設(shè)備故障診斷技術(shù)5 工業(yè)傳感器原理與應(yīng)用ppt課件

1、機械設(shè)備缺點診斷技術(shù)-工業(yè)傳感器原理與運用北京科技大學 機械工程學院陽建宏2021.10設(shè)備缺點診斷技術(shù)三個階段形狀監(jiān)測分析診斷決策處置信號采集、數(shù)據(jù)顯示設(shè) 備傳感器分析處置、形狀識別缺點診斷、決策治 理 防 治監(jiān)護運轉(zhuǎn)停機檢修形狀監(jiān)測分析診斷決策處置巡回監(jiān)測工業(yè)傳感器傳感器的分類傳感器的選用原那么傳感器的安裝工業(yè)傳感器傳感器的定義傳感器是借助檢測元件將一種方式的信息轉(zhuǎn)換成另一種信息的安裝。目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號大多為電信號。因此從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號轉(zhuǎn)換成電信號的安裝。物理量電量工業(yè)傳感器傳感器的構(gòu)成傳感器由敏感器件與輔助器件組成。敏感器件的作用是感受被測物理量，并對信號

2、進展轉(zhuǎn)換輸出。輔助器件那么是對敏感器件輸出的電信號進展放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。dV傳感器的分類(1)按被測物理量分類 機械量：長度,厚度位移,速度,加速度旋轉(zhuǎn)角,轉(zhuǎn)速,質(zhì)量,分量,力壓力,扭矩,風速,流速,流量;聲音: 聲壓,噪聲溫度: 溫度,熱量,比熱光譜：亮度，顏色傳感器的分類(1)按被測物理量分類 機械量：長度,厚度位移,速度,加速度旋轉(zhuǎn)角,轉(zhuǎn)速,質(zhì)量,分量,力壓力,扭矩,風速,流速,流量;聲音: 聲壓,噪聲溫度: 溫度,熱量,比熱光譜：亮度，顏色安放在機場跑道上的麥克風陣列麥克風陣列傳感器的分類(1)按被測物理量分類 機械量：長度,厚度位移,速度,加速度旋轉(zhuǎn)角,轉(zhuǎn)速,質(zhì)量,

3、分量,力壓力,扭矩,風速,流速,流量;聲音: 聲壓,噪聲溫度: 溫度,熱量,比熱光譜：亮度，顏色等離子體激光器光導纖維樣品光譜儀410415420425430435440 波長(nm)發(fā)射強度傳感器的分類(2)按信號變換特征分類能量轉(zhuǎn)換型直接由被測對象輸入能量使其任務(wù). 例如:熱電偶溫度計.能量控制型從外部供應(yīng)能量，并由被丈量控制外部供應(yīng)能量的變化. 例如:電阻應(yīng)變片、ICP型加速度傳感器按信號的輸出方式分類模擬型傳感器數(shù)字型傳感器傳感器的分類(3)按敏感元件與被測對象的關(guān)系分類物性型依托敏感元件資料本身物理性質(zhì)的變化來實現(xiàn)信號變換. 如:水銀溫度計.構(gòu)外型依托傳感器構(gòu)造參數(shù)的變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)變

4、. 例如:電容式和電感式傳感器聽筒的任務(wù)原理圖工業(yè)傳感器振動監(jiān)測 位移是質(zhì)量塊在運動過程中分開平衡位置的間隔 振動速度是質(zhì)量塊在振蕩過程中運動快慢的度量 振動加速度是振動速度的變化率工業(yè)傳感器振動相位振動位移 (Displacement)速度 (Velocity)加速度 (Acceleration) 工業(yè)傳感器振動位移、速度、加速度之間的關(guān)系 位移、速度、加速度都是同頻率的簡諧波。三者的幅值相應(yīng)為A、A、A 2。相位關(guān)系：加速度領(lǐng)先速度90; 速度領(lǐng)先位移90。工業(yè)傳感器位移/速度/加速度和轉(zhuǎn)速的關(guān)系位移轉(zhuǎn)速速度轉(zhuǎn)速加速度位 移：一樣能量值情況下，轉(zhuǎn)速越高，缺點越嚴重速 度：一樣能量值情況下，

5、不受轉(zhuǎn)速的影響加速度：一樣能量值情況下，轉(zhuǎn)速越低，缺點越嚴重工業(yè)傳感器選擇不同監(jiān)丈量的規(guī)范是什么？工業(yè)傳感器傳感器的分類傳感器的選用原那么傳感器的安裝工業(yè)傳感器傳感器的靜態(tài)特性傳感器的動態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性靜態(tài)丈量：假設(shè)丈量時，測試安裝的輸入、輸出信號不隨時間而變化。靜態(tài)呼應(yīng)特性：靜態(tài)丈量時，測試安裝表現(xiàn)出的呼應(yīng)特性，主要目的：靈敏度非線性度回程誤差丈量范圍穩(wěn)定性可靠性傳感器的靜態(tài)特性靈敏度當測試安裝的輸入x有一增量x,引起輸出y發(fā)生相應(yīng)變化y時,定義: S=y/xyxxy傳感器的靜態(tài)特性非線性度實踐曲線與擬合直線的偏離程度就是非線性度。非線性度=B/A100%yxB實踐的擬合的A傳感器的靜

