基于耦合源误差分析的转子振动信号识别方法

转子振动信号实时监测是保障旋转机械健康运行的关键,转子圆度误差和电涡流位移传感器误差的耦合源误差在以往的研究和振动监测中很少考虑,使得转子振动信号有一定的失真,甚至会引起误判。以实际转子为例,提出了圆度误差测量表达式;测量和分析了两种常用电涡流位移传感器的误差,利用傅里叶拟合方法构建了圆度误差和电涡流位移传感器耦合源误差表达式,建立了耦合源误差与转子振动信号之间的映射关系。提出了点-点法、平均值法与最大值法3种转子振动信号识别方法,3种方法都能有效识别转子振动信号,其中点-点法最精确,识别误差占比约20%;平均值法计算简便,识别误差占比约10%;最大值法偏保守,但可有效避免误判,识别误差占比约32%。     

基于电涡流位移传感器列车行驶速度在线测量的方法

电涡流传感器是基于电涡流效应,将非电量转换为线圈阻抗的变化进行测量的。它具有体积小、灵敏度高、动态响应快和非接触测量等优点,目前广泛应用于电力、石化、机械、冶金等行业。本文提出一种基于电涡流位移传感器在线测量列车行驶速度的方法。通过对电涡流位移传感器输出原始脉冲信号处理,最后得到当车轮经过测量装置时只捕获到唯一的信号,根据两个电涡流位移传感器信号上升沿计算得到列车的行驶速度。     

涡流式转速测量传感器

卫星姿控反作用飞轮的控制系统,要求对飞轮转速进行精确的测量,并给星载计算机提供反馈信号。我们研制的涡流转速测量传感器,基于通以高频电流的线圈附近产生高频磁场,当有金属导体靠近这个线圈端部时,将感生电涡流。又由于电涡流的作用使线圈的Q值下降这一基本物理现象,经过电子线路以得到与飞轮转速相对应的方波信号。涡流式传感器具有灵敏度高、结构简单、抗干扰性强。安装调整方便、体积小、重量轻等优点。     

同一振源驱动多路传感器的电路设计

针对目前磁悬浮转子位移测量时所面临的问题,设计采用了同一振源驱动多路电涡流位移传感器方案,实现对多传感器位移信号进行同步采样。该信号处理电路中包含了高稳振荡源的设计、检波电路的设计、滤波电路的设计以及采样保持电路的设计等。实验表明,该方案信号稳定,效果好。     

汽轮发电机组转子瞬时转速测量中径向振动补偿装置设计

汽轮发电机组是复杂的旋转机械系统,轴系的瞬时转速是反映其工作状态的重要基础参数。本文以转速敏感模块中最常用的测速齿轮-电涡流传感器为例,建立传感器输出模型,研究了转子径向振动对传感器输出特性的影响,在此基础上设计了补偿装置,并进行了实验研究。通过对结果的时域及频域分析表明,合成后的输出信号中基本抑制了径向振动对电涡流传感器的输出信号的影响。     

电涡流传感器的脉冲激励与双参数检测

采用矩形脉冲作为激励信号,对电涡流传感器在位移检测过程中谐振频率及谐振阻尼的变化情况进行了研究分析.建立了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心芯片的检测系统,用于产生所需要的矩形脉冲激励信号以及对传感器响应信号的欠采样.利用8 mm直径的电涡流线圈,对0～10 mm范围内碳钢目标靶的位移响应特性进行了测量,借助短时傅里叶变换分析了响应信号中频率成分的分布情况,同时获得了谐振频率及谐振阻尼的测量值.验证了通过脉冲激励同时获取电涡流传感器双参数检测的可行性.为研制基于电涡流效应的位移传感器及无损探伤传感器提供了一种新思路.     

QH8500系列电涡流传感器

１概述 在高速旋转机械振动研究和运行参数测量过程中,非接触测量方法与接触式测量方法相比,能更准确地搜集到转子振动状况的各种参数,与其它类型的位移传感器相比,电涡流传感器具有测量范围宽,抗干扰能力强,不受油污等介质影响,结构简单等优点。因此在大型旋转机械状态临测与故障诊断中得到了广泛的应用。它的主要应用场合有： 轴转速测量 轴位移测量 轴振动和轴的轨迹测量 轴对中测量 轴偏心测量 差胀测量 差胀测量 转子动平衡 轴承油膜厚度测量２工作原理 电涡流传感器采用的是感应电涡流原理,当带有高频电流的线圈靠近被测金属…     

电涡流法测量涡旋压缩机轴向间隙的可行性试验研究

介绍了电涡流法测量位移的基本原理和性能,设计了静态校正系统,对电涡流位移传感器进行了静态特性测试,并对不同测试材料的输出特性进行了试验对比。用设计的动态测试平台模拟涡旋压缩机中形成轴向间隙的动静盘间的实际运动情况,利用基于虚拟仪器技术的数据采集系统记录数据波形。试验结果表明,电涡流位移传感器静态和动态性能好、灵敏度高、输出信号强,能满足涡旋压缩机轴向间隙小位移量的测量要求,输出波形信号频率能精确反映压缩机的转速变化情况。指出了传感器用于涡旋压缩机实际测量时的安装要点。     

多路振动信号的伪同步采样及其在转子动平衡中的应用

对转子系统进行动平衡的关键在于对振动信号的整周期采样。给出了一种整周期采样的软件实现方法。对鉴相信号与振动信号进行同步采样，而对振动信号的整周期截取则利用软件实现。其优点在于可利用通用数据采集卡实现整周期采样。实验结果表明：这种方法可有效满足转子振动信号处理对信号采样的要求。     

转子磁通量超标对振动的干扰影响研究

针对某炼油项目中蜡油加氢汽轮机在单机试车过程中驱动端轴振动超标、停机检查时发现静态电跳量过大等问题,对该机组单机试运行时的振动频谱图和轴心轨迹图进行了判断分析,并采用大头针吸附方式对该转子进行了磁性检查,确认转子被磁化。然后通过磁感效应理论分析,进一步对电涡流传感器的工作原理、磁通量对电涡流传感器的信号干扰以及电涡流传感器与被测金属体有无磁性的关系等进行了分析研究,并建立了实验模型,模拟实验和结合实际工程应用进行论证。研究结果表明,当汽轮机转子磁通量超过API Std 612低于3高斯的标准要求时,磁通量会对该点的径向振动产生较大的信号干扰影响,采取消磁滚压再消磁的对策措施,可解决这个难题,并对类似问题具有参考意义。     

Dynamic properties of measuring circuits applied to frequency output transducers

Frequency output measuring transducers transform the measured quantity x into the frequency f or the period T of the output signal. Frequency is usually measured by counting the number of pulses produced by the output voltage during a constant counting time t_c, long enough to minimize a random error. The period is measured by counting the pulses of a reference oscillator in the varying time equal to N periods of the transducer's output signal. Considering the dynamic properties of both measuring chains one may conclude that averaging of the measured occurs, and in order to calculate the dynamic error, an averaging transducer ought to be taken as a reference. The paper indicates that under dynamic conditions the frequency measuring chain may be treated as a really averaging one, the period measuring chain only as an approximately averaging one, and in both cases averaging is not sufficient to eliminate the aliasing error of the sampling procedure. A method for accelerating the measurement and then avoiding the aliasing error is the “one-period method” considered in the paper. The averaging error and delay error of this method are considered in detail, under the assumption that a parameter-controlled oscillator is used as an element of the measuring chain.     

齿轮传动误差的精密测量

介绍一种齿轮传动系统传动误差的精密测量方法。通过采用磁栅分度空间信号测量整数栅距角位移;采用高频脉冲插补法实时标定转速,测量非整数栅距角位移;采用二次曲线拟合方法减小转速波动的影响,从而可实现任意传动比齿轮传动误差的高分辨率精密测量     

