設(shè)計這個題目，需要對于光電傳感器和電渦流式傳感器的工作原理和應(yīng)用很了解，我們組測量轉(zhuǎn)速就是通過光電傳感器的反射式裝置來實(shí)現(xiàn)的，而在為了測量振動信號選擇傳感器的時候出現(xiàn)了一點(diǎn)小錯誤，我們混淆了壓電式傳感器和電渦流式傳感器的應(yīng)用特點(diǎn)，幸好在老師的

14、幫助下及時改正了過來。接下來就是設(shè)計電路和焊接電路板了，能夠畫對電路和能夠焊接正確電路的確還是有一些區(qū)別的，光是接線的時候凌亂的線頭就搞得我們頭昏腦漲了，好幾次都弄錯了輸出端和接地端的接頭，搞得最后調(diào)試的時候老是出現(xiàn)錯誤。首先我們在調(diào)試光電傳感器測量轉(zhuǎn)速的時候，在完成反光片的貼片之后，第一次電路接通LED燈就亮了（剛開始應(yīng)該是滅的，只有在光電反射裝置通過反光片的時候燈才會亮），在仔細(xì)地檢查之后才發(fā)現(xiàn)是施密特接觸器的觸腳接法出現(xiàn)了問題，改正之后電路正常。然后就是labview的程序設(shè)計，我們從中學(xué)到了怎么運(yùn)用labview編程，不懂的地方就去詢問老師和同學(xué)，結(jié)合題目的要求一點(diǎn)一點(diǎn)地編寫和修改，組長承擔(dān)了主要的編寫任務(wù)，在付出了諸多的努力和汗水之后，最終編寫了出了正確的程序。我們在剛開始編寫時漏掉了顯示轉(zhuǎn)速的那個模塊，僅僅有顯示轉(zhuǎn)速的波