轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件

題目：

剛性轉(zhuǎn)子不平衡量的測試題目：

剛性轉(zhuǎn)子不平衡量的測試1整體架構(gòu)整體架構(gòu)2

剛性轉(zhuǎn)子不平衡量測試主要內(nèi)容：

1，測試系統(tǒng)的主要任務(wù)。

2，該測試系統(tǒng)的整體測試過程。剛性轉(zhuǎn)子不平衡量測試主要內(nèi)容：3被測軸承轉(zhuǎn)子被測軸承轉(zhuǎn)子4（2）主要任務(wù)：測轉(zhuǎn)子不平衡量。測量轉(zhuǎn)子的不平衡量即測量不平衡引起的振動。用傳感器測得振動信號后，然后對振動信號進行處理，最終得到振動的幅值、相位。（2）主要任務(wù)：測轉(zhuǎn)子不平衡量。5轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件6轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件72，該測試系統(tǒng)的整體測試過程。

動平衡測試系統(tǒng)主要功能：（1）采集來自傳感器的不平衡振動信號經(jīng)。（2）過模數(shù)轉(zhuǎn)化后，再有計算機計算出轉(zhuǎn)子不平衡信號的幅值和相位信息，最終得到不平衡量的幅值和相位。2，該測試系統(tǒng)的整體測試過程。

8轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件9轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件101伺服電機。2轉(zhuǎn)子。3彈簧片。4振動信號傳感器11是光電傳感器及反光片。5振動信號處理電路。7基準(zhǔn)信號處理電路。8模數(shù)轉(zhuǎn)換。9DFT算法。10轉(zhuǎn)子不平衡量及相位顯示。1伺服電機。11

待測轉(zhuǎn)子放在測力支承上，當(dāng)交流伺服電機通過皮帶摩擦驅(qū)動，帶動轉(zhuǎn)子作恒速轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子不平衡量產(chǎn)生的離心力經(jīng)過測力支承傳遞懂到力傳感器而轉(zhuǎn)化為電壓信號，該信號經(jīng)過放大濾波A/D轉(zhuǎn)換后，最終由計算機處理得到不平衡量的大小及相位。從而完成動平衡量的測量。

待測轉(zhuǎn)子放在測力支承上，當(dāng)交流伺服電12轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件13轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件14機械部分設(shè)計機械部分設(shè)計15主要內(nèi)容1，驅(qū)動電機的選擇。2，傳動方式的設(shè)計。3，轉(zhuǎn)子支承的設(shè)計。主要內(nèi)容1，驅(qū)動電機的選擇。16轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件17電機的選擇該實驗中選用的是交流伺服電機，具有以下優(yōu)點：良好的速度控制特性，在整個速度區(qū)內(nèi)可實現(xiàn)平滑控制，幾乎無振蕩;高效率，90%以上，不發(fā)熱;高速控制;高精確位置控制（取決于何種編碼器）;額定運行區(qū)域內(nèi)，實現(xiàn)恒力矩;低噪音;沒有電刷的磨損，免維護;不產(chǎn)生磨損顆粒、沒有火花，適用于無塵間、易暴環(huán)境、慣量低。電機的選擇該實驗中選用的是交流伺服電機，具有以下優(yōu)點：良好的18

19

由以上公式可知所選電動機功率與動平衡機設(shè)計平衡轉(zhuǎn)速、待測工件質(zhì)量與尺寸及加速時間有關(guān)，可根據(jù)實際設(shè)計的上述參數(shù)確定電機功率，選取電機型號。另外還需考慮到轉(zhuǎn)子的支承等損耗及傳動裝置的傳動效率。由以上公式可知所選電動機功率與動平衡機設(shè)計平20傳動方式設(shè)計—皮帶傳動

