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回转轴振动测控实验系统的设计摘要:本文研究了回转轴振动测控实验系统的设计,通过在主轴上安装多相电磁式制动器,利用设备状态监测和故障诊断系统能及时发现主轴早期异常振动,有效的保证设备的可靠运行。
关键词:回转轴振动测控实验系统振动问题一直是机械动力学研究的热门话题。
转轴是组成回转机器的重要零部件,既传递弯矩又传递转矩,容易引起多种振动,其振动问题是不容忽视的。
主轴振动测控实验系统是针对回转轴主动控制而设计的,是基于LabVIEW的转子测控实验系统。
通过在实验系统上运行电磁式控制器和仿真实验,系统采集主轴振动异常信号,通过控制装置实现对转子运行的振动故障进行控制操作。
1 主轴振动测控实验系统的组成和原理主轴振动测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。
测试过程中传感器把现场的机组的振动转变成电信号,然后传输给中间变换装置;中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行计算,再将处理结果以电信号或数字信号的方式传输给显示记录装置,最后由显示记录装置将测量结果显示出来,提供给观察者或其他自动控制装置。
主轴控制部分的核心是电磁式制动器。
它由将多块小电磁式制动器组合而成,制动器分别安装在主轴和支座上。
整个体系结构分为被测信号、采集卡、主程序三个部分。
(1)被测信号。
回转轴的监控量一般是振动信号、加速度信号、轴心轨迹和转速信号。
(2)采集卡。
采用美国国家仪器公司的PXI-6251综合采集卡。
(3)主程序。
包含采集、分析程序和控制程序。
采集、分析程序主要是测量故障信号,再向控制程序发送控制指令,最后由控制程序发出模拟控制信号到电磁式制动器,实现对轴的控制。
图1是基于虚拟仪器的测控体系的总体结构图。
2 回转轴振动测控实验系统的硬件参数一般来说,振动测试与分析系统由两大部分组成。
一部分为传感器测量系统,它包括各种振动传感器,温度、压力传感器及其有关测量部。
另一部分即为测量数据采集、显示、处理及分析系统,也就是虚拟仪器的部分。
DHRMT单跨教学转子实验台使用说明书江苏东华测试技术股份有限公司目录第一章转子台系统说明 (1)1.1 产品简介 (1)1.2 系统组成和技术指标 (1)1.3 零部件安装 (2)1.4 运输与存放 (4)1.5 维护与保养 (4)第二章转子台控制器使用说明 (5)2.1 概述 (5)2.2 功能说明 (5)2.3 参考操作流程 (7)2.4 保护状态说明 (8)2.5 转子台控制器及电机使用的注意事项 (8)第三章动态信号采集仪与分析软件的介绍 (11)3.1 动态信号采集分析仪 (11)3.2 分析软件介绍 (11)第四章单跨转子台实验 (14)实验一转轴的径向振动测量 (14)实验二旋转机械振动相位的检测 (21)实验三转轴的轴心轨迹、轴心位置测定 (24)实验四转子级联图及时间瀑布图 (28)实验五转速跟踪整周期采样、阶次分析 (32)实验六转轴启停机的波特图、极坐标图 (36)实验七转轴的临界转速测量 (39)实验八影响系数法进行单面转子动平衡 (42)实验九影响系数法进行双面转子动平衡 (48)实验十转子不平衡的故障机理研究与诊断 (50)实验十一转子不对中的故障机理研究与诊断 (59)实验十二转子动静件摩擦的故障机理研究与诊断 (70)实验十三油膜轴承的故障机理与诊断 (78)第一章转子台系统说明1.1 产品简介DHRMT教学转子实验台是本公司针对高等院校及科研院所中转子动力学及相关课程开发的。
该教学转子实验台结构简单，操作方便，性能稳定。
可以模拟转子系统的各种运行状态（包括瞬态起停机机过程，稳态工况运行）和多种典型故障，和本公司开发的数采仪器和分析软件配套使用，形成一个多用途，综合型的实验系统平台，为从事转子动力学及相关课程研究的研究人员提供了一个良好的实验分析条件。
1.2 系统组成和技术指标本转子试验台采用高性能的调速电机，通过联轴节将电机和转轴连接并驱动转轴转动。
该电机额定电流1.95A，最大输出功率148W，控制器将220V AC输入电源通过控制器调压、整流后输出PWM信号供给调速电机，通过调节控制器，可以实现电机从0～8000RPM的无级调速。
基于现场总线的风机试验台网络测控系统
苗宏;孙宗海
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2011(000)004
【摘要】研制了一套风机整机试验台测控系统,采用了模块化的设计思想去设计.首先确定试验台的整体框架,然后再进行局部模块的划分,再根据不同的模块的功能和技术指标去进行相关的设计及部件选型.具体模块设计包括硬件系统设计、通信网络系统设计以及远程监控软件系统设计.测控系统在设计初就考虑到了两个重要的因素:自动化与网络化.自动化体现在无人值守自动完成整机试验上,网络化体现在各类现场总线和网络远程监控上.系统设计先进,对于指导风电行业整机试验台建设具有重大的意义.
