加速度傳感器振動測量試驗指導書

1、加速度傳感器振動測量實驗指導書一 .實驗目的1 .通過本實驗了解并掌握機械振動信號測量的基本方法。二 .實驗原理1 .振動測量原理機械在運動時，由于旋轉件的不平衡、負載的不均勻、結構剛度的各向異性、間隙、潤滑不良、支撐松動等因素，總是伴隨著各種振動。機械振動在大多數情況下是有害的，振動往往會降低機器性能，破壞其正常工作，縮短使用壽命，甚至導致事故。機械振動還伴隨著同頻率的噪聲，惡化環(huán)境，危害健康。另一方面，振動也被利用來完成有益的工作，如運輸、夯實、清洗、粉碎、脫水等。這時必須正確選擇振動參數，充分發(fā)揮振動機械的性能。在現代企業(yè)管理制度中，除了對各種機械設備提出低振動和低噪聲要求外，還需隨時對

2、機器的運行狀況進行監(jiān)測、分析、診斷，對工作環(huán)境進行控制。為了提高機械結構的抗振性能，有必要進行機械結構的振動分析和振動設計。這些都離不開振動測試。振動測試包括兩種方式：一是測量機械或結構在工作狀態(tài)下的振動，如振動位移、速度、加速度、頻率和相位等，了解被測對象的振動狀態(tài)，評定等級和尋找振源，對設備進行監(jiān)測、分析、診斷和預測。二是對機械設備或結構施加某種激勵，測量其受迫振動，以便求得被測對象的振動力學參量或動態(tài)性能，如固有頻率、阻尼、剛度、頻率響應和模態(tài)等。振動的幅值、頻率和相位是振動的三個基本參數，稱為振動三要素。幅值：幅值是振動強度的標志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法來表示。頻率：不同的

3、頻率成分反映系統(tǒng)內不同的振源。通過頻譜分析可以確定主要頻率成分及其幅值大小，從而尋找振源，采取相應的措施。相位：振動信號的相位信息十分重要，如利用相位關系確定共振點、測量振型、旋轉件動平衡、有源振動控制、降噪等。對于復雜振動的波形分析，各諧波的相位關系是不可缺少的。在振動測量時，應合理選擇測量參數，如振動位移是研究強度和變形的重要依據；振動加速度與作用力或載荷成正比，是研究動力強度和疲勞的重要依據；振動速度決定了噪聲的高低，人對機械振動的敏感程度在很大頻率范圍內是由速度決定的。速度又與能量和功率有關，并決定動量的大小。2 .YD-37 加速度傳感器簡介壓電傳感器的力學模型可簡化為一個單自由度質

4、量-彈簧系統(tǒng)。根據壓電效應的原理，當晶體上受到振動作用力后，將產生電荷量，該電荷量與作用力成正比，這就是壓電傳感器完成機電轉換的工作原理。壓電式加速度傳感器在振動測試領域中應用廣泛，可以測量各種環(huán)境中的振動量。三 .實驗儀器和設備1 .計算機 n 臺2 .DRVI 快速可重組虛擬儀器平臺 1 套3 .加速度傳感器(YD-37)1 套4 .加速度傳感器變送器(LBS-12-A)1 臺5 .藍津數據采集儀(LDAQ-EPP2)1 臺6 .開關電源(LDY-A)1 套7 .5 芯對等線 1 條8 .振動實驗臺（LZD-A）1 套四 .實驗步驟及內容1 .振動測量實驗結構如圖 1 所示，將加速度傳感器

5、通過配套的磁座吸附在振動實驗臺底座上，然后將其輸出端和變送器的輸入端相連，變送器的輸出端通過一根帶五芯航空插頭的電纜和數據采集儀 3 通道連接。2 .啟動服務器，運行 DRVI 主程序，開啟 DRVI 數據采集儀電源，然后點擊 DRVI 快捷工具條上的“聯(lián)機注冊”圖標，選擇其中的“DRVI 采集儀主卡檢測進行服務器和數據采集儀之間的注冊。聯(lián)機注冊成功后，分別從 DRVI 工具欄和快捷工具條中啟動DRVI 微型 Web 服務器和內置的 Web 服務器，開始監(jiān)聽 8600 和 8500 端口。3 .打開客戶端計算機，啟動計算機上的 DRVI 客戶端程序，然后點擊 DRVI 快捷工具條上的“聯(lián)機注冊