皮帶傳動是一種依靠摩擦力來傳遞運動和動力的機械傳動。它的特點主要表現(xiàn)在：皮帶有良好的彈性，在工作中能緩和沖擊和振動，運動平穩(wěn)無噪音。載荷過大時皮帶在輪上打滑，因而可以防止其他零件損壞，起安全保護作用。皮帶是中間零件。它可以在一定范圍內(nèi)根據(jù)需要來選定長度，以適應(yīng)中心距要求較大的工作條件。結(jié)構(gòu)簡單制造容易，安裝和維修方便，成本較低。傳動方式設(shè)計—皮帶傳動皮帶傳動是一種依靠摩擦21轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件22

由于所設(shè)計的動平衡測量系統(tǒng)待測轉(zhuǎn)子質(zhì)量相對較輕，且皮帶的干擾信號可在后續(xù)對信號進行濾波時濾除，故采用傳動平穩(wěn)，安裝簡單的皮帶傳動。由于所設(shè)計的動平衡測量系統(tǒng)待測轉(zhuǎn)子質(zhì)量相對較23支承的設(shè)計

動平衡機按系統(tǒng)力學(xué)特性的不同分為軟支承和硬支承兩大類。軟支承是指轉(zhuǎn)子的支承系統(tǒng)固有頻率遠低于平衡機轉(zhuǎn)速，這種平衡機的支承剛度小，傳感器檢測的信號與支承振動位移成正比。硬支承則是支承系統(tǒng)固有頻率遠遠高于平衡轉(zhuǎn)速，這種平衡機的支承剛度很大，傳感器檢測出的信號與支承的振動力成正比。支承的設(shè)計動平衡機按系統(tǒng)力學(xué)特性的不同分為軟24

對于硬支承動平衡機，由轉(zhuǎn)子不平衡量帶給支承的動載荷與轉(zhuǎn)速的平方成正比，由它引起支承的振動頻率與轉(zhuǎn)速同頻，振幅與轉(zhuǎn)子不平衡量成正比，且振動的相位和不平衡量相同，所以轉(zhuǎn)子不平衡狀態(tài)可以根據(jù)轉(zhuǎn)子支承是否振動或承受附加動載荷來判斷。該實驗中我們也采取了硬支撐裝置，用2個V形塊支撐軸承轉(zhuǎn)子，如下圖所示：對于硬支承動平衡機，由轉(zhuǎn)子不平衡量帶給支承的25轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件26

在支承處安裝傳感器可將振動信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電量信號，再經(jīng)過信號分析處理和平面分離解算，得出校正面上不平衡量的大小和相位。

在支承處安裝傳感器可將振動信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電27轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型28轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件29轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件30轉(zhuǎn)子動平衡的精度指標(biāo)

目前常用剩余不平衡質(zhì)量在額定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的離心力大小占轉(zhuǎn)子重量的百分比來衡量，不同的旋轉(zhuǎn)機械有不同精度要求，應(yīng)根據(jù)其運行的平穩(wěn)性和經(jīng)濟性要求合理規(guī)劃。本實驗將要完成對軸承轉(zhuǎn)子的建模，并最終測出軸承轉(zhuǎn)子的徑向不平衡量。鑒于軸承轉(zhuǎn)子的剛度及工作環(huán)境，將其視為剛性轉(zhuǎn)子，工作在一階臨界轉(zhuǎn)速以下，動平衡過程中可以忽略其轉(zhuǎn)子撓曲變形。轉(zhuǎn)子動平衡的精度指標(biāo)本實驗將要完成對軸承轉(zhuǎn)子的建模，并最31剛性轉(zhuǎn)子動平衡對于徑寬比葉輪等，可近似地認為其不平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。在此情況下，若其質(zhì)心不在回轉(zhuǎn)軸線上，則當(dāng)其轉(zhuǎn)動時，其偏心質(zhì)量就會產(chǎn)生慣性力，從而在轉(zhuǎn)動副中引起附加動壓力。所謂剛性轉(zhuǎn)子的動平衡，就是利用在剛性轉(zhuǎn)子上加減平衡質(zhì)量的方法，使其質(zhì)心移到回轉(zhuǎn)軸線上，從而使轉(zhuǎn)子的慣性力得以平衡（即慣性力之和為零）的一種平衡措施。的轉(zhuǎn)子，如齒輪、盤形凸輪、帶輪、鏈輪剛性轉(zhuǎn)子動平衡對于徑寬比葉輪等，可近似地認為其不平衡質(zhì)量分布32圖1.動平衡矢量圖解法圖1.動平衡矢量圖解法33

