振動傳感器課件

第一節(jié)：預備數(shù)學基礎(chǔ)無窮小的概念0.9的無限循環(huán)小數(shù)和1相等么？證一：算術(shù)方法：0.1的無限循環(huán)小數(shù)=1/90.9的無限循環(huán)小數(shù)=0.1無限循環(huán)*9也就是1/9*9=1→0.9無限循環(huán)=1證二：數(shù)列方法：0.9無限循環(huán)=0.9+0.09+0.009+0.0009…按照等比數(shù)列的定義0.9無限循環(huán)=0.9/（1-0.1）=1，得證證三：代數(shù)方法：設(shè)0.9無限循環(huán)=x，則10x=9.9999=9+0.9的無限循環(huán)=9+x→x=1，得證無窮小是一個無限接近于0的數(shù)，但是它并不等于0a,b都是無窮小，a/b也是無窮小，稱a為b的高階無窮小，表示其趨近于0的速度更快第一節(jié)：預備數(shù)學基礎(chǔ)無窮小的概念1級數(shù)的概念圓的面積證明法1，近似于其內(nèi)涵的正六邊形的面積；2，更加近似一點，則加上以該正六邊形邊為底，頂點在圓上的6個等腰梯形的面積；3，如果要更近似，則要加上以該12邊形邊為底，頂點在圓上的12個等腰三角形的面積…以此類推該類無限多個小面積之和無限接近于圓的面積，該類小面積構(gòu)成一個級數(shù)。如果其部分和有界則稱為收斂，否則為發(fā)散。級數(shù)作為和微積分同樣的平行數(shù)學方法在分析函數(shù)方面有重要用途。級數(shù)的概念2證明幾何級數(shù)的收斂性性質(zhì)：級數(shù)收斂，乘以任何數(shù)仍收斂；收斂級數(shù)的和差仍然收斂；收斂級數(shù)的一般項都趨近于0證明1/n發(fā)散證明交錯級數(shù)-1，1/2，-1/3，1/4，-1/5，1/6…收斂三角函數(shù)y=Asin(ωt+φ)，展開為f(t)=A0+∑Ansin(nωt+φn),其中A0叫直流分量，A1sin(ωt+φ1)叫做基波，一次類推為二次，三次諧波等傅立葉級數(shù)：任何周期函數(shù)都可以表達成正玄或余玄的無窮級數(shù)f(x)=a/2+∑(akcoskx+bksinkx)證明幾何級數(shù)的收斂性3第二節(jié)：信號和系統(tǒng)分析器（頻譜分析器）在很多的裝置的分析和設(shè)計中，有必要對輸入端特性進行精確了解，常常通過研究輸出特性來檢查性能。傳遞函數(shù)和頻率響應(yīng)可能因為模型太復雜以至于無法只是通過理論建立，必須配合實驗建模。通過對輸入和輸出進行同步測量，加上適當?shù)臄?shù)據(jù)處理來方便的獲取所需的系統(tǒng)特性。這類系統(tǒng)稱之為信號分析設(shè)備。第二節(jié)：信號和系統(tǒng)分析器（頻譜分析器）在很多的裝置的分析和設(shè)4這類系統(tǒng)最常見的是用于聲學和振動系統(tǒng)，其中聲壓，壓力和加速度等的頻譜是有用的。通過標出某個頻段的峰值，并找出可能產(chǎn)生這些頻率的速度運行的機器部件，以便跟蹤故障的產(chǎn)生根源。通過這種方式可以偵測到不平衡量，軸承缺陷，以及齒輪齒合相關(guān)頻率處的峰值，從而對機器狀態(tài)進行診斷。將新的機器的運行頻譜存儲在分析器的內(nèi)存當中，與目前運行的頻譜進行比較，當某些特征頻譜偏離正常狀態(tài)過大時給報警信號。譬如電動機廠的電機下線檢查，是很有用的。如果不是只針對信號進行分析，而是對系統(tǒng)進行分析，則需要雙通道的同步測量儀器來確定傳遞函數(shù)。對于更為復雜的則需要多通道分析儀。在設(shè)計行業(yè)，因為理論不完全可靠，可將這類動態(tài)數(shù)據(jù)集成到設(shè)計中去，設(shè)計——制造——實驗——再設(shè)計，使之可靠。這類系統(tǒng)最常見的是用于聲學和振動系統(tǒng)，其中聲壓，壓力和加速度5當前的大多數(shù)信號和系統(tǒng)分析器都是采用快速的數(shù)字式傅立葉變換方法，他適合所有的類型的實驗信號，包括正玄，脈沖和隨機信號?？梢栽诰€監(jiān)測，也可以離線通過計算機分析。這種數(shù)字式傅立葉變化過程也可以看成是一個窄帶濾波操作。當前的大多數(shù)信號和系統(tǒng)分析器都是采用快速的數(shù)字式傅立葉變換方6第三節(jié)：振動傳感器齒輪，軸承，電機，軋輥都可以用來監(jiān)測狀態(tài)，其中電動機的監(jiān)測最為成熟，可以監(jiān)測轉(zhuǎn)子不平衡，彎曲，斷條，軸承損壞，電磁不平衡等。滾動軸承失效模式主要有磨損，疲勞，腐蝕，膠合等。磨損是由于機械原因引起軸承滾道，滾動體，保持架，座孔或安裝軸承的軸頸的表面磨損。應(yīng)力疲勞表現(xiàn)為滾動體或滾道表面剝落或脫皮。腐蝕是由于物理，化學和振動作用使軸承表面產(chǎn)生點蝕，銹斑。膠合發(fā)生在滑動接觸的兩個表面，表現(xiàn)為一個表面的金屬粘附到另一個表面的現(xiàn)象。在潤滑不良，高速重載的情況下，由于摩擦發(fā)熱，軸承零件可能在極短的時間內(nèi)達到很高的溫度，從而導致表面燒傷及損壞。第三節(jié)：振動傳感器7根據(jù)振動的起因，滾動軸承振動可分成三種形式：軸承結(jié)構(gòu)因素引起的振動。