測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告4-2017

1、實(shí)驗(yàn)題目：機(jī)械轉(zhuǎn)子底座的振動測量和分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告第3組姓名+學(xué)號：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：實(shí)驗(yàn)班級實(shí)驗(yàn)教師成績評定教師簽名胡孝義2111701272付青云2111701146黃飛2111701306黃光燦2111701322柯桂浩2111701321李婿2111701346鄺祎程21117013122017年12月29日鄒大鵬教授機(jī)電學(xué)院工程測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室廣東工業(yè)大學(xué)廣東工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、預(yù)習(xí)報(bào)告：（進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前完成）1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求:實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?掌握磁電式速度傳感器的工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用。2掌握振動的測量和數(shù)據(jù)分析。實(shí)驗(yàn)要求：先利用光電式轉(zhuǎn)速傳感器測量出電機(jī)的轉(zhuǎn)速；然后利用磁電式速度傳感器測量機(jī)械轉(zhuǎn)子

2、底座在該電機(jī)轉(zhuǎn)速下的振動速度；對測量出的振動速度信號進(jìn)行頻譜分析；找出振動信號的主頻與電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)室提供的儀器設(shè)備、元器件和材料1.本次實(shí)驗(yàn)的主要儀器設(shè)備有：機(jī)械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，光電式轉(zhuǎn)速傳感器，磁電式速度傳感器，USB數(shù)據(jù)采集卡，計(jì)算機(jī)等。2.磁電式速度傳感器簡介OD9200系列振動速度傳感器，可用于對軸承座、機(jī)殼或結(jié)構(gòu)相對于自由空間的絕對振動測量。其輸出電壓與振動速度成正比，故又稱速度式振動傳感器。其輸出可以是速度值的大小，也可以是把速度量經(jīng)過積分轉(zhuǎn)換成位移量信號輸出。這種測量可對旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式機(jī)構(gòu)的綜合工況進(jìn)行評價(jià)。OD9200系列速度振動傳感器屬于慣性式傳感器。是利用磁電感應(yīng)原理把

3、振動信號變換成電信號。它主要由磁路系統(tǒng)、慣性質(zhì)量、彈簧阻尼等部分組成。在傳感器殼體中剛性地固定有磁鐵，慣性質(zhì)量（線圈組件）用彈簧元件懸掛于殼體上。工作時(shí)，將傳感器安裝在機(jī)器上，在機(jī)器振動時(shí)，在傳感器工作頻率范圍內(nèi)，線圈與磁鐵相對運(yùn)動、切割磁力線，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電壓值正比于振動速度值。與二次儀表相配接（如OD9000振動系列儀表），即可顯示振動速度或振動位移量的大小。也可以輸送到其它二次儀表或交流電壓表進(jìn)行測量。二、實(shí)驗(yàn)后確定的實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.實(shí)驗(yàn)時(shí)確定的設(shè)計(jì)方案:先利用光電式轉(zhuǎn)速傳感器測量出電機(jī)的轉(zhuǎn)速：然后利用磁電式速度傳感器測量機(jī)械轉(zhuǎn)子底座在該電機(jī)轉(zhuǎn)速下的振動速度：利用獲得的數(shù)據(jù)，使用

4、MATLAB對測量出的振動速度信號進(jìn)行頻譜分析：找出振動信號的主頻與電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù):啟動實(shí)驗(yàn)程序“機(jī)械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動測量.exe”;輸入個(gè)人信息也可以啟動之后通過單擊“修改”按鈕修改個(gè)人信息。單擊“采樣設(shè)置”按鈕，輸入采集卡連接磁電速度傳感器的采樣通道號，默認(rèn)為7，批量采樣頻率（建議設(shè)為1KHz）、批量采樣點(diǎn)數(shù)（建議設(shè)為1000）。打開轉(zhuǎn)子電機(jī)的電源，單擊“單點(diǎn)采樣”。旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)旋鈕改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,觀察圖形區(qū)顯示的磁電速度傳感器采集到的轉(zhuǎn)子底座振動信號；如果振動信號比較小，可適當(dāng)提高轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的測量：（1）單擊“采樣設(shè)置”按鈕，輸入采集卡連接光電轉(zhuǎn)速傳感器