如上圖所示，設(shè)有一轉(zhuǎn)子，具有偏心質(zhì)量m1、m2、m

3及m4，回轉(zhuǎn)半徑分別為r1、r2、r3、r4。當(dāng)此轉(zhuǎn)子以等角速度回轉(zhuǎn)時，各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力分別為為平衡這些離心慣性力，可在此轉(zhuǎn)子上加上平衡質(zhì)量，使它所產(chǎn)生的離心慣性力F與F1、F2、F3、F4相平衡，亦即使式中,r為平衡質(zhì)量的回轉(zhuǎn)半徑對質(zhì)徑積mr產(chǎn)生的不平衡質(zhì)量進行適當(dāng)去重，就完成了剛性轉(zhuǎn)子的動平衡。i=1,2,3,4……如上圖所示，設(shè)有一轉(zhuǎn)子，具有偏心質(zhì)量m34轉(zhuǎn)子振動和轉(zhuǎn)子不平衡量的動力學(xué)關(guān)系

式中，m為轉(zhuǎn)子質(zhì)量，c為支承阻尼系數(shù)，k為支撐剛度x為振動量，M為該處的不平衡量。w為轉(zhuǎn)動角速度。

從平衡原理可知，必須通過一定的測量手段測得兩個校正平面的不平衡量，才能完成轉(zhuǎn)子的動平衡操作。實際上，轉(zhuǎn)子的不平衡量是很難直接測得的，一般通過測量校正面出的振動量計算轉(zhuǎn)子的不平衡量。根據(jù)機械振動理論，轉(zhuǎn)子振動量的幅值相位和不平衡量的幅值相位通過下面的動力學(xué)方程建立聯(lián)系：轉(zhuǎn)子振動和轉(zhuǎn)子不平衡量的動力學(xué)關(guān)系式中，m為轉(zhuǎn)子質(zhì)量，c為35其中：可解得：其中：可解得：36不平衡表示方法不平衡表示方法37不平衡表示方法如下：質(zhì)量M的圓盤，質(zhì)量偏心為e，則不平衡力F=M*e*w*ww——轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度若在半徑r處加質(zhì)量m可以抵消F，則

F=M*e*w*w=m*r*w*w所以M*e=m*r，代表不平衡量大?。ㄖ貜椒eg.mm）。重徑積雖然直接反映不平衡大小，但它與剛體重量有關(guān)，表示不平衡引不平衡表示方法如下：質(zhì)量M的圓盤，質(zhì)量偏心為e，則不平衡力38起振動的程度不方便。因大轉(zhuǎn)子和小轉(zhuǎn)子不平衡量相同，故也用

e=m*r/M；單位g.mm/kg即M.e——絕對平衡量，大小轉(zhuǎn)子不好比較

e——相對平衡量，大小轉(zhuǎn)子便于比較平衡精度等級可用G來表示：

G=e.w/1000起振動的程度不方便。因大轉(zhuǎn)子和小轉(zhuǎn)子不平衡量相同，故也用39動不平衡在完全平衡轉(zhuǎn)子的質(zhì)心所在橫截面上，同時在兩個不同的橫截面上施加兩個大小相等方向相反的力偶不平衡，稱為動不平衡。動不平衡在完全平衡轉(zhuǎn)子的質(zhì)心所在橫截面上，同時在兩個不同的橫40轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件412.剛性轉(zhuǎn)子平衡算法

