利用虚拟仪器实现动平衡相位测试的两种方法研究

　　1　引言

　　在造成旋转机械异常状态的各种原因中,失衡所占的比重是最大的,一般情况下约占30%,在高速旋转机械中所占的比重更大。所以,正确校正失衡是 一项非常重要的实用技术。动平衡机是教学实验、工程测试中的重要设备,它专用于对转子不平衡的测试,能够比较准确迅速地测出工件的不平衡量大小和该不平衡 量在工件上的角度位置。以前的老式机一般为瓦特表或闪频法等测量系统。如今在电子技术的基础上,由于计算机的广泛应用,使动平衡的研究更加深入。因此为原 有设备开发计算机辅助测量系统,能以较低的成本取得较好的测量效果。

　　转子动平衡的关键是提取转子不平衡振动的振幅与相位。对于硬支撑动平衡机的不平衡量大小的测定较简单(平面分离),因此笔者在针对硬支撑平衡机开发测试系统中,提出了用虚拟仪器Labview实现对转子动平衡相位测试的两种方法研究[1]。

　　2　虚拟仪器

　　Labview是美国国家仪器公司(National Instruments)研制的虚拟仪器图形编程语言,它有1个高效快速的图形化开发环境,编程简单,特别适合于数据采集和控制、数据分析以及数据表达 等。在数据采集方面。Labview整合了诸如满足GPIB、VXI、PXI以及数据采集板等硬件通讯的全部功能,还提供调用动态连接库以及地址操作等功 能。

　　虚拟仪器的应用,对机械参量测试技术提供了良好的设计途径,简单的编程环境可支持各种测试系统,实现众多的仪器功能,其应用前景广阔。

　　3　虚拟仪器实现的波形测相法

　　3.1　原理

　　不平衡在振动特征上的主要表现为:在转子的径向测点上,振动具有明显的工频特征;其振动波形表现为较完整的正弦波;振动相位具有较好的重复性。 因此,振动传感器输出的信号由信号调整电路(放大滤波)通过数据采集板进入工控机,当经过数字滤波以及利用代数插值方法可得到较理想的正弦波。

　　基准信号是通过光电传感器检测转子旋转时贴在上面的固定标签。从而得到较窄的方波信号。同一周期内(1转)方波的上升沿与振动信号最大峰值相位 差Φ即为转子不平衡量距离基准相位标记的差值,如图1所示。因此相位差Φ可以通过在波形测量同一周期内方波的上升沿与振动波形最大峰值之间距离t,以及振 动波形整周期长度T来得到。即Φ=t/T×2π。

　　3.2　实现

　　由Labview驱动数据采集卡将采集进来信号预处理好通过在Labview的波形显示控件上同屏显示振动信号和基准信号的波形,只需测量出距离值t和T即可,如图2。