构建一振动测试系统方案:
- 选用合理的试验方法,对某机床进行频率响应试验;
• 对机床某部位振动的振幅和频率实现在线监测。
此测试系统应该是一个动态,接触式测量系统;依据采集的信号在测量系统中的传递情况可知系统不需要反馈通道,故选择为开环测量系统。 据以上初步分析,构建的振动测试系统结构如下:
被测对象——传感器——调理电路——数据采集————计算机
被测对象:出于构建系统的目的——获取振动引起的振幅和频率的数据,以普通机床为例可以选择其振动较为明显的部位——主轴箱(此时机床为启动运行状态)。
传感器:(作用为感受被测量的大小并输出与之对应的可用信号)选择压电式加速度传感器(其固有频率 75~500kHz,机床一般是2~3 kHz;传感器的输出电荷语作用力成正比,即与被测对象的加速度成正比:Q=dma——d为压电系数,m为质量块的质量,a为加速度); 测量范围 :0.001~800MPa 灵敏度 : 0.2~1000PC/MPa , 工作温度: -196~+200℃ 。安装方式采用磁钢吸附(方便,牢固,温度稳定性佳,可靠),选择平整光洁且安装面积大于传感器安装底面。
调理电路:将传感器输出的电荷通过选择电荷放大器(原因在于输出电压仅与传感器的电荷量及反馈电容有关,无需考虑电缆的电容,方便远距离测试),对传感器输出的电压模拟信号进行放大,滤波。
数据采集(卡):将模拟信号进行A/D转换为数字信号,并实现数据采集功能的计算机扩展卡,将信号调理后的模拟信号变成数字信号通过各种接口接触显示设备(此处为计算机)。
信号分析处理:利用数字信号处理器对其进行数字信号处理(此处为变换域分析——频域变换)。
数据显示结果:借助于各种电脑软件(如LabVIEW)将数据采集系统获取的数据以振幅和频率的形式显示出来,以便完成监视,控制或分析等的后续目的;
读取存储测量结果:除读取当时测量的频率,还可以获取之前频率数值,实现在线监测。
计算机:利用电脑软件对数字信号进行分析处理,并显示出以幅值为纵坐标,以频率为横坐标的二维曲线。
依据以上叙述,先建立振动测试系统结构图如下:
机床某个被测部位——压电式加速度传感器——电缆传输——电荷放大器——数据采集卡——信号分析处理——计算机(兼有储存功能,配有外部电源)