剛性轉(zhuǎn)子動平衡測試中，轉(zhuǎn)子的動平衡按其外徑D與其跨距L比例的不同，分為單較正面與雙較正面平衡。因而不平衡測量方法分為單平面平衡影響系數(shù)法和雙平面平衡影響系數(shù)法。當(dāng)D/L>5，盤形轉(zhuǎn)子只進行單面平衡；當(dāng)D/L<1，長軸轉(zhuǎn)子采用雙面平衡；當(dāng)1<D/L<5時，轉(zhuǎn)子根據(jù)實際安裝情況決定采用單面或雙面平衡，一般建議采用雙面平衡。2.剛性轉(zhuǎn)子平衡算法剛性轉(zhuǎn)子動平衡測試中，轉(zhuǎn)子的動平衡按其42第5步啟動轉(zhuǎn)子至平衡轉(zhuǎn)速，測試出震動是否符合要求，如果符合要求，則平衡工作可以結(jié)束，否則需要回到第1步繼續(xù)平衡。本測試系統(tǒng)采用單面平衡第5步啟動轉(zhuǎn)子至平衡轉(zhuǎn)速，測試出震動是否符合要求，如果符合要43其中：a，b分別為平面到L,R面的距離其中：a，b分別為平面到L,R面的距離44轉(zhuǎn)子速度測量轉(zhuǎn)子速度測量45轉(zhuǎn)子速度測量作用：轉(zhuǎn)速信號提供相位角的基準(zhǔn)2.測量轉(zhuǎn)子速度轉(zhuǎn)子速度測量作用：轉(zhuǎn)速信號提供相位角2.測量461.轉(zhuǎn)速測量方法分為兩類:直接法和間接法1.1直接法直接觀測機械或者電機的機械運動，測量特定時間內(nèi)機械旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，從而測出機械運動的轉(zhuǎn)速。1.2間接法測量由于機械轉(zhuǎn)動導(dǎo)致其他物理量的變化，從這些物理量的變化與轉(zhuǎn)速的關(guān)系來得到轉(zhuǎn)速。

除了以上兩種方法外，按照測量儀是否與轉(zhuǎn)軸接觸，

可分為：接觸式和非接觸式。由于平衡機要測量滾子的不平衡量，為了避免測量儀與

滾子接觸引起振動信號誤差，導(dǎo)致測量結(jié)果失真，故選

用非接觸式。由于是測量滾子的轉(zhuǎn)速，并且滾子的轉(zhuǎn)速大約為2000rpm

直接法不能滿足要求，故采用間接法。1.轉(zhuǎn)速測量方法1.1直接法直接觀測機械或者電機的機械運472.轉(zhuǎn)速傳感器（

rotationalvelocitytransducer）將旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量輸出的傳感器。轉(zhuǎn)速傳感器屬于間接式測量裝置，可用機械、電氣、磁、光和混合式等方法制造。常用的轉(zhuǎn)速傳感器有光電式、電容式、變磁阻式。2.1光電式轉(zhuǎn)速傳感器光電式轉(zhuǎn)速傳感器分為投射式和反射式兩類。投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的讀數(shù)盤和測量盤有間隔相同的縫隙。測量盤隨被測物體轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一條縫隙，從光源投射到光敏元件（上的光線產(chǎn)生一次明暗變化,光敏元件即輸出電流脈沖信號（如圖）。2.轉(zhuǎn)速傳感器（rotationalvelocityt48反射式光電傳感器在被測轉(zhuǎn)軸上設(shè)有反射記號，由光源發(fā)出的光線通過透鏡和半透膜入射到被測轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，反射記號對投射光點的反射率發(fā)生變化。反射率變大時，反射光線經(jīng)透鏡投射到光敏元件上即發(fā)出一個脈沖信號；反射率變小時，光敏元件無信號。在一定時間內(nèi)對信號計數(shù)便可測出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速值。反射式光電傳感器在被測轉(zhuǎn)軸上設(shè)有反射記號，由光源發(fā)出的光線通492.2電容式轉(zhuǎn)速傳感器電容式傳感器，通過改變電容的大小來改變電量，根據(jù)電容變化原理，可分為：面積變化型和介質(zhì)變化型。變面積式電容傳感器工作原理（如圖3）：轉(zhuǎn)動板與轉(zhuǎn)子固定，以相同角速度運動，轉(zhuǎn)動板的轉(zhuǎn)動使電容發(fā)生改變，從而檢測到R兩端電壓的周期性變化，從而測出轉(zhuǎn)速。2.2電容式轉(zhuǎn)速傳感器電容式傳感器，通過改變電容的大小來改變50利用被測量的變化引起線圈自感或互感細數(shù)的變化，從而導(dǎo)致線圈電感量改變這一物理現(xiàn)象來實現(xiàn)測量。2.3變磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器1.結(jié)構(gòu)簡單：工作中沒有活動電接觸點，因而比電位器工作可靠，壽命長。2.靈敏度高分辨率大：能測出0.01um甚至更小的機械位移變化，能感受小到0.1的微小角度變化，傳感器的輸出信號強，電壓靈敏度一般每一毫米可達數(shù)百毫伏，因此有利于信號的傳輸與放大。3.重復(fù)性好線信度優(yōu)良：在一定位移范圍內(nèi)，輸出特性的線性度好，并且比較穩(wěn)定，高精度的變磁組式傳感器，非線性誤差僅0.1%。4.缺點：存在交流零位信號，不易于動態(tài)測量。特點：利用被測量的變化引起線圈自感或互感細數(shù)的變化，從而導(dǎo)致線圈電51結(jié)合以上三種傳感器的原理或特點，以及平衡機中測量轉(zhuǎn)子速度的兩個作用，作出一下結(jié)論：1.電容式傳感器