6、態(tài)特性回程誤差在輸入量由小增大和由大減小的測試過程中，丈量得到的兩條輸出曲線之間差值最大的地方那么為hmax，那么定義回程誤差為: (hmax/A)100%yxhmaxA傳感器的靜態(tài)特性精度用于評價測試安裝產(chǎn)生的丈量誤差大小分辨力指能引起輸出量發(fā)生變化時輸入量的最小變化量，闡明測試安裝分辨輸入量微小變化的才干丈量范圍指測試安裝能正常丈量最小輸入量和最大輸入量之間的范圍。工業(yè)傳感器傳感器的靜態(tài)特性靈 敏 度精 度非線性度回程誤差分 辯 力丈量范圍xxyxBAyxhmaxAyy工業(yè)傳感器傳感器的靜態(tài)特性傳感器的動態(tài)特性傳感器的動態(tài)特性頻率呼應(yīng)特性：頻率呼應(yīng)經(jīng)過輸入信號與丈量所得信號之間的關(guān)系 對于

7、一個知的包含一切頻率的輸入信號，在理想情況下，其曲線應(yīng)該是平直的 實踐上存在一個低頻限制，在某個頻率范圍內(nèi)呼應(yīng)曲線為平滑曲線，而在高頻區(qū)域，呼應(yīng)線會出現(xiàn)下滑傳感器的動態(tài)特性頻率呼應(yīng)特性假設(shè)分析數(shù)據(jù)的頻率不在“線性區(qū)域內(nèi)，就能夠會遇到一些不該出現(xiàn)的反復(fù)性、準確度和相位漂移方面的問題備注：丈量沖擊脈沖、尖峰能量、HFD、SPM、SEE和頻譜解調(diào)時應(yīng)運用在傳感器線性范圍外的高頻數(shù)據(jù)傳感器的選用原那么選用原那么根據(jù)丈量對象與丈量環(huán)境確定傳感器的類型 傳感器的量程：丈量范圍傳感器的體積：被測位置對傳感器體積的要求測 量 方 式：接觸式、非接觸式信號引出方式：有線、無線傳感器的來源：國產(chǎn)、進口工業(yè)傳感器傳

8、感器的選用原那么靈敏度從一定的角度上說，靈敏度越高越好但靈敏度越高，也容易引入噪聲工業(yè)傳感器(a)線性系統(tǒng)的靈敏度(b)非線性系統(tǒng)的靈敏度傳感器的選用原那么精度輸出與被測物理量的對應(yīng)程度準確度并不是越高越好思索到經(jīng)濟性例：超精細切削機床運動部件的定位準確度、主軸振動等線性范圍 輸出與輸入成正比的范圍傳感器的線性范圍越寬，其量程越大傳感器在線性區(qū)內(nèi)任務(wù)，是保證丈量精度的根本條件穩(wěn)定性傳感器運用一段時間后，其性能堅持不變的才干變間隙型的電容式傳感器，在環(huán)境濕度較大的場所任務(wù)或油劑浸入間隙時，會改動電容器的介質(zhì)。磁電式傳感器在磁場中任務(wù)時，會帶來丈量誤差在溫度變化大的場所運用應(yīng)變式傳感器，應(yīng)思索溫度

9、補償傳感器的選用原那么動態(tài)呼應(yīng)特性實踐傳感器的呼應(yīng)總有一定的遲延，要根據(jù)被測物理量的變化特點加以選擇(穩(wěn)態(tài)、瞬變、隨機)光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)等物性型傳感器、呼應(yīng)較快，任務(wù)頻率范圍寬電感、電容、磁電式等構(gòu)外型傳感器，受機械系統(tǒng)慣性的限制，固有頻率低，可任務(wù)頻率低工業(yè)傳感器工業(yè)傳感器傳感器的分類傳感器的選用原那么傳感器的安裝量程體積丈量方式信號引出方式靈敏度精度線性范圍動態(tài)呼應(yīng)性傳感器的安裝概述正確安裝傳感器，對于獲取正確的丈量結(jié)果是非常重要的永久式傳感器的安裝便攜式傳感器的安裝振動傳感器安裝本卷須知選擇的安裝位置必需可以保證運用數(shù)據(jù)采集器時的任務(wù)平安在振源和傳感器之間必需求有一個良好的機械傳輸途徑