【总页数】3页(P53-54,79)
【作者】苗宏;孙宗海
【作者单位】哈尔滨工业大学深圳研究生院,广东深圳518055;华南理工大学,广东广州510640
【正文语种】中文
【中图分类】TP272
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5.基于CAN现场总线技术的测控系统在造纸过程中的应用 [J], 陈武
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多功能仪表多功能仪表是一种集多种测量和显示功能于一体的仪器。
它既可以在科研实验中使用，也可以在工业生产中应用。
它的灵活性和可靠性使它成为现代工业和科研领域的必备工具。
多功能仪表的主要功能包括测量和显示各种参数，如温度、压力、电流、电压、湿度等。
它具有高准确度和稳定性，可以实时监测和记录被测量对象的参数，并将数据以数字或图形的形式显示出来。
这使得多功能仪表可以在不同的应用场景中使用，包括实验室、工厂、医院等。
多功能仪表的另一个重要功能是控制。
它可以根据事先设定的参数和条件，对被测量对象进行控制和调节。
例如，它可以根据温度的变化来控制加热器的工作，或者根据湿度的变化来控制湿度调节器的运行。
这种自动化控制可以提高生产效率和质量，并减少人力成本。
多功能仪表的应用范围广泛。
在科研领域，它可以用于实验室中的物理、化学和生物实验。
它可以测量和控制实验室设备的参数，如温度、压力和湿度，以确保实验的准确性和可重复性。
在生产现场，多功能仪表可以用于监测和控制各种生产过程，如温度控制、物料测量和混合过程。
它可以自动调整设备的参数，以保证生产周期和产品质量。
多功能仪表的使用也带来了一些挑战。
首先，它的操作可能较为复杂，需要用户具备一定的专业知识和技能。
因此，使用多功能仪表的人员需要经过专门的培训和培训。
其次，多功能仪表的维护和保养需要一定的费用和时间投入。
它需要定期校准和保养，以确保其准确性和可靠性。
最后，多功能仪表的价格相对较高，对某些用户来说可能不太经济实惠。
总之，多功能仪表是一种非常有用的工具，在科研和工业生产中发挥着重要作用。
它的测量和控制功能可以帮助人们实现准确的测量和自动化控制，提高生产效率和质量。
随着科技的不断进步，多功能仪表的功能和性能将继续提高，为人们提供更多的便利和机会。
多功能便携式数据采集系统设计与应用文维阳; 刘汉青; 杨娟; 刘辰【期刊名称】《《航空发动机》》【年(卷),期】2019(045)005【总页数】6页(P70-75)【关键词】外场试验; 紧凑型数据采集; 实验虚拟仪器工程平台; 航空发动机【作者】文维阳; 刘汉青; 杨娟; 刘辰【作者单位】中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015; 北京中科泛华测控技术有限公司沈阳办事处沈阳110168【正文语种】中文【中图分类】V2390 引言随着中国各型号航空发动机不断装配飞机，外场发动机的维护保障工作也变得日益增多。
鉴于发动机所处外场环境与发动机内场台架环境不同[1]，振动、温差、风速、湿度、气压等环境条件变化范围很大，常规数据采集系统无法适应外场恶劣环境。
目前国内航空发动机外场数据采集系统技术的研究仍然处于发展阶段，虽已有一定数量的应用，但仍存在系统功能单一，操作复杂，采集速率低，可靠性差等问题。
例如目前使用的外场数据采集系统是由内场迁移过去的，体积较大，抗干扰能力差，虽能完成外场试验工作，但在外场恶劣工作环境下，系统的测试精度及可靠性均不能保证。
国外的便携式数据采集系统比国内完善，技术也相对成熟，如美国无论是硬件设备还是软件技术都居世界首位，其军用测试设备兼具通用性、多功能性和便携性，但整套数据采集系统价格比较昂贵，系统后续的扩展和开发成本较高[2]。
为了顺利、有效地完成发动机在外场的使用、维护保障工作，获取装机状态下发动机在外场地面试验中的宝贵数据，开发了1套多功能便携式数据采集系统，该系统不仅能够满足外场测试要求，适应不同外场环境，同时还具有体积小、方便携带等特点。