無平衡機中要求的基準(zhǔn)功能

外加轉(zhuǎn)動板與轉(zhuǎn)子固定，振動信號失真

變磁阻式傳感器

結(jié)構(gòu)簡單，非接觸式，

但不適用于動態(tài)測試。

3.光電式傳感器

滿足測量轉(zhuǎn)子速度在平衡機中的兩點作用，

輸出電壓信號，易于處理。3

傳感器確定綜上，選擇光電式傳感器結(jié)合以上三種傳感器的原理或特點，以及平衡機中測量轉(zhuǎn)子速度的兩524.后處理測量簡圖如右圖：光電式傳感器得到的是周期性的脈沖信號，先利用傅里葉變換得到頻域信號，求出相應(yīng)振幅最大值的頻率，即可得到轉(zhuǎn)速。4.后處理測量簡圖如右圖：光電式傳感器得到的是53轉(zhuǎn)子不平衡量測試1-課件54振動傳感器的選擇振動傳感器的選擇55

在工程振動測試領(lǐng)域中，測試手段與方法多種多樣:機械式測量方法，光學(xué)式測量方法，電測方法。其中電測方法測量精度高，頻率高，是目前應(yīng)用得最廣泛的測量方法。。電測方法是將工程振動的參量轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)電子線路放大后顯示和記錄。電測法的要點在于先將機械振動量轉(zhuǎn)換為電量（電動勢、電荷、及其它電量），然后再對電量進行測量，從而得到所要測量的機械量。

在工程振動測試領(lǐng)域中，測試手段與方法多種多樣:56

傳感器的選用原則一般考慮6點：靈敏度響應(yīng)特性線性范圍穩(wěn)定性精確度測量方式傳感器的選用原則一般考慮6點：57

對于動平衡測試來說，有兩點非常重要：一是振動信號的獲取，一是基準(zhǔn)信號的獲取。在本設(shè)計中選用了壓電式加速度傳感器獲取振動信號，光電傳感器獲取基準(zhǔn)信號。對于動平衡測試來說，有兩點非常重要：一是振動信號的獲取，一58

按機電變換原理分：電動式、壓電式、電渦流式、電感式、電容式、電阻式、光電式；按所測機械量分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、應(yīng)變傳感器、扭振傳感器、扭矩傳感器。按機電變換原理分：電動式、壓電式、電渦流式、電感式、電容式59

為了適應(yīng)不同的實際應(yīng)用場合，測試系統(tǒng)選用了3種振動傳感器，包括壓電式加速度傳感器、電磁式速度傳感器和電渦流位移傳感器；另一類是轉(zhuǎn)速傳感器，使用中也選用了2種，包括光電式轉(zhuǎn)速傳感器和電渦流轉(zhuǎn)速傳感器。為了適應(yīng)不同的實際應(yīng)用場合，測試系統(tǒng)選用了3種振動傳感器，60壓電式加速度傳感器

