軸心軌跡測量系統ZX2100
- 一、系統特點：
兩個電渦流位移傳感器互為90度角，將x、y方向兩個渦流位移傳感器輸出的位移信號，經控制器輸入到數據采集模塊中，通過后端旋轉機械狀態監測及分析軟件可以呈現實際軸心軌跡，亦可測量振動頻率、加速度等物理量。
圖一 系統測量流程圖
- 二、系統組成：
- 電渦流傳感器探頭兩只
- 控制器模塊兩個
- 數據采集模塊一個
- 旋轉機械狀態監測及分析軟件一套
- 三、主要性能指標：
- 測量范圍：1mm-3mm
- 測量范圍開始點：0.1mm-0.3mm
- 分辨率:0.02μm-0.06μm
- 重復精度：≦0.01% FSO
- 頻響：可選(20 kHz, 5 kHz, 20 Hz)
- 溫度范圍：-20-200℃
電渦流傳感器探頭技術參數：
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傳感器型號 | U1 | U3 | ||
測量范圍 | 1 mm | 3 mm | ||
測量范圍的起始點 | 0.1 mm | 0.3 mm | ||
分辨率 | 0.02 µm | 0.06 µm | ||
線性度 | 三點線性度 | ≤ ± 2 µm | ≤ ± 6 µm | |
五點線性度 | ≤ ± 1 µm | ≤ ± 3 µm | ||
溫度穩定性 | ≤ 0.15 µm / K | ≤ 0.45 µm / K | ||
溫度補償 | +10 ... +180 °C | +10 ... +180 °C | ||
安裝 | 電纜壓蓋( M6 ) | 電纜壓蓋( M12 ) | ||
溫度范圍 | 存儲 | -50 ... +180 °C | -50 ... +200 °C | |
操作 | -20 ... +180 °C | -20 ... +200 °C | ||
沖擊(DIN-EN60068-2-29 ) | 30 g | 30 g | ||
振動(DIN-EN60068-2-6 ) | 15 g | 15 g | ||
防護等級(DIN-EN60529 ) | IP68 | IP68 | ||
- 四、傳感器的安裝
軸心軌跡測量選用米銥電渦流傳感器。采用兩個傳感器沿轉軸周向90°布置，傳感器可直接安裝在軸承座上(如圖1所示) ，也可安裝在獨立的支架上。
1－軸承座 2－支架 3－傳感器 4－主軸
圖2 位移傳感器的安裝
- 五、旋轉機械狀態監測及分析軟件
測試軟件系統依據電渦流位移傳感器測得的x和y方向的位移數據，經處理后，即可得軸心軌跡。
在軟件設定界面可設定該次測試中的所能達到的溫度、軸向、徑向加載載荷、功率及轉速，系統將自動設定參數曲線的縱坐標。設定完成后進入主界面，如圖3。主界面顯示各參數變化，包括溫度、載荷、軸心軌跡、轉速功率等，并記錄參數值。下方數據顯示框為實時數據顯示。
圖3 坐標系統設定界面
圖4 主界面
- 六、實時數據處理
軟件具有實時數據處理功能，可對采集的數據進行實時頻域分析
6.1 泄漏及窗函數
信號處理中可使用以下幾種窗函數：矩形窗、漢寧窗和海明窗：
（1）矩形窗 優點是主瓣比較集中，缺點是旁瓣較高，并由負旁瓣，導致變換中帶進了高頻干擾和泄漏，甚至出現負譜現象；
（2）漢寧窗 可以使旁瓣互相抵消，消去高頻干擾和泄漏；
（3）海明窗 海明窗的加權系數能使旁瓣達到最小，旁瓣比漢寧窗衰減的快。
6.2 信號的頻域分析
對于振動隨機信號需要研究其在頻域上的功率的分布情況，即功率譜密度或功率譜。頻域分析可進行信號的頻譜分析和功率譜分析，計算通過快速傅立葉變換（FFT）來實現。
圖5 信號的功率譜圖