1 系统总体设计为了设计1款高性能、高精度、高可靠性的测试系统，达到军用装备的使用环境标准，在电子部件的选择上要采用可靠性和测量精度高的军用级别产品。
在结构设计上要考虑密封防水、防潮、防电磁干扰等性能要求，外壳选用金属全封闭结构；考虑到防振动和抗冲击性能，内部连接采用紧固连接方式；支撑采用悬挂减震结构；选用军用级电子元器件满足宽温的工作要求，内部有调节控制单元，用于监视温度以及电源系统和蓄电池的实时状况并进行合理的调节控制。
THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介一、概述THSRZ-2型传感器系统综合实验装置适应不同类别、不同层次专业教学实验、培训、考核的需求，是一套多功能、全方位、综合性、动手型的实验装置，可以与普教中的“物理”，职教、高教中的“传感器技术”、“工业自动化控制”、“非电测量技术与应用”、“工程检测技术与应用”等课程的教学实验配套。
二、设备构成实验台主要由试验台部分、三源板部分、处理（模块）电路部分和数据采集通讯部分组成。
1.实验台部分这部分设有1k～10kHz 音频信号发生器、1～30Hz 低频信号发生器、四组直流稳压电源：±15V、+5V、±2~±10V、2~24V可调、数字式电压表、频率/转速表、定时器以及高精度温度调节仪组成。
2. 三源板部分热源：0~220V交流电源加热，温度可控制在室温~120 o C，控制精度±1 o C。
转动源：2~24V直流电源驱动，转速可调在0~4500 rpm。
振动源：振动频率1Hz—30Hz（可调）。
3.处理（模块）电路部分包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、电容放大器、低通滤波器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、温度检测与调理、压力检测与调理等共十个模块。
4.数据采集、分析部分为了加深对自动检测系统的认识，本实验台增设了USB数据采集卡及微处理机组成的微机数据采集系统（含微机数据采集系统软件）。
14位A/D转换、采样速度达300kHz，利用该系统软件，可对学生实验现场采集数据，对数据进行动态或静态处理和分析，并在屏幕上生成十字坐标曲线和表格数据，对数据进行求平均值、列表、作曲线图以及对数据进行分析、存盘、打印等处理，实现软件为硬件服务、软件与硬件互动、软件与硬件组成系统的功能。
更注重考虑根据不同数据设定采集的速率。
本实验台，作为教学实验仪器，大多传感器基本上都做成透明，以便学生有直观的认识，测量连接线用定制的接触电阻极小的迭插式联机插头连接。
立式轴承转子实验台与卧式轴承转子实验台的对比李锡柱【摘要】多功能转子实验台是工程测试、虚拟仪器测控技术的主要硬件部分之一,主要用于测量各类机械参量的实验教学——测量机械转子的振动、噪声、温度、轴心轨的测量等,并用于模拟实际机械转子工况的科学研究.对立式轴承转子实验台和卧式轴承转子实验台的功能、结构和工作原理等方面进行对比分析,并阐述多功能转子实验台的发展历程和发展方向.此研究为更好地测试和模拟旋转机械的实验研究提供参考依据.%Multi-function rotor test rig is one of the major hardware of engineering test and virtual apparatus testing technology, which can be used to measure different kinds of machines' parameters in experimental teachings,for example,to measure machine rotor's vibration,noise,temperature,axis orbit and so on.It is also used to simulate how the real machine rotor operates in scientific