基于角域AR模型滤波的滚动轴承故障诊断

在齿轮噪源存在的变转速滚动轴承故障诊断过程中,因混合信号中转频分量相对较小,使得基于时频表达的阶比跟踪技术受到限制。虽然基于故障特征频率的角域重采样能提取轴承的故障特征,但这种算法不能确定故障位置,而且可能会出现误判。针对这一问题,提出了基于角域自回归(auto regressive,简称AR)模型滤波的处理方法。该方法利用线调频小波路径追踪算法从降采样处理的混合信号中提取齿轮瞬时啮合频率趋势线并估计转速,根据估计转速信息对原混合信号进行等角度重采样,获得了角域信号。利用角域信号中齿轮啮合振动成分具有周期性的特点,使用AR模型对其滤波,并且对滤波后信号进行包络阶比分析,完成故障判断。通过处理仿真信号和实验信号,验证了该方法不仅能有效地去除齿轮噪声,并且可以判断轴承故障位置。     

A sensing and actuating transducer for measuring point impedance to moment

In dynamic testing of structures, rotational frequency response functions have been less utilized than its linear counterparts because no suitable moment generators and sensors for measuring moments and rotational motions are available. In this paper, a method and a new transducer for measuring point rotational impedance of structure is reported. The transducer contains two PZT bimorph cantilevers symmetrically attached to a solid base which is affixed to the measuring point of test structure. When the bimorph cantilevers are excited to vibrate out of phase with ac power, the transducer exerts a sinusoidal moment to the structure. To let the transducer measure rotational impedance simultaneously, a transducer model called “transduction matrix” is exploited. The matrix quantitatively relates the input voltage and current and the output moment and rotational velocity. Once the matrix is identified via tests and/or numerical simulation, the mechanical impedance at the output port can be evaluated from the electrical impedance measured at the input port of the transducer. To validate, the rotational impedance at a point of a beam was detected by the transducer and calculated by a finite element model. Comparisons of the results show that the proposed transducer fulfills the aimed measurement accurately.     

基于位移信号的磁悬浮飞轮转速估计

针对测速传感器故障情况下磁悬浮飞轮不平衡振动抑制所需的高精度的转速信息的提取,提出了一种通过预先提取转子位移信号和转速信号构建BP神经网络模型,从而通过位移信号实时估计转速的方法;通过MATLAB/Simulink构建了磁悬浮飞轮系统模型,以仿真得到的位移和转速数据训练出一个神经网络模块,以此实时估计转速,得到恒速和变速两种情形下的转速估计结果,并与测速传感器获得的转速进行比较。仿真和实验结果证明,该转速估计方法在恒速和变速时均估计效果良好,实验估计误差不超过20 r/min。     

基于虚拟示波器的涡流应力测量装置研制

为将涡流阻抗法应用于金属构件应力的快速测量,基于改进的矢量伏安法,采用虚拟示波器技术,研制出一套测量参数可控的便携式阻抗测量装置。实验测试了信号平均次数、电路采样电阻等对涡流传感器阻抗-频率特性曲线测量精度的影响规律,在优化参数条件下,研制的阻抗测量装置与Agilent 4294a的测试结果较为一致,相对偏差在±5%范围。将便携式装置应用于金属杆件的涡流应力测量:先后对45号钢杆和LY12铝合金直杆进行拉伸实验,测量粘贴于直杆上涡流传感器的阻抗变化,回归分析得到阻抗变化率与拉力的直线拟合方程(拟合优度大于0.9)。实验结果表明,基于虚拟示波器的阻抗测量装置可以基于涡流测力原理,实现金属构件应力的快速、有效测量。     

源于温度的电涡流传感器交叉敏感的补偿

文中在分析了高温差环境造成电涡流传感器交叉敏感的机理的基础上,以电涡流传感器在测量液态金属的电阻率过程中所出现的问题为例,提出了若干相应的补偿措施。     

自励式电磁涡流联轴器调速性能研究

针对永磁涡流联轴器调速结构复杂的问题,结合自励发电和涡流传动技术,提出一种新型自励式电磁涡流联轴器结构。通过建立自励发电和电涡流传动两部分的电磁场有限元数值模型,研究了自励式电磁涡流联轴器的发电特性和传动特性。通过对转速差、导体层和气隙长度对传动力矩影响的分析可以看出：转速差较小时,导体层选择电导率高的材料可以得到较大的力矩;铜层厚度由1mm增大到9mm时,传动力矩先增大后减小,在铜层厚度为5mm时达到最大;传动力矩随气隙长度增大而减小。