如滾動體通過時的振動，內(nèi)外圈的固有振動及軸承的彈性振動等。軸承制造因素引起的振動，如軸承零件的圓度，波紋度，傷痕，缺陷及保持架引起的振動等。使用條件引起的振動，如潤滑劑，載荷，轉(zhuǎn)速，安裝不當及配合引起的振動。一般情況下由于軋機軋不同鋼種的振動基準值不一樣，且經(jīng)常有沖擊振動等原因，導致其直流分量跳動，故不采用位移傳感器。一般采用加速度傳感器，通過硬件積分算出速度（可以節(jié)省通道數(shù)目）。根據(jù)振動的起因，滾動軸承振動可分成三種形式：8另外軋機振動的監(jiān)測存在很多困難的地方：1，故障機理和特征不清晰——由于軋機振動是一個復雜的物理現(xiàn)象，牽涉的因素很多，如傳感器安裝位置，軸承類型，轉(zhuǎn)速高低，工作狀態(tài)，故障性質(zhì)和測量系統(tǒng)特征等，離散性大，難以建立符合實際的振動故障數(shù)學模型，難以從兩只上將不同的故障特征區(qū)分開。2，有用信號提取困難——由于軸承受到軸承座，齒輪，軸等的影響，干擾大，特別是受到變轉(zhuǎn)速和變負荷的影響（主馬達尤其如此）。其中采集的信號有用信號衰減嚴重，而噪聲很大。3，信號分析比較困難，分析過程不易理解4，缺乏典型案例5，缺乏診斷標準另外軋機振動的監(jiān)測存在很多困難的地方：9系統(tǒng)總體框架圖系統(tǒng)由傳感器，一體化工作站，數(shù)據(jù)服務(wù)器，工程師站和網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備組成。具有數(shù)據(jù)采集和存儲，狀態(tài)監(jiān)測，信號分析和智能故障診斷等功能。工作站將安裝在軋機上的加速度傳感器和溫度傳感器等的輸出信號通過A/D轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，存儲在本地硬盤上。通過網(wǎng)絡(luò)通訊，每一個一體化工作站將采集的數(shù)據(jù)同是存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)器上，保證數(shù)據(jù)不丟失。在工程師站上，對從數(shù)據(jù)服務(wù)器中取得的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行分析和故障診斷。系統(tǒng)總體框架圖10振動傳感器課件11振動傳感器課件12解釋：波形分析就是看時間和幅值的關(guān)系，反應(yīng)的是時變的值。頻譜分析就是看傅立葉波形，某時刻，基波最大，諧波漸小，就是平時看的波形。細化頻譜分析，就是根據(jù)香農(nóng)定理，采樣值會因為采樣周期不能夠足夠小而有偏差，強調(diào)人工查找。到頻譜分析指類似于濾波器原理，那個突然跌落的點的集合所構(gòu)成的轉(zhuǎn)折頻率。包絡(luò)分析，類似于CPG的多普勒測速儀，通過亮暗亮來對幅值進行分析。小波分析就是取某一特定頻率的傅立葉波形進行針對性的分析。解釋：13測量位移的傳感器——渦流傳感器當對象接近探頭時，渦流變強，改變工作線圈的阻抗，產(chǎn)生一個和對象位置有關(guān)的電橋不平衡量。經(jīng)過解調(diào)和濾波產(chǎn)生一個正比與對象位移的直流輸出。測量位移的傳感器——渦流傳感器當對象接近探頭時，渦流變強，改14測量加速度的傳感器原理：質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。動力學模型——故有頻率，模態(tài)，阻尼等。公式:略（可參考一般二階系統(tǒng)）加速度傳感器相對與位移和速度更容易測量瞬態(tài)值。實際的機械破壞力和加速度的關(guān)系更加密切。速度是通過加速度積分算出來。速度傳感器在低頻范圍還是有應(yīng)用價值的。測量加速度的傳感器原理：質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。動力學模型——故有頻率15主馬達軸承振動傳感器面臨的問題油膜軸承的shaft和bearing之間不是剛性連接?！败浶浴钡牧黧w使得軸運動沒有更多的殼體運動。主馬達軸承振動傳感器面臨的問題油膜軸承的shaft和bea16振動傳感器的分類電容式非黏貼式應(yīng)變片黏貼式應(yīng)變片線性可變差動變壓器電位計壓電式振動傳感器的分類電容式17壓電式加速度計此類廣泛應(yīng)用于振動測量系統(tǒng)中。對穩(wěn)定的加速度不能輸出信號。具有大的輸出電壓信號，小尺寸，并具有很高的固有頻率，這對精確測量是很重要的。其阻尼比視為0.因為有熱電效應(yīng)，所以也會產(chǎn)生誤差。安裝采用螺栓連接的平板式。安裝后的傳感器的固有頻率會下降一半。如果采用電絕緣的螺栓也可以防止部分的電噪聲。用電荷放大器來收集壓電式傳感器的信號，用運載放大器將信號連到一個恒流電源，提供高電平的輸出信號到信號分析儀。如果不使用窄帶濾波器而是記錄所有的寬帶信號，則相應(yīng)的rms噪聲值會很大。壓電式加速度計此類廣泛應(yīng)用于振動測量系統(tǒng)中。對穩(wěn)定的加速度不18更多的內(nèi)容參看四家廠商提供的各種方案IFMBenstone西馬力成都凱吉斯