2設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)第二章 測試診斷系統(tǒng)組成ppt課件

1、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成 （第二章測試診斷系統(tǒng)組成）（第二章測試診斷系統(tǒng)組成）設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成第二章測試診斷系統(tǒng)組成第二章測試診斷系統(tǒng)組成設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成本章教學(xué)目標：本章教學(xué)目標：1 1、熟悉測試系統(tǒng)的組成及基本要求；、熟悉測試系統(tǒng)的組成及基本要求；2 2、熟悉測試系統(tǒng)的傳遞特性；、熟悉測試系統(tǒng)的傳遞特性；3 3、熟悉工程常見的幾種振動。、熟悉工程常見的幾種振動。設(shè)備狀態(tài)

2、監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成一、測試系統(tǒng)的組成及基本要求一、測試系統(tǒng)的組成及基本要求1 1、 定義：定義： 測試過程是人們從客觀事物中獲取相關(guān)測試過程是人們從客觀事物中獲取相關(guān)信息的認識過程。信息的認識過程。2 2、 組成組成見下頁見下頁設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成試驗裝置電源被測對象傳感器變換及測量安裝數(shù)據(jù)處理安裝記錄顯示安裝非電信息電信號測量裝置使被測對象處于預(yù)定狀態(tài)下，并將其有關(guān)方面的內(nèi)在聯(lián)系充分顯露出來，以便進行有效測量把被測量通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，并進行處理把輸出信號進一步出來以排除干擾，并清楚

3、估計其可靠程度，提高獲得信息的置信度。輸出環(huán)節(jié)，將測得的有用信號及其變化過程顯示或記錄下來。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成3 3、測試系統(tǒng)的基本要求、測試系統(tǒng)的基本要求傳輸特性傳輸特性h(t)h(t)輸入輸入x(t)x(t)輸出輸出y(t)y(t) 輸入、輸出、傳輸特性是有確定關(guān)系的三個量，當輸入、輸出、傳輸特性是有確定關(guān)系的三個量，當已知其中任何兩個量，即可求得第三個量。已知其中任何兩個量，即可求得第三個量。 理想的測試裝置應(yīng)該具有單值的、確定的理想的測試裝置應(yīng)該具有單值的、確定的 輸入輸輸入輸出關(guān)系，其中以輸入輸出呈線性關(guān)系為最佳。出關(guān)系，其中

4、以輸入輸出呈線性關(guān)系為最佳。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成4 4、線性檢測系統(tǒng)主要性質(zhì)、線性檢測系統(tǒng)主要性質(zhì)（1 1符合疊加原理符合疊加原理 假設(shè)：假設(shè)：x1(t) y1(t)x1(t) y1(t) x2(t) y2(t) x2(t) y2(t) 那么：那么：x1(t)x1(t)x2(t) y1(t)x2(t) y1(t)y2(t) y2(t) 符合疊加原理，意味著作用于線性系統(tǒng)的各個輸入所產(chǎn)符合疊加原理，意味著作用于線性系統(tǒng)的各個輸入所產(chǎn)生的輸出是互不影響的；一個輸入的存在絕不影響另一輸入生的輸出是互不影響的；一個輸入的存在絕不影響另一輸入所引起

5、的輸出。而在分析眾多輸入同時加在系統(tǒng)所產(chǎn)生的總所引起的輸出。而在分析眾多輸入同時加在系統(tǒng)所產(chǎn)生的總效果時，可以先分別分析單個輸入假定其他輸入不存在效果時，可以先分別分析單個輸入假定其他輸入不存在的效果，然后將這些效果疊加起來以表示總的效果。的效果，然后將這些效果疊加起來以表示總的效果。 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成（2 2比例特性比例特性 常倍數(shù)輸入的輸出等于原輸入所得輸出的常倍數(shù)。常倍數(shù)輸入的輸出等于原輸入所得輸出的常倍數(shù)。 假設(shè)：假設(shè)：x(t) y(t)x(t) y(t) 按線性系統(tǒng)的比例特性，對于任意常數(shù)按線性系統(tǒng)的比例特性，對于任意常數(shù)a