測量時，通過基座底部的螺孔將傳感器與試件剛性連接，傳感器感受與試件相同頻率的振動。質(zhì)量塊以正比于加速度的交變力作用在壓電元件上，壓電元件的兩個表面就有電荷產(chǎn)生，其電荷量與作用力成正比，即與試件的加速度成正比。1.工作原理

2.結(jié)構(gòu)形式：

分為壓縮型、剪切型和組合型壓電式加速度傳感器

測量時，通過基座底部的1.工作原理61

壓電式加速度傳感器具有工作頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、體積小等特點受外界干擾小以及壓電材料受力自產(chǎn)生電荷信號不需要任何外界電源等特點。適應(yīng)于硬支承動平衡機。壓電式加速度傳感器具有工作頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)62

壓電式加速度傳感器的輸出電荷與輸入加速度呈線性關(guān)系，可用于加速度不失真測量。和電磁式速度傳感器相比，這種壓電式傳感器具有很高的自振頻率和很高的靈敏度。可以使它后面的測量線路的總的放大增益減小，放大器也易設(shè)計的穩(wěn)定、可靠。壓電式加速度傳感器的輸出電荷與輸入加速度呈線性關(guān)系，可用于63

缺點是靈敏度受預(yù)應(yīng)力大小、濕度、溫度影響，輸出阻抗太高，噪聲較大，信噪比不高，低頻特性差，因此只能在轉(zhuǎn)速較高的平衡機上應(yīng)用。若轉(zhuǎn)速降低，其輸出信號將隨w2的速率下降。其質(zhì)量塊的相對位移y(t)與殼體加速度之間的頻響函數(shù)和幅頻特性分別為：缺點是靈敏度受預(yù)應(yīng)力大小、濕度、溫度影響，輸出阻抗太高，噪64

65

設(shè)彈簧的彈性系數(shù)為K，則壓電晶體上承受的動態(tài)力(不含靜態(tài)時彈簧的預(yù)緊力)為：’F(t)=KyC(t)設(shè)壓電晶體的壓電常數(shù)為Cq，得壓電式加速度傳感器的輸出電荷：Q(t)=CqF(t)=CqKy(t)設(shè)彈簧的彈性系數(shù)為K，則壓電晶體上承受的動態(tài)力(不含靜態(tài)時66由式可知，當(dāng)w《wn時，壓電式加速度傳感器的輸出電荷與輸入加速度呈線性關(guān)系，可用于加速度不失真測量。壓電式加速度傳感器體積小、重量輕、靈敏度高、工作頻率范圍寬，本文主要將其用于現(xiàn)場動平衡由式可知，當(dāng)w《wn時，壓電式加速度傳感器的輸出電荷與輸入67