5、的采樣通道號（默認(rèn)為3）、批量采樣頻率（建議值為10KHz）、批量采樣點(diǎn)數(shù)（建議值為10000）。（2）單擊“批量采樣”按鈕，開始采樣；采樣完成之后，采集到的波形信號會顯示在圖形窗口，系統(tǒng)會自動計(jì)算出轉(zhuǎn)子的速度并顯示出來。記錄下此時(shí)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（單位：r/s）。再重復(fù)步驟(2)測量2次。以三次測量的平均值作為此時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。類組123平均值轉(zhuǎn)速(r/m)600604579594轉(zhuǎn)速(r/s)10101010振動信號的測量和頻譜分析：單擊“采樣設(shè)置”按鈕，輸入采集卡連接磁電速度傳感器的采(2)樣通道號(默認(rèn)為7)、批量采樣頻率(建議設(shè)為1KHz)、批量采樣點(diǎn)數(shù)(建議設(shè)為1000)。單擊“批量采樣

6、”按鈕，開始采樣；采樣完成之后，采集到的波形信號會顯示在圖形窗口。如果信號不正常，重復(fù)點(diǎn)擊“批量采樣”按鈕。單擊“保存”按鈕，將采集到的光電傳感器的信號數(shù)據(jù)保存為文本文件。文件必須保存到“C:ExperiData”目錄下。可單擊“保存設(shè)置”更改文件名。打開剛保存的文本文件，文件前面幾行保存了個(gè)人信息、采樣頻率、采樣通道、保存的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)等信息。文件中共有四列數(shù)據(jù)，第一列為數(shù)據(jù)的序號，第二列為光電傳感器檢測到的信號數(shù)據(jù)。(5)將文本文件另存為No1.txt，刪除文本文件“No1.txt”開頭包含有漢字的前7行(有5行漢字，2個(gè)空格行)。刪掉文件前面幾行漢字是為了將數(shù)據(jù)導(dǎo)入matlab。(6)啟動m

7、atlab，將“C:ExperiData”目錄設(shè)為matlab的當(dāng)前工作目錄。(7)在matlab的命令窗口中輸入experi7并回車，matlab會運(yùn)行當(dāng)前目錄下experi7.m文件完成振動信號的頻譜分析。繪出信號的時(shí)域波形、功率譜圖，并計(jì)算出信號的主頻。(8)截屏保存圖形。對比轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速(r/s)與測得的振動信號的主頻。改變(建議增大)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，重復(fù)步驟5和步驟6，觀察振動信號的主頻是否會隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化而變化。保存數(shù)據(jù)時(shí)注意更改文件名不要覆蓋掉前面的數(shù)據(jù)文件。保存數(shù)據(jù)時(shí)注意更改文件名，不要覆蓋掉前面的數(shù)據(jù)文件。將保存的數(shù)據(jù)文本文件和experi7.m文件拷貝回去，用于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫

8、和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理分析；仔細(xì)閱讀experi7.m，在看懂了experi7.m文件基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，對振動信號進(jìn)行其它的分析處理，如濾波、幅值譜、自相關(guān)函數(shù)、自功率譜等(課后完成)。文件舊編唱任梧式Q)章看M幫助(H)實(shí)撿名杯轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)速和遏輪囚數(shù)的測量班級=機(jī)電專碩3班包械電子工程學(xué)號=姓務(wù)第二組乘樣通道詢e系繞的乘樣頗率f=innn缶仃123QH19二-.:|-456700=y111111電壓/V歸一電壓/V+0.03174-0.000010.017110.0000+0.01954-0.0000+U.Ub91+U.UUUU-n.nn73+n.oooo+0.00734-0.000010.002