6、圖標，選擇其中的DRVI 局域網服務器檢測”，在彈出的對話框中輸入服務器 IP 地址（例如：）,點擊“發(fā)送按鈕，進行客戶端和服務器之間的認證，認證完畢即可正常運行客戶端所有功能。4 .在 DRVI 軟件平臺的地址信息欄中輸入如下信息http:/服務器 IP 地址:8600/SensorLAB/index.htm,打開 WEB 版實驗指導書，在實驗目錄中選擇加速度傳感器振動測量”實驗，按實驗原理和要求設計該實驗。5 .本實驗的目的是了解用加速度傳感器進行振動測量的方法，首先需要將數據采集進來，藍津信息提供了一個配套的 8 通道并口數據采集儀來完成外部信號的數據采集過程，在

7、DRVI軟件平臺中，對應的數據采集軟件芯片為“藍津 DAQ_A/D芯片;數據采集儀的啟動采用一片0/1 按鈕”芯片來控制；振動信號的頻譜，用一片FFT”芯片口來計算；另外，由于在用加速度傳感器獲取振動信號的時候，會帶入一部分高頻干擾信號，為了測量的方便，可以插入一片數字濾波”芯片囪，用于構成低通濾波器，濾出高頻成分，濾波前后的波形對應結果用一片”多路接線開關來選擇；還需要選擇兩片“波形/頻譜顯示芯片園，用于顯示振動信號的時儲數組型數據；再加上一些文字顯示芯片以和裝飾芯片昱，就可以搭建出一個振動測量實驗”的服務器端，所需的軟件芯片數量、種類、與軟件總線之間的信號流動和連接關系如圖 2 所示,根據

8、實驗原理設計圖在 DRVI 軟面包板上插入上述軟件芯片，然后修改其屬性窗中相應的連線參數就可以完成該實驗的設計和搭建過程。域波形和頻譜；然后再根據所需的數組型數據總線的數量，插入5 片“內存條”芯片Ml圖 1 振動測量結構示意圖tiOOl伽2S0036004說明：紅線和虛線表示單變量數據線，籃線和實線表示數組型數據線，箭頭代表數據或信號在軟件總線中的流動方向.圖 2 振動測量實驗（服務器端）設計原理圖6 .對于客戶端，與以前設計過的實驗類似，必須在完成網絡數據采集的基礎上進行信號的分析和處理，在 DRVI 軟件平臺中，客戶端是通過TCP 客戶端芯片刎和定時器”芯片內的組合來完成網絡數據采集功能

9、，另外還需采用IP 地址輸入芯片典來指定數據共享服務器的 IP地址，其它的芯片則與服務器端基本相同，客戶端所需的軟件芯片數量、種類、與軟件總線之間的信號流動和連接關系如圖 3 所示。N6000012360006001(5002說明：黃線表示服務器端數組型數據線，紅線和虛線表示單變量數據線，藍線和實線表示數組型數據線，箭頭代表數據或信號在軟件總線中的流動方向.圖 3 振動測量實驗（客戶端）設計原理圖7 .在 Web 版的實驗指導書中，還提供了本實驗的參考腳本，可以直接點擊附錄中該實驗腳本文件服務器端和客戶端”的鏈接，將參考的實驗腳本文件讀入 DRVI 軟件平臺中并運行。服務器端實驗效果示意圖如圖

10、 4 所示。6011二圖 4 加速度傳感器振動測量實驗（服務器端）效果圖8 .在振動實驗臺的電機轉子上添加試重，啟動電機，調整到一個穩(wěn)定的轉速，點擊面板中的“開關按鈕，觀察和分析所得到振動信號的波形和頻譜，點擊”多路接線開關，觀察濾波前后振動信號波形和頻譜的變化情況并記錄實驗結果。9 .關閉電機，在電機轉子上改變試重和位置，再次啟動電機進行測量，觀察和分析所得到振動信號的波形和頻譜。10 .關閉電機， 改變加速度傳感器的測量位置， 再次啟動電機進行測量， 觀察和分析隨著測量位置的改變，振動信號的波形和頻譜的變化情況。11 .對于客戶端的分析，首先設定數據共享服務器的 IP 地址，然后在確保數據共享服務器端 8500 端口打開的前提下，點擊開關按鈕進行網絡數據采集，觀察數據共享服務器端振動信號的變化情況，并記錄實驗結果?？蛻舳藢嶒炐Ч疽鈭D如圖 5 所示。奧少，區(qū)6*.1$：稱圖如8Mrsn(X.+WVL22I)9fIE忙,由圖 5 加速度傳感器振動測量實驗（客戶端）實驗效果圖五 .實驗報告要求1 .簡述實驗目的和原理。2 .根據實驗原理和要求整理本實驗的設計原理圖。3 .整理和分析實驗中得到的振動信號的數據，并分析其結果。六 .思考題1