researches.The function,structure and operating principle of vertical bearing system test rig and horizontal bearing-rotor system test rig are analyzed comparatively.The previous and future development of Multi-function rotor test rig is also explored.The conclusion of this analysis is offered to the experiments of testing and simulating rotary machine through this exploration.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2018(044)005【总页数】3页(P110-112)【关键词】立式轴承;卧式轴承;转子实验台;对比;机械参量【作者】李锡柱【作者单位】内江师范学院,四川内江 641100【正文语种】中文【中图分类】TH133.3轴承转子实验台是实现机械设备在运转过程中对机械转子进行实时监测和对设备故障诊断的有力工具，是机械参量测量的重要设备。
TS-ROT-6A多功能转子测控实验模块实验指导书李孝茹目录多功能转子测控实验模块简介 (1)实验一熟悉Easymotion Studio软件环境 (5)实验二电涡流传感器—轴心轨迹测量实验 (10)实验三振动加速度传感器—振动测量实验 (14)实验四光电开关传感器—转速测量实验 (17)实验五磁电传感器—转速测量实验 (20)实验六电涡流传感器—转速测量实验 (24)多功能转子测控实验模块简介多功能转子测控模块是鸥鹏科技研发的新一代测控教学与研究平台。
它以转子为主要研究对象，集成了直流伺服电机、机械转子和转轴、各种相关传感器、智能控制与驱动模块以及多通道数据采集模块。
对测控对象的运动状态进行精确测量，并将其通过数字采集卡实现模数转换，经过数据分析处理后用人机交互的形式反映到用户控制面板上面。
我们采用了虚拟仪器技术，以LabVIEW8.2软件为测控核心，在个人电脑上实现“软件即仪器”。
我们开发了一些实验供您学习和使用，您也可以在这些实验基础上，添加自己感兴趣的模块，构建自己的虚拟仪器。
实验环境包括：系统运行需要的硬件环境：1、多功能转子测控模块TS-ROT-6A(1)机械结构转轴：包含转子，底座，护罩，传感器夹具等。
(2)电机：直流伺服电机。
(3)传感器：振动速度传感器TS-SRO-05图 1 振动速度传感器振动加速度传感器TS-SRO-04图 2 振动加速度传感器和变送器光电测速传感器TS-SRO-02图 3 光电测速传感器磁电测速传感器TS-SRO-01图 4 磁电测速传感器电涡流测速/轴心位移传感器TS-SRO-06图 5 电涡流传感器2、智能控制与驱动模块TS-ICD-5A实现位置、速度、转矩控制，基于DSP控制技术，集控制、驱动、PLC功能与一体的符合工业标准的嵌入式驱动控制器，可控制步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机，有独立运行和在线运行两种模式，内嵌运动语言指令器，可以实现单轴、多轴控制和独立运行等操作模式，RS232/485串行通信，CAN总线通信。
图 6 智能控制与驱动模块外观图和前面板图3、多通道数据采集模块TS-INQ-8U-DA10通道，信号输入范围：-5V~+5V电压信号，7种可选程控采样频率：1 KHz/10 KHz/25 KHz/50 KHz/100 KHz/250 KHz/500 KHz，12位分辨率。
图7 多通道数据采集模块外形图和前面板图4、基础实验台提供－12VDC、＋5VDC、＋12VDC、＋24VDC四路电源输出。