9、410.0000+0.0073+0.0000+U.U1V1+U.UUUU+0.02204-0.0000+0.01464-0.000010.019510.0000+0.02694-0.0000-U.U丄號+u.uuuu+0.0342+0.noon波的個(gè)數(shù)=2號序行未標(biāo)志符1010101010101010101010101010101010101010101010101U1U1U1010101010101010101010101U1U1U101010第一次實(shí)驗(yàn)圖第二次實(shí)驗(yàn)圖第一次實(shí)驗(yàn)圖時(shí)域、肢形4,“0包100時(shí)間(毫科功率譜：主頻ftn=579834Hz頻率(He)相位譜020004000600

10、0頻率(Hz)的子=1i齒暮速專詢護(hù)o-feF54尋-寸dOfeYgo申oo5電09為羅31道名:通幣沁賂的個(gè)熱2序號電壓/V歸電壓/V4亍末;嚇志符+3.6841+1.000010103L04-3.9551+1.0000101010+4.0356+1.0000101010+3.9917+1.00001010104-4.0137+1.0000101010+4.0112+1.0000101010+Q.UUb9+1.UUUU1U1U1U+4.0210+1.0000101010+4.0063+i.nnnn101010104-4.0308+1.000010101011+3.9941+1.0000101

11、010LZ十丄uuy+1.UUUU1U1U1U13+4.0137+1.000010101014+只QQ17+1nnrin1A1niA第三次實(shí)驗(yàn)圖1.結(jié)論（含結(jié)果分析）:由小組的數(shù)據(jù)比較觀察可知振動信號的主頻是會隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變大而增大并且存在一定的線性關(guān)系1）由時(shí)域波形可以看出，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增大，振動頻率越來越大；2）由功率譜圖可以看出，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速增大，振動信號主頻快速增大；問題與討論:要求:必須提出2個(gè)以上與本次實(shí)驗(yàn)有關(guān)的問題進(jìn)行討論。1.簡述利用磁電速度傳感器測量轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺底座振動的原理。磁電速度傳感器的輸出電壓與振動速度成正比，故又稱速度式振動傳感器其輸出可以是速度值的大小，也可以是

12、把速度量經(jīng)過積分轉(zhuǎn)換成位移量信號輸出。這種測量可對旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式機(jī)構(gòu)的綜合工況進(jìn)行評價(jià)。是利用磁電感應(yīng)原理把振動信號變換成電信號。在傳感器殼體中剛性地固定有磁鐵慣性質(zhì)量（線圈組件）用彈簧元件懸掛于殼體上。工作時(shí)，將傳感器安裝在機(jī)器上，在機(jī)器振動時(shí)，在傳感器工作頻率范圍內(nèi)，線圈與磁鐵相對運(yùn)動、切割磁力線，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電壓值正比于振動速度值。與二次儀表相配接（如OD9000振動系列儀表），即可顯示振動速度或振動位移量的大小。也可以輸送到其它二次儀表或交流電壓表進(jìn)行測量。常用的振動信號測量方式有那些？振動量的常用測量方法三種：（1）、機(jī)械式測量方法：主要用杠桿放大原理或慣性原理加上杠桿放大原理。（2）、電測法：將振動參量（位移、速度、加速度）轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)電子系統(tǒng)放大后進(jìn)行測量記錄的方法。（3）、光測法：把振動參量轉(zhuǎn)換成光信號，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)放大后，加以測量和記錄根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，分析轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺底座振動產(chǎn)生的原因。由于設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)不均勻以及制造安裝誤差等原因，所有實(shí)際轉(zhuǎn)子的中心慣性主軸都或多或少的偏離其旋轉(zhuǎn)軸線。這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)，轉(zhuǎn)子各微元質(zhì)量的離心慣性力所組成的力系不是一個(gè)平衡力系。這種情況稱為轉(zhuǎn)子具有不平衡或失衡。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動主要是由不平衡引起的，尤其在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中表現(xiàn)得更為顯著。在運(yùn)動時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)的不平衡、負(fù)載的不均勻、結(jié)構(gòu)剛度的各異性、間隙、