10、，傳感器安裝時應(yīng)選擇振源和傳感器間的最短途徑確保沒有將傳感器安裝到本身會遭到機器振動鼓勵的部件上，如：風扇罩、聯(lián)軸器防護蓋等不宜放置傳感器的部件工業(yè)傳感器傳感器安裝位置的選擇1234檢測軸承的振動，傳感器安裝在什么位置適宜？丈量徑向振動，在承載區(qū)最適宜丈量軸向振動，途徑最短最適宜？傳感器的安裝如何正確安裝傳感器傳感器必需直接與機器的外表相接觸，傳感器與設(shè)備的銜接越可靠，丈量結(jié)果越準確機器外表必需堅持光滑和平坦，不能有油漆、鐵銹或粗砂，否那么會嚴重影響傳感器的頻率呼應(yīng)常規(guī)的便攜式安裝時，傳感器被暫時安裝在設(shè)備外表；進展延續(xù)監(jiān)控時，傳感器那么是永久式安裝安裝方式螺栓銜接焊接磁座粘接工業(yè)傳感器如何正

11、確安裝傳感器暫時安裝所運用的方法應(yīng)具有良好的可反復(fù)性振動探針磁鐵快速銜接安裝振動探針安裝僅用于難以接近的測點和鋁制外表，不能丈量低于10HZ的振動，共振頻率范圍800-1500HZ工業(yè)傳感器傳感器的安裝如何正確安裝傳感器磁鐵固定可以在有微小曲面的機器外表安裝機器外表和磁性必需堅持清潔和良好的維護，一切沙粒、金屬顆粒、毛刺都必需去除黃油、蜂蠟等耦合劑經(jīng)常與有平坦底部的磁體一同運用留意磁鐵安裝座具有很強的磁性，當把它安裝到機器上時，應(yīng)先放在設(shè)備的邊緣上然后漸漸挪動到目的位置，否那么由于宏大的磁性沖擊力作用能夠會導致傳感器的損壞分類兩極磁鐵：用于不規(guī)那么外表或曲面平面磁鐵：用于平坦外表工業(yè)傳感器傳感

12、器的安裝如何正確安裝傳感器永久螺栓固定經(jīng)過在設(shè)備外殼上鉆螺紋孔，用雙頭螺栓與設(shè)備直接銜接，能獲得最高的頻率范圍可以用環(huán)氧樹脂粘合墊子來替代鉆孔，將傳感器安裝到墊子上，假設(shè)安裝合理的話，也能到達接近雙頭螺栓安裝的效果工業(yè)傳感器傳感器的安裝雙頭螺栓固定粘合墊子如何正確安裝傳感器安裝方式目前最好的安裝方式采用雙頭螺栓直接將傳感器與機器外表銜接起來，其它安裝方式會引入安裝共振。工業(yè)傳感器傳感器的安裝丈量系統(tǒng)的預(yù)備傳感器類型的選擇傳感器安裝位置的選擇傳感器安裝方式的選擇丈量系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計丈量系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計丈量過程中，除待丈量信號外，各種不可見的、隨機的信號能夠出如今丈量系統(tǒng)中，這些信號與有用信號疊加

13、在一同，嚴重扭曲丈量結(jié)果。丈量系統(tǒng)電磁干擾信道干擾電源干擾丈量系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計電磁干擾干擾以電磁波輻射方式經(jīng)空間串入丈量系統(tǒng)良好的屏蔽及正確的接地可去除大部分的電磁波干擾信道干擾丈量電路中的信號多用電纜進展傳輸。當電纜抖動、彎折時，假設(shè)在介質(zhì)中產(chǎn)活力械力，就會引起壓電效應(yīng)干擾選用鎧裝電纜，在絕緣層的兩側(cè)涂有石墨，去除感應(yīng)電荷電源干擾這是由于供電電源動搖對丈量電路引起的干擾運用交流穩(wěn)壓器、隔離穩(wěn)壓器可減小供電電源動搖的影響丈量系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計屏蔽一種是采用雙絞線，其中一根用做作屏蔽，另一根用做信號傳輸線。另一種是采用金屬網(wǎng)狀編織的屏蔽線，金屬網(wǎng)做屏蔽層，芯線用于傳輸信號。普通的原那么是：抑制電磁感應(yīng)干擾應(yīng)采用雙絞線，抑制靜電感應(yīng)采用金屬網(wǎng)屏蔽線。丈量系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計接地接地通常有兩種含義，一是銜接到系統(tǒng)基準地，二是銜接到大地。從用途上分：一是抑制干擾接地，二是平安接地串聯(lián)接地：布線簡單，電路間會有一定干擾并聯(lián)接地：布線復(fù)雜、地電流間不會耦合，但高頻信號會產(chǎn)生電感，使地線阻抗加大大地的電特性與接地位置相關(guān)接大地電位需專門制造，接地電阻4，不是隨意的地腳螺栓、暖氣管之