6、 a， 有：有：ax(t) a y(t)ax(t) a y(t)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成 （3 3頻率保持特性頻率保持特性 若輸入為某一頻率的簡諧正旋或余旋信號，則系若輸入為某一頻率的簡諧正旋或余旋信號，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出必是、也只是同頻率的簡諧信號。統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出必是、也只是同頻率的簡諧信號。 如：已知系統(tǒng)是線性的和其輸入的頻率，那么依據(jù)頻率保如：已知系統(tǒng)是線性的和其輸入的頻率，那么依據(jù)頻率保持性，可以認定測得信號中只有與輸入頻率相同的成分才持性，可以認定測得信號中只有與輸入頻率相同的成分才真正是由該輸入引起的輸出，而其他頻率成分都是噪聲真正是

7、由該輸入引起的輸出，而其他頻率成分都是噪聲干擾信號），進而可以根據(jù)這一特性，采用相應(yīng)的濾波干擾信號），進而可以根據(jù)這一特性，采用相應(yīng)的濾波技術(shù)，在很強的干擾下，把有用的信息提取出來。技術(shù)，在很強的干擾下，把有用的信息提取出來。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成5 5、測試系統(tǒng)的性能、測試系統(tǒng)的性能 精確度：指示值和被測量真值的符合程度。精確度：指示值和被測量真值的符合程度。 穩(wěn)定性：隨時間或環(huán)境條件變化的穩(wěn)定程度。穩(wěn)定性：隨時間或環(huán)境條件變化的穩(wěn)定程度。 測量范圍：所能測的范圍、動態(tài)還要考慮頻率。測量范圍：所能測的范圍、動態(tài)還要考慮頻率。 傳遞特性：輸

8、入與輸出的對應(yīng)關(guān)系。傳遞特性：輸入與輸出的對應(yīng)關(guān)系。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成6 6、測試系統(tǒng)的傳遞特性、測試系統(tǒng)的傳遞特性1 1靜態(tài)特性靜態(tài)特性 靜態(tài)測量靜態(tài)測量如果測量時，檢測裝置的輸入、輸出如果測量時，檢測裝置的輸入、輸出信號不隨時間而變化，則稱為靜態(tài)測量。檢測裝置的靜信號不隨時間而變化，則稱為靜態(tài)測量。檢測裝置的靜態(tài)特性就是在靜態(tài)測量情況下描述實際檢測裝置與理想態(tài)特性就是在靜態(tài)測量情況下描述實際檢測裝置與理想定常線性系統(tǒng)的接近程度。定常線性系統(tǒng)的接近程度。 描述檢測裝置靜態(tài)特性的主要參數(shù)有靈敏度、線性描述檢測裝置靜態(tài)特性的主要參數(shù)有靈敏

9、度、線性度、回程誤差和穩(wěn)定性等。度、回程誤差和穩(wěn)定性等。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成 當測試裝置的輸入當測試裝置的輸入x x有一增量有一增量x, x,引起輸出引起輸出y y發(fā)生發(fā)生相應(yīng)變化相應(yīng)變化y y時時, ,定義定義: S=: S=y/y/x xy yx xx xy y對于理想的定常線性系統(tǒng)：對于理想的定常線性系統(tǒng)：S=S=y/y/x xy/xy/x常數(shù)常數(shù)非線性的系統(tǒng)：非線性的系統(tǒng)：dy/dxdy/dx常數(shù)常數(shù) 靈敏度表征的是檢測裝置對輸入信號變化的一種反應(yīng)能力。靈敏度表征的是檢測裝置對輸入信號變化的一種反應(yīng)能力。 （1) 1)靈敏度靈敏度

10、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成 標定曲線與擬合直線的偏離程度就是非線性度。標定曲線與擬合直線的偏離程度就是非線性度。 非線性度非線性度=B/A=B/A100%100%y yx xB BA標定曲線擬合曲線（2) 2)非線性度非線性度設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成（3) 3)遲滯回程誤差）正反行程期間輸入輸出特性曲遲滯回程誤差）正反行程期間輸入輸出特性曲線不重合的程度，也即是測試裝置在輸入量由小增大和由大線不重合的程度，也即是測試裝置在輸入量由小增大和由大減小的測試過程中，對于同一個輸入量所得到的兩個數(shù)值不

