扭振测量仪低速性能的改进

　　1　前言

　　在内燃机轴系的扭振测量中常使用非接触式扭振测量仪,其特点是使用简易,测量精度高,反应速度快。但是,目前常见的非接触式扭振测量仪的可测速范围在200~10000r/min范围内,不适于工作转速在50~200r/min范围内的大型低速船用柴油机轴系的扭振测量工作。为了提高低速柴油机轴系扭振测量的精度,发挥非接触式测量的优点,需对非接触式扭振测量仪进行低速性能改进,使其兼有能精确地测量工作转速在50~200r/min范围内的大型低速柴油机轴系的扭振特性。

　　本文主要描述非接触式扭振测量仪采用光电传感器后,对其检测电路的分析、改进和实验测试。

　　2　非接触式扭振测量仪的分析与改进

　　非接触式扭振测量仪通常采用调频原理,主要由磁电传感器和检测电路两部分组成。其中磁电传感器的频响范围为0~2000Hz,对于低于10Hz的测量特性适用性较差;而光电传感器对低频测量响应较好,且无下限截止频率,是本改进考虑的目标。将扭振测量仪中的磁电式传感器替换为光电传感器,采用光电技术取振后,作为扭振测量仪主体的检测电路,其频响范围必须与其相适应,方能解决在低频下的测量问题。

　　在某扭振测量仪的检测电路中设有二阶高通滤波器,如图1所示。

　　其下限截止频率为:

　　由于该二阶高通滤器的下限截止频率为4·78Hz,限制了扭振测量仪检测电路对低速范围扭振信号的测量。为了能够实现对工作转速在50~200r/min范围内的大型低速船用柴油机的扭振进行非接触式测量,扭振测量仪检测电路所通过的通带下限应趋于零,因此可在扭振测量电路中短路去掉二阶高通滤波器,使其下限截止频率降低。

　　去掉二阶高通滤波器后,一方面,扭振测量电路能够测量到低频扭振信号,另一方面,原二阶高通滤波器后的隔直电容的容抗增大,扭振信号经过此处将产生较大的电压降,影响电路的正常工作。因此,为保证去掉二阶高通滤波器后,扭振测量电路仍能正常工作,应加大隔直电容的数值,以限制其容抗的增大。由于隔直电容的数值会影响其后积分电路的时间常数,所以隔直电容的数值不能增加过大,其增加的数值应在能保证低速扭振测量的前提下取较小值。

　　3　扭振测量电路的改进实验研究

　　为了验证改进后的扭振测量电路和选取合适的隔直电容的数值,在NZJ-1型扭振校验台上,调节扭振振幅α为0·75°的条件下,进行了几种实验方案对比。

　　实验结果如表1所示。

　　(1)GD-1:光电取振+原扭振仪检测电路