设备状态监测与故障诊断技术 第三章 故障探测技术ppt课件.ppt

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1、（第三章　故障探测技术）设备状态监测与故障诊断技术第三章　故障探测技术本章教学目标：1、；2、；3、。一、故障探测传感器敏感元件传感元件测量电路辅助电源被测非电量电量直接感受被测量，并输出与它成确定关系的其他量的元件又称变换器，一般不直接感受被测量，而是将敏感元件的输出量转换成电量输出的元件。1、传感器的组成及作用2、压电式传感器压电式传感器是以某些晶体受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。它可以测量最终能变换为力的各种物理量，例如力、压力、加速度等。工作原理1）正压电效应加力－变形－产生电荷2）逆压电效应施加电场－电介质产生变形－应力压电式加速度传感器核心：压电晶体

2、材料压电式传感器受到振动时，内部质量块的惯性力作用在压电晶体上，F=mα，质量一定，惯性力与加速度成正比。（1）结构（2）等效电路压电传感器相当于一个电容器，受力后二极品板上产生电荷而呈现电压，故此可判成二种形式的输出。电容量：δ—晶片厚度ε0—真空介电常A—面积εr—材料相时介电常数电荷量：q=CαU（4）加速度计的灵敏度：——轴向、横向轴向灵敏度（通常所指）（分电荷、电压二种）电荷灵敏度Kq=qα/α[PC/m·s-2]电压灵敏度Kv=uα/α[mv/m·s-2]Kv=Kq/Ca考虑电缆CcKv=Kq/(Ca+Cc)例：一加速器计Ka=1140pc/m·s-2，Kv=1.12m

3、v/m·s-2，使用1.2米电缆，电缆电容值Cc=90pF，求加速度计的电容值横向灵敏度（4）安装原则：加速度计的轴向要与被测量方向一致1、双头螺栓固定：与被测物可视为一整体，可承受最大加速度，可用于冲击测量。2、绝缘螺栓固定：需要电气绝缘地方使用，承受加速度大。3、永久磁铁固定：拆装方便，实用于现场使用，加速度冲击小于200g，温度要求小于1200C。4、胶粘固定：承受加速度冲击能力小。2、电阻式传感器1）金属电阻应变片工作原理－－电阻应变效应。电阻应变效应－－导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化的现象称为电阻应变效应。金属：R=ρL/A受力，L、A

4、、ρ发生变化2）半导体应变片（1）半导体应变片的工作原理――半导体材料的压阻效应，即是半导体材料，当某一轴受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。（2）相对金属丝来说，半导体材料的电阻系数很大，故而半导体应变片的灵敏度系数比金属应变片约高50－70倍。半导体：受力，内部ρ变化待插图4-10传感器与试件紧固在一起，当传感器随着试件沿加速度方向运动时，惯性质量块1感受加速度后产生惯性力，使得弹性梁上下弯曲产生应变，此应变被电阻应变片感受后产生电阻变化输出，通过传感器输出，达到加速度到电阻变化值的转换。3、动电式传感器原理：电磁感应原理，即动生电机械能→待插图4-11测量范围f=5~1KH

5、z使用时壳体与被测物体刚性连接，随物体一起振动，此时线圈、阻尼环和芯杆的整体由于惯性而不随之振动，因此它们与壳体产生相对运动，位于磁路气隙间的线圈就切割磁力线，于是线圈就产生正比于振动速度的感应电动势。该电动势与速度成一一对应关系，可直接测量速度，经过积分或微分电路便可测量位移或加速度。1-弹簧片2-永久磁铁3-阻尼器4-引线5-芯杆6-外壳7-线圈8-弹簧片速度传感器4、电涡流式传感器原理:涡流效应电感式传感器由法拉第电磁感应原理可知：一个块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁力线的运动时，导体内部会产生涡旋状的电流，这种电流叫做电涡流，这种现象叫做电涡流效应。原线圈的等

6、效阻抗Z变化：测振动1、电荷放大器1）等效电路：U0≈−Q/Cf条件：Cf(K−1)>>Cα+Cc+CiCf变化U0变化Cf不变U0不变2）使用：①与测振器和诊断装置连接②滤波器上下限频选取f下≤f被测/10f上≥3f被测二、中间变换器2、数据采集器从本质上讲是属于中间变换器，即将传感器的信号输入数据采集器，数据采集器将其信号采集后，把模拟量变成二进制的数字量后进行存储，以备在后续仪器做分析处理之用。振源传感器二次仪表数据采集器分析仪器计算机带数据采集器的测试分析系统1）数据采集器原理将模拟量转换为数字量，即A/D转换采样――利用采样脉冲序列，从信号中抽取一系列离散值，使之成为采样

7、信号x(nTs)的过程。编码――将经过量化的值变为二进制数字的过程。量化――把采样信号经过四舍五入变为只有有限个有效数字的数，这一过程称为量化。（1）A/D转换过程（2）采样定理采样是将采样脉冲序列p(t)与信号x(t)相乘，取离散点x(nt)的值的过程。X(0),X(1),X(2),……,X(n)每周期应该有多少采样点？最少2点:采样定理为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息，信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成分的2倍。这是采样的基本法则，称为采样定理。