图8 基础实验台外型图和前面板图系统运行需要的软件环境LabVIEW8.2Easymotion StudioWindows xp实验一熟悉Easymotion Studio软件环境一、实验目的1、掌握智能控制与驱动模块的基本概念。
2、理解Easymotion Studio软件环境的基本功能。
3、熟练安装和使用Easymotion Studio软件，并进行基本的参数设置和调试。
二、实验原理智能控制与驱动模块用于为测控对象提供通用的控制和驱动功能，它既可以控制和驱动步进电机、直流伺服电机，还可以驱动交流伺服电机和直线电机等。
在进行运动的测量项目中，需要构建接近真实的运动控制环境，该模块更是必不可少。
智能控制与驱动模块既可以独立运行，也就是说，不需要有额外的计算机支持就可以工作，也可以通过串口与计算机连接，接受计算机下达的指令工作，因此使用起来非常方便。
智能控制与驱动模块拥有基于图形化编程的专用运动控制软件EasyMotion Studio，通过该软件可以配置、自动检测各类电机参数，自动验证、设置编码器、霍尔、旋转变压器等参数，人工调整电流环、速度环、位置环参数，自动检测电机与负载的总惯量，自动调整各控制环参数。
智能控制与驱动模块的主要作用是配合转子实验模块。
配备的VC、LabVIEW运动控制库函数使用简单方便。
三、实验组件和设备1、多功能转子测控模块。
2、智能控制与驱动模块。
3、PC机。
4、Easymotion Studio软件。
5、基础实验台。
四、实验步骤1、安装EasyMotion Studio软件。
2、将文件夹ISCM4805拷贝到EasyMotion Studio的安装目录中“…\Program Files\Technosoft\ESM\Project”文件夹中，在修改前请注意备份。
3、单击“开始| 程序| EasyMotion Studio | EasyMotion Studio”，打开EasyMotion Studio软件。
如果PC与控制器连接正确和通信正常，会在窗口下方显示绿色的“Online”，如图1-1所示：图1-1 EasyMotion Studio启动界面如果打开失败，通信不正常时会在窗口中下方显示红色“Offline”，如图1-2所示，请确认：（1）电控制箱已上电。
（2）PC机串口与电控制箱的通信口已连接，并正确设置。
（3）控制器的轴号拔码开关所设轴与软件所设的一致。
并单击工具栏上的“Refresh Communication”按键，如图1-2所示。
图 1-2 连接不正确时启动界面4、 打开伺服驱动文件夹ISCM4805单击“Project | Open ”打开工程文件，注意在打开之前，请确认已经将文件夹ISCM4805拷贝到EasyMotion 的安装目录中“…\Program Files \Technosoft\ESM \Projects”文件夹中，如图1-3所示：图 1-3 项目选择窗口选择ISCM4805，单击“OK ”，进入图1-4窗口。
单击“View | Project”，显示项目内容如图1-5所示。
图1-55、设置通信连接参数单击Communication|Setup，选择通信方式RS232，选择CAN协议TMLCAN(CAN 2.0B,29bit identifiers)，选择通信端口COM1(该端口必须与计算机设备管理器中端口号相一致，否则通信无法建立)，选择波特率(必须与设备管理器中端口设置的波特率相一致)，选择电机轴号(与智能控制与驱动模块的轴号相一致)，单击OK。
6、设置电机参数在project界面中单击S|Setup|Edit|，进入调试界面，如图1-6所示。
图1-6DC Motor Setup中的Motor data部分的参数由用户根据实际电机参数进行设置。
在本实验里，已经为用户配置好了我们选用的电机参数。
在Motor and sensors部分，选择增量编码器，线数500，这说明在四分频下，每周发出2000个。
实验二电涡流传感器—轴心轨迹测量实验一、实验目的1、学习LabVIEW软件的应用。
2、了解电涡流传感器的工作原理。
3、学习使用电涡流传感器测量轴心轨迹的方法。
二、实验原理电涡流位移传感器，如图5-1所示是以高频电涡流效应为原理的非接触式位移传感器。
