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1、便携式振动测量系统的研制仪表技术与Z2000正便携式振动测量系统的研制三竺张琢胡骁东哈尔滨I业大学哈尔滨市150001,弋,【摘要】采用压电式加速度传感器作为测振传感器,综合应用单片机和微机技术,研制成功1基于8098单片机的便携式振动测量仪器,实现1振动仪的智能化.关键词:堡感器堂垫振动测量【券』ResearchOilthePortableVibraiion—measuringSystemChengZhenynYuhuabinZhm~gZhuoHuXiaodongHarbinUniversity.fTeclmo
2、]ogy.Harbin150001Abstract:Based∞thepier,eta-trio∞%byIlgⅡ∞唧Ⅱt~ogy,theportablevibrati~一m咄instrtmlentisesu~lishedOn8098singec∞.S0thevi~atioa一ng∞isinte1]ecmal~edKeyWords:Tran~iucer.SingeChipMicrocomputer,ViBrationMeas~ement1引言便携式振动测量仪的系统结构如图1所示.机械振动测试技术不仅应用于寻找振源,
3、振动强度和可靠性,隔振,减震,舒适性等问题分析,近年来又成功的应用于重要机械设备的监测和控制,预报和识别故障等方面,因而极大地提高了机械设备的效率和可靠性.此外,如地震预报和分析,产品质量检验,地质和矿藏的勘壹等也广泛的应用振动测试技术.因此,振动测试技术已经成为研究和解决工程中的许多动力学问题不可缺少的手段.目前,大多数的振动测试仪器都存在着便携性差,功能单一,适用面窄,价格昂贵等缺点,这些缺点限制了振动测试仪器在生产中的应用.所以急需设计和生产一种廉价的便携式多功能振动测试和振动分析仪器,以提高振动测试技术,
4、推动机械设备故障诊断技术的应用和发展.而国内尚没有关于采用MCS一51系列单片机的振动测量仪器研制和开发的报道.我们利用目前较为成熟的传感器技术,单片机技术和计算机技术,设计了一种便携式振动测量仪器,它具有完善的现场功能.同时,它的体积很小,非常便于携带;设计了振动测试数据分析软件,该软件提供强大的实时和事后分析功能.这样,便携机配合计算机分析软件,形成了一套完整的振动测试和分析系统.解决了生产实践对振动测量提出的要求.该系统已成功的用于大中型机械的振动测量,具有较高的精度和可靠性.2系统设计思想收穑日期:199
5、905—10修改稿日期:1999—10—28图1便携式振动测量仪的系统结柯该系统由压电式加速度传感器获得被测物体的振动加速度信号,由传感器信号电缆将加速度电压信号送入便携式测振仪进行处理.便携式测振仪可完成位移,速度,加速度信号的转换,电压信号的放大,滤波,电压信号的数字化,测量数据的显示,数据的频谱分析和数据的存储.微型打印机可将测量数据及数据的频谱图打印出来.这样,便携机就基本上可以完成对振动的测量及简单的数据处理.便携机通过通讯电缆可以和计算机进行数据通讯,可将测量的数据传入计算机进行二次处理.还可将数据保
6、存在数据库中.便于以后应用.3硬件设计测试系统的硬件包括两大部分:一是传感器信号处理电路.包括放大电路,滤波电路,积分电路等;二是单片机系统部分,它包括程序数据存储器,显示器,微型打印机等设备.图2是便携式测振仪的硬件结构框图第4期?微机与应用?l星重量j一!!-.圆翻2便携式测振仪硬件结柑框图我们选择压电式加速度传感器作为测振传感器,它能满足本课题的要求.利用压电式加速度传感器测量出振动的加速度,再通过积分网络就可以得到相应的振动速度值和位移值.目前,市场上的压电式加速度传感器都不内置电压放大器.传感器输出的信
7、号很小.由于设计上为了便于现场测量,决定将传感器和便携机分离,这些传感器就不符合要求了.所以,只能单独订制压电式加速度传感器.以满足仪器设计的要求.订制的传感器的技术要求内置电压放大器式.工作电压为+5V.因为加速度传感器输出的信号是微弱小信号,很难直接进行模数转换.根据用户的要求和课题中所选用的A/D转换器.必须将信号经过一定放大,使它们变成较大信号.考虑到频宽,功耗等因素.运算放大器采用MAX492.它的频宽为0～10MHz,可以满足要求.采用同相放大器.放大倍数可调.由于测量的频率范围是10～lOkHz,所
8、以设计一滤波电路,将除此以外的信号滤去.采用有源滤波器.有源滤渡器包含有运算放大器,可以在通频带内得到增益,从而增加衰减陡度【Ij.滤波后的加速度信号经过积分电路1,得到速度信号;经过积分电路2,得出位移信号.由于要对信号做出选择.我们选用差动4通道模拟开关L2.,由单片机通过对多路模拟开关的控制来确定输出的信号.由于对振动测试信号的处理和分析有较大的运算量,所以单片机系