11、減小的測試過程中，對于同一個輸入量所得到的兩個數(shù)值不同的輸出量之間差值最大者為同的輸出量之間差值最大者為hmaxhmax，則定義回程誤差為，則定義回程誤差為: : et=hmax/Aet=hmax/A產(chǎn)生回程誤差的原因可歸納為：系統(tǒng)內(nèi)部各種類產(chǎn)生回程誤差的原因可歸納為：系統(tǒng)內(nèi)部各種類型的摩擦、間隙及某些材料的滯后特性。型的摩擦、間隙及某些材料的滯后特性。x xhmaxAy y設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成（4 4分辨力分辨力 能引起讀數(shù)登記表的指針變化一個最小分格能引起讀數(shù)登記表的指針變化一個最小分格或使數(shù)的最低位跳變一個字的輸入量的增量，它或使數(shù)

12、的最低位跳變一個字的輸入量的增量，它是系統(tǒng)可能檢測到得輸入信號得最小增量，它僅是系統(tǒng)可能檢測到得輸入信號得最小增量，它僅決定于儀器得靈敏度和背景噪聲電平。決定于儀器得靈敏度和背景噪聲電平。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成2 2動態(tài)響應(yīng)特性動態(tài)響應(yīng)特性 檢測系統(tǒng)要檢測的輸入信號是隨時間而變化的，檢測檢測系統(tǒng)要檢測的輸入信號是隨時間而變化的，檢測系統(tǒng)的特性應(yīng)能跟隨輸入信號的變化，這樣才可以獲得準系統(tǒng)的特性應(yīng)能跟隨輸入信號的變化，這樣才可以獲得準確的輸入信號，這種跟隨輸入信號的變化的特性就是響應(yīng)確的輸入信號，這種跟隨輸入信號的變化的特性就是響應(yīng)特性，即是動

13、態(tài)特性。特性，即是動態(tài)特性。 系統(tǒng)的動態(tài)特性一般通過描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型如微分方系統(tǒng)的動態(tài)特性一般通過描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型如微分方程、或找出系統(tǒng)的動態(tài)特性函數(shù)如傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函程、或找出系統(tǒng)的動態(tài)特性函數(shù)如傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)等來進行研究。數(shù)等來進行研究。 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成 頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)特性 幅頻特性幅頻特性 相頻特性相頻特性 傳遞函數(shù)：輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏傳遞函數(shù)：輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏 變換之比值變換之比值 常見系統(tǒng)的動態(tài)特性 液柱式溫度計：一階慣性 彈簧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)：二階振蕩 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

14、與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成7 7、信號不失真?zhèn)鬟f條件、信號不失真?zhèn)鬟f條件 1 1時域時域 設(shè)測試系統(tǒng)的輸出設(shè)測試系統(tǒng)的輸出y(t)y(t)與輸入與輸入x(t)x(t)滿足關(guān)系：滿足關(guān)系： y(t)=A0 x(t-t0) y(t)=A0 x(t-t0)時域描述時域描述 A0 A0、t0 t0均為常數(shù)，這種情況下，認為測試系統(tǒng)具均為常數(shù)，這種情況下，認為測試系統(tǒng)具有不失真有不失真 的特性。的特性。 作為檢測裝置，只能當它的輸出能如實地反映輸入作為檢測裝置，只能當它的輸出能如實地反映輸入變化，即實現(xiàn)不失真測試時，它的測試結(jié)果才是可靠的，變化，即實現(xiàn)不失真測試時，它的測試結(jié)果

15、才是可靠的，才能據(jù)此解決各種測試問題，因此，了解裝置的不失真才能據(jù)此解決各種測試問題，因此，了解裝置的不失真測試的條件是必要的。測試的條件是必要的。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成t tA Ax(t)x(t)y(t)=A0 x(t)y(t)=A0 x(t)y(t)=A0 x(t- t0)y(t)=A0 x(t- t0)結(jié)論：可見，要實現(xiàn)不失真測試，要求輸出與輸入的波結(jié)論：可見，要實現(xiàn)不失真測試，要求輸出與輸入的波形完全一致，只是幅值放大了形完全一致，只是幅值放大了A0A0倍，時間延遲了倍，時間延遲了t0 t0 。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品