前置器内产生的高频振荡电流通过同轴电缆流入探头线圈中，线圈将产生一个高频电磁场。
当被测金属体靠近该线圈时，由于高频电磁场的作用，在金属表面上就产生感应电流，既电涡流。
该电流产生一个交变磁场，方向与线圈磁场方向相反，这两个磁场相互叠加就改变了原线圈的阻抗。
所以探头与被测金属体表面距离的变化可通过探头线圈阻抗的变化来测量。
前置器根据探头线圈阻抗的变化输出一个与距离成正比的直流电压。
图2-1 电涡流传感器工作示意图表2-1主要技术指标：将两个电涡流传感器探头互相成90°对准转子模块的主轴，即可检测主轴在X、Y 两个方向上的位移变化，将两个电涡流传感器的起点调节一致，合成两个方向上的位移变化图，若主轴轴心没有偏转，则位移合成图显示一个圆，否则若轴心偏转，则位移合成图会显示不规则椭圆。
三、实验组件和设备1、多功能转子测控模块。
2、智能控制与驱动模块。
3、PC机。
4、Easymotion Studio软件。
5、LabVIEW软件。
6、基础实验台。
7、多通道数据采集模块。
8、LabVIEW程序“电涡流传感器--轴心轨迹测量实验.vi”。
四、实验步骤1、关闭多通道数据采集模块开关，关闭基础实验台断路器开关。
以免带电插入传感器信号线。
2、将两个电涡流传感器探头互成90°安装在传感器支架上，注意探头与主轴间的距离，一般情况下传感器在调试时都已安装好。
3、将传感器电源线连接至基础实验台多路电源输出口，将信号线分别接至多通道数据采集模块AD1和AD2通道上。
4、将数据采集模块电源线连接至基础实验台多路电源输出口，将智能控制与驱动模块电源线连接至220V交流源。
5、打开基础实验台断路器开关，打开多通道数据采集模块开关，之后，禁止带电插拔电源线和信号线。
6、打开LabVIEW主程序，选择电涡流传感器—轴心轨迹测量实验.vi。
图2-2 程序主界面7、运行LabVIEW程序，设置转速，单击“转动”启动转子模块电机。
8、分别观察两个电涡流传感器的输出和XY合成图，记录1通道与2通道相位差、1通道振动最大偏差和2通道振动最大偏差。
9、改变转速，继续记录。
10、建立速度-振动振幅曲线。
包括v-x,v-y,v-x2+y2其中：v-电机转速。
x-通道1方向最大振幅。
y-通道2方向最大振幅。
11、单击“退出运行”结束程序。
先关闭多通道数据采集模块开关，然后再拔出信号线。
五、实验报告要求1、描述电涡流传感器的工作原理及轴心轨迹测量方法。
2、针对记录的波形变化情况，说明轴心轨迹的偏转情况。
3、提交v-x曲线，v-y曲线以及v-曲线4、详细叙述程序设计过程。
六、注意事项1、电涡流传感器是一种较为昂贵的传感器，实验时候小心操作传感器探头与前置器之间的高频电缆线及连接头，勿将探头贴近主轴。
2、勿带电插接传感器，以免损坏传感器。
实验三振动加速度传感器—振动测量实验一、实验目的1、学习LabVIEW软件的应用。
2、了解振动速度传感器的工作原理。
3、学习使用速度传感器测量振动的方法。
二、实验原理压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。
当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。
相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。
依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。
利用晶体的压电效应，可以制成测力传感器，在振动测量中，由于压电晶体所受的力是惯性质量块的牵连惯性力，所产生的电荷数与加速度大小成正比，所以压电式传感器是加速度传感器。
振动传感器分类：按机械接收原理分：相对式、惯性式；按机电变换原理分：电动式、压电式、电涡流式、电感式、电容式、电阻式、光电式；按所测机械量分：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器、扭振传感器、扭矩传感器。
