6ES7314-5AE10-0AB0經過濾波后的連續采集信號送入一個幅值檢測器,根據設定的幅度閾值和時間長度,從連續信號中截取出突發性聲發射的波形數據(圖3為滾動體表面缺陷的軸承在運行中產生的突發性聲發射波形),再對每個波形數據進行振鈴計數、幅度、頻率、能量、上升時間、持續時間等特征參數計算,并存入一個聲發射特征參數表格中,供直接查看以及進一步的統計分析。檢測出的聲發射波形數據可以文本文件的形式存盤。波形數據的存儲和連續數據存儲的功能是獨立的,即兩者可以同時存儲,也可以只保存一種。
實際上6ES7314-5AE10-0AB0高速數字化儀提供了豐富的觸發采集模式,包括邊沿、窗口、參考等模擬觸發方式,非常適合進行聲發射波形的硬件觸發采集,從而省掉軟件提取算法,減少計算量。在實驗測試過程中,發現信號容易受到環境中電磁等因素的干擾,需要在檢測波形前進行濾波處理,而PCI-9846不具有可編程濾波功能。在后續的系統改進中可以在采集卡的前端添加一個濾波模塊,從而充分利用其硬件觸發能力,提供系統性能。
6ES7314-5AE10-0AB0有效性的驗證
為了檢驗該聲發射測試系統功能的有效性,在QPZZ-Ⅱ旋轉機械振動及故障模擬實驗臺上,對滾動體故障的軸承進行了聲發射與振動信號的對比測試。故障軸承型號為NU205,節圓直徑39mm,滾動體直徑7.5mm,滾動體數目12,接觸角0º。通過線切割在滾動體表面加工出一微小縫隙來模擬表面材料疲勞剝落造成的缺陷。轉速為570 r/min,即轉頻為9.5 Hz。計算可得滾動體通過頻率為18.3 Hz。
6ES7314-5AE10-0AB0在軸承座上與軸心對應的垂直位置安裝傳感器。振動測試系統由加速度傳感器、NI USB9234動態信號采集器組成,振動數據導入MATLAB進行分析。在保證轉速不變的情況下,在加速度傳感器的安裝位置安裝聲發射傳感器,使用本文的聲發射測試系統進行數據采集,將存儲的數據導入到MATLAB中進行分析。圖4中給出了聲發射與振動加速度信號的對比,從圖中可以看出,滾子表面缺陷產生的聲發射信號信噪比遠高于振動加速度信號。圖5給出了兩種信號經窄帶濾波后的包絡頻譜圖,可以看到,聲發射信號的包絡譜譜線結構較為簡單,更容易找出故障的特征頻率。
這一聲發射測試系統綜合了6ES7314-5AE10-0AB0性價比突出與LabVIEW簡單易用的優勢,具有成本低、開發方便、擴展性強的優點。利用該系統測試了含有滾動體表面缺陷的軸承在運行過程中產生的聲發射信號,并與傳統的振動測試進行了對比,聲發射信號具有更高的信噪比。不難看出,聲發射方法對于滾動軸承故障的早期預報和診斷具有很大的潛力。
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