安裝位置

安裝位置68為了獲得準(zhǔn)確的測試結(jié)果，通常希望將平衡轉(zhuǎn)速選擇在振幅和相位都比較穩(wěn)定的那個狀態(tài)，一旦轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，就必須保證多次測量應(yīng)在同一個轉(zhuǎn)速下進行。在大多數(shù)情況下，總是選擇在工作轉(zhuǎn)速下進行。為了獲得準(zhǔn)確的測試結(jié)果，通常希望將平衡轉(zhuǎn)速選擇在振幅和相位都69電荷放大電路電荷放大電路70由于振動信號的選取是利用的壓電式加速度傳感器，則可以選擇電荷放大器來作為前置放大電路。電荷放大器可配接壓電式加速度傳感器。由于壓電式加速度傳感器是將機械量轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其正比的微弱電荷Q，而且輸出的阻抗極高，而電荷放大器的電荷變換級即可以將電荷變換成為與其成正比的電壓，可以將高輸出阻抗變成低輸出阻抗，從而可以滿足信號的放大要求。由于振動信號的選取是利用的壓電式加速度傳感器，則可以選擇電荷71電荷放大器電路電荷放大器電路72由于電荷放大器是用于放大來自壓電器件的電荷信號放大電路。這類放大電路的信號源的內(nèi)阻抗極高，同時其電荷信號又很微弱，信號源形成的電流僅為pA級，因而要求電荷放大器具有除極高的輸入電阻外，還應(yīng)有極低的偏置電流，否則當(dāng)放大器的偏置電流與信號電流接近時，信號可能被偏置電流所淹沒，而不可以實現(xiàn)正常放大。根據(jù)以上對放大器的要求，可以選擇美國AD公司的AD823芯片。AD823芯片除了在阻抗以及偏置電流上滿足要求外，在驅(qū)動容性負載時，還具有優(yōu)良的限額為高頻率負載驅(qū)動能力。由于電荷放大器是用于放大來自壓電器件的電荷信號放大電路。這類73在設(shè)置的電荷放大電路中，其中C2，C3，C6,C7是對正負12V的電源進行去耦，可以減少外界對運放的干擾。為了保護運放，在運放的反相端串接了電阻R2,而為了避免R2與AD832輸入電容形成另一極點而使運放產(chǎn)生自激震蕩，則在R2上并聯(lián)了C4進行相位補償。C5的作用是隔離掉壓電的零漂。其中Cf是反饋電容,Rf是反饋電阻。電荷變換級的輸出電壓為Q/Cf，本放大電路的Cf是101，則輸出電壓U0=10*QmV。在設(shè)置的電荷放大電路中，其中C2，C3，C6,C7是對正負174

信號采集及預(yù)處理

信號采集及預(yù)處理

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連續(xù)時間信號離散時間信號采樣內(nèi)插

連續(xù)時間離散時間采樣內(nèi)插76

濾波器基本參數(shù)

1)截止頻率fc：fc跟信號的頻率有關(guān)，一般為采樣頻率的0.5倍2)紋波幅度d（幅值平坦度）：繞幅頻特性均值A(chǔ)0波動值，d與A0相比越小越好3)帶寬B和品質(zhì)因數(shù)Q（分辨率）：Q值越大，濾波器的分辨力越高。4)倍頻程選擇性W：反應(yīng)幅頻特性衰減的快慢，衰減越快（即W值越大），濾波器的選擇性越好。

濾波器基本參數(shù)

1)截止頻率fc：fc跟信號的頻率有關(guān)，一77

濾波器

壓電加速度傳感器的幅頻特性的高頻段有一個很高的共振峰，能夠嚴重的引起高頻噪聲，對輸入信號產(chǎn)生失真和干擾，此外低頻信號甚至直流信號也會對振動信號有所干擾。所以，在電路用設(shè)計中選擇的是RC有源帶通濾波器。濾波電路是由一個二階高通濾波器和一個二階低通濾波器級聯(lián)而成。高通部分主要是為了濾掉一些低頻干擾以及直流電，低通部分則是要濾掉高頻信號，具體頻段可根據(jù)轉(zhuǎn)子實際旋轉(zhuǎn)頻率對電阻、電容大小選取而定。

濾波器

壓電加速度傳感器的幅頻特性的高頻段有一個很高的共振78濾波器RC有源帶通濾波器電路圖濾波器RC有源帶通濾波器電路圖79采樣定理：

為保證采樣后信號能真實地保留原始模擬信號信息，信號采樣頻率必須至少為原信號中最高頻率成分的2倍。工程實際中采樣頻率通常大于信號中最高頻率成分的3到5倍。

Fs＞2Fmax

采樣定理：

為保證采樣后信號能真實地保留原始模擬信80數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)的架構(gòu)形式1.多路分時采樣該系統(tǒng)特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，分時采樣，但采樣速度低。數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)的架構(gòu)形式1.多路分時采樣81數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)的架構(gòu)形式2.同步采樣（并行采樣）系統(tǒng)特點：可鎖存同一時刻信號，且同時轉(zhuǎn)換信號，鎖存與轉(zhuǎn)化同步，實現(xiàn)零相位差，但硬件龐大，成本高。數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)的架構(gòu)形式2.同步采樣（并行采樣）82