16、課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成 對對y(t)=A0 x(t-t0)y(t)=A0 x(t-t0)做傅立葉變換做傅立葉變換 得：得：Y()=A0e-jt0X() Y()=A0e-jt0X() 頻域描述頻域描述 A()=A0 （常數(shù)） ()=-t0 （直線）2 2頻域頻域不失真測試系統(tǒng)條件的幅頻特性和相頻特性應(yīng)分別滿足：不失真測試系統(tǒng)條件的幅頻特性和相頻特性應(yīng)分別滿足：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成二、機械振動基礎(chǔ)二、機械振動基礎(chǔ)1 1、定義、定義機械構(gòu)件在其平衡位置所做的往復(fù)運動。機械構(gòu)件在其平衡位置所做的往復(fù)運動。2 2、分類、分類1 1按

17、振動產(chǎn)生的原因按振動產(chǎn)生的原因（1 1自由振動自由振動（2 2受迫振動受迫振動（3 3自激振動自激振動設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成2 2按振動規(guī)律按振動規(guī)律 （1 1簡諧振動簡諧振動 （2 2周期振動周期振動 （3 3瞬態(tài)振動瞬態(tài)振動 （4 4隨機振動隨機振動3 3按振動系統(tǒng)自由度按振動系統(tǒng)自由度 （1 1單自由度振動系統(tǒng)的振動單自由度振動系統(tǒng)的振動 （2 2多自由度振動系統(tǒng)的振動多自由度振動系統(tǒng)的振動 （3 3無限多自由度振動系統(tǒng)的振動無限多自由度振動系統(tǒng)的振動設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成3 3、

18、簡諧振動及其基本特征、簡諧振動及其基本特征1 1簡諧振動簡諧振動)sin()(tAtxm簡諧振動的基本方程：簡諧振動的基本方程：2 2振動三要素振動三要素幅值幅值頻率頻率相位相位設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成3 3簡諧振動的合成簡諧振動的合成（1) 1)相互垂直的兩個簡諧振動的合成相互垂直的兩個簡諧振動的合成)sin()(22tAtx)sin()(11tAtx合成振動的軌跡方程：合成振動的軌跡方程：)sin()cos(2212121222212AAxyAyAx設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成021xAAy

19、AAxyAyAx12212222120221 初相位角相等初相位角相等 假設(shè)假設(shè)xAAyAAxyAyAx122122221202設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成2211222212AyAx21,2212121 假設(shè)假設(shè) 假設(shè)假設(shè)合成運動的軌跡形成一穩(wěn)定的閉合曲線，稱為雙圈合成運動的軌跡形成一穩(wěn)定的閉合曲線，稱為雙圈“晃動半速渦動?；蝿影胨贉u動。3121合成運動的軌跡形成三圈或多圈不規(guī)則的圖形。合成運動的軌跡形成三圈或多圈不規(guī)則的圖形。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成（2 2）“拍頻振動拍頻振動定義：當兩個振

20、動幅值相同，振動初相也相同，而且定義：當兩個振動幅值相同，振動初相也相同，而且 評論相差很少的兩個簡諧振動迭加時，就產(chǎn)生評論相差很少的兩個簡諧振動迭加時，就產(chǎn)生 了一種非簡諧振動。了一種非簡諧振動。待插圖圖待插圖圖2 23 3設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成4 4、工程中常見的幾種振動、工程中常見的幾種振動 受迫振動受迫振動 外界物體對振體持續(xù)地以力的形式進行激勵，使外界物體對振體持續(xù)地以力的形式進行激勵，使系統(tǒng)不斷得到能量的補充，以彌補阻尼所消耗的能量，系統(tǒng)不斷得到能量的補充，以彌補阻尼所消耗的能量，系統(tǒng)的振動就能持續(xù)下去。系統(tǒng)的振動就能持續(xù)下去。待插圖待插圖 圖圖2 24 4設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷精品課程與故障診斷精品課程測試診斷系統(tǒng)組成 自激振動自激振動 振動系統(tǒng)受到初始激勵后，系統(tǒng)將持續(xù)作用的振動系統(tǒng)受到初始激勵后，系統(tǒng)將持續(xù)作用的能源轉(zhuǎn)化成周期作用的能源，從而維持和發(fā)展系統(tǒng)振能源轉(zhuǎn)化成周期作用的能源，從而維持和發(fā)展系統(tǒng)振動的一種振動過程。動的