Типовой аналоговый виброизмерительный тракт

Основные технические характеристики виброизмерительной аппаратуры определяется двумя основными параметрами измеряемого сигнала - его частотным и динамическим диапазонами, обеспечивающими передачу необходимой информации о состоянии контролируемого объекта. Частотный диапазон вибрации бытовых машин достаточно широк - от нескольких Гц до десятков кГц, однако для диагностики информативный диапазон гораздо уже.

Нижняя граница этого диапазона определяется способом крепления исследуемой колебательной системы к корпусу бытовой машины и совпадает с собственной частотой ее колебаний на виброизоляторах. При жестком креплении системы к корпусу нижняя граница частотного диапазона выбирается исходя из конкретных задач и возможностей разделения источников вибрации бытовой машины.

Верхняя граница частотного диапазона измеряемой вибрации определяется из возможности разделения случайных и гармонических составляющих ее спектра. Для электромеханических систем характерно преобладание случайной составляющей спектра над дискретной в диапазоне частот выше 10 кГц.

Таким образом, для измерения вибрации электромеханических систем достаточно частотного диапазона от нескольких Гц до 15 кГц.

Динамический диапазон уровней измеряемой вибрации определяется отношением максимальной амплитуды измеряемого сигнала к минимальной амплитуде выделяемой составляющей сигнала. Максимальная величина динамического диапазона достигает порядка 10⁴ - 10⁵.

Простейший аналоговый тракт для измерения вибрации состоит из вибропреобразователя (акселерометра), предварительного усилителя, набора фильтров и устройства индикации.

Рис. 3.6. Простейший типовой аналоговый тракт для измерения вибрации :

1. Вибропреобразователь;

2. Предварительный усилитель - ПУ;

3. Набор фильтров с полосами пропускания Df₁, Df₁,...,Df_n.;

4. Коммутатор фильтров;

5. Индикатор или монитор.

Поясним назначение составляющих тракт приборов, особенно вибропреобразователей.

Вибропреоразователь, датчик вибрации, предназначен для преобразования энергии механических колебаний объекта (машины, среды и т.д.) в энергию электрических колебаний для последующего анализа уже электрического образа сигнала вибрации. По принципу работы преобразователи делят на генераторные, т.е. не требующие специальных источников питания, и параметрические, в которых колебания изменяют какой-либо параметр электрической цепи с источником постоянного тока или напряжение (например сопротивление, емкость, индуктивность). В технике измерения вибрации электромеханических систем наибольшее применение нашли пьезоэлектрические преобразователи ускорения (акселерометры), как имеющие широкий рабочий диапазон частот, надежную простую конструкцию, небольшую массу и габариты, низкую чувствительность к магнитным полям, нагреву, высокую ударопрочность. Типовая конструкция такого датчика представлена на рис.3.7.

Рис. 3.7. Конструкция пьезоэлектрического акселерометра.

Колебания основания передаются пьезоэлементам зажатым между основанием и инерционной массой и вызывают появление на их обкладках электрического заряда, который стекает на разъем датчика.

Предел частотного диапазона датчика ограничивается не только его собственной частотой, но и способом крепления к контролируемому объекту, определяющим частоту резонанса.

На рис. 3.8 а, б, в приведены амплитудно-частотные характеристики акселерометра с собственной частотой 30 кГц при его креплении на стальной шпильке (а), на постоянном магните (б) и на ручном щупе (в). Резонанс щупа находится на частотах около 1 кГц, а значит рабочий диапазон датчика снижается до 500-800 Гц. Резонанс магнита зависит от состояния поверхности объекта и конструкции магнита и находится в зоне от 2 до 8 кГц. В случае крепления датчика стальной шпилькой можно проводить измерение в диапазоне до 10 кГц.

а)

б)

Поиск по сайту: