专利名称：基于pc机的动平衡机测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械测试领域，尤其涉及一种旋转机械动平衡机测试装置。
背景技术：
随着工业生产和科学技术的飞速发展，各种旋转机械(汽轮机、水轮机、发 电机、航空发动机、离心压缩机等机械设备)的工作转速愈来愈高，若转子的不 平衡量大，会影响设备的使用寿命，甚至造成重大事故。因此，转动零件及转动 机械的平衡校正问题就越发显得重要，平衡技术也逐渐形成了一门独立的学科， 平衡校正设备——动平衡机成为高速旋转部件生产厂家的必备工具，具有很大的 市场需求。动平衡机的核心技术是测试系统，测试系统的好坏决定了动平衡机的 测试精度高低。
目前，国内动平衡测试系统大多采用硬件电路或单片机系统实现，精度不高，
且功能简单。随之计算机技术、控制技术的发展，采用基于pc机的动平衡测试
技术，不但可以提高精度，还能方便用户操作，扩充动平衡机的功能。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种使用方便、精度高和扩展方便的动平衡测试装置。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是一种基于pc机的动平衡机测 试装置，包括左压电传感器、右压电传感器、光电传感器、信号调理板、pci总
线数据采集卡和数据处理平台，由所述左压电传感器、右压电传感器和光电传感
器拾取的信号经过所述信号调理板和所述pci总线数据采集卡，进入到所述的数
据处理平台，通过计算获得动平衡结果。所述信号调理板包括前置处理单元、程 控放大单元、脉冲整形电路、倍频电路和带通滤波单元。
本实用新型的有益效果是，通过在动平衡测试装置中采用pci总线数据采
集技术，改变了原有的本领域中的测试实现方案，提升了本领域的测试精度，在 操作使用上更加方便人性化，功能升级也更加方便。
图1是本实用新型一实施例的装置组成的原理框图 图2是本实用新型一实施例的装置数据处理流程图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
如图1所示，旋转机械的动平衡测试装置由转子、传感器、信号处理板、数 据采集卡和PC机数据处理平台等组成。信号调理板的作用是把振动压电传感器 的电荷信号调理成适合于采集卡采集的信号，同时对脉冲信号进行整形，整形后 的脉冲信号通过采集卡进入计算机，实现转速测量和整周期采样。
信号调理包括前置处理单元、程控放大单元和带通滤波单元。前置放大部分 包括电荷放大电路和二重积分电路，二重积分电路的作用是去除转速对不平衡量 引起离心力的影响。
程控放大单元由放大模块和衰减模块串连而成，放大模块由采集卡输出的3 个数字信号来控制电子开关实现放大器反馈电阻网络的值，从而实现8种放大倍 数的控制；衰减模块由采集卡输出的2个数字信号控制，实现4种衰减倍数的控 制，二者结合起来能够实现32个档位的增益控制。
带通滤波单元的作用是虑除与转子旋转不同频的信号成分，保留不平衡量引 起的振动振动信号成分，能够提高信噪比。这里采用开关电容滤波器MF10CCN
来实现带通滤波，该滤波器需要50/。
(/。为中心频率)脉冲信号作为时钟信
号。这里采用锁相倍频电路来实现中心带通滤波的时钟频率。
电源模块用来给光电传感器提供+5V和+12V电源，同时为信号处理板的器件 提供土5V和土12V工作电源。
PCI数据采集卡选用北京双诺测控技术有限公司的AC6621数采卡，通过该 卡的模拟量输入AI 、数字量输出DO和数字量输入DI端口与PC机交换数据。
装置的软件流程如图2所示，自动增益控制模块是根据采样值的大小，通过 改变控制信号实现对放大倍数和衰减倍数的自动控制，将振动信号的最大值控制 在3V-4V之间。
整周期采样的实现方法为根据转子旋转频率T确定采样频率(一般取采样频率大于旋转频率的960倍)，启动采样，并使采样时间大于1.5T，读取数采 卡缓存数据存入数组，根据键相信号的两个连续的上升沿来截取振动信号采样 值，得到整周期的采样数据，最后从整周期的采样数据中均匀提取出32个数据。
整周期采样得到的32个数据作为FFT变换的输入，变换后得到各倍频的振 动信号的大小和相位，取出与转速同频的信号即为不平衡量产生的。
平面解算模块的按照常用6种支撑方式，根据力学原理，把支撑点的受力分 解到两个校正面上。
这里采用永久定标的方式，通过三次开车的数据来计算定标参数。第一次开 车记录初始不平衡量对应的振动数据；第二次在左校正面加试重后再开车，记录 两个支撑点的振动数据；第三次在右校正面加试重后开车，记录两个支撑点的振 动数据。综合三次振动数据，采用增量方式计算得到四个定标参数左右传感器 和测量通道的系数比，幅值比例系数，左右测量通到的相位差，以及相位偏移量。
分量计算功能是将测量的不平衡量的值分解到用户设定的位置上，便于进行 动平衡校正。用户可以事先设定校正面上的去重位置的等分点数和起始角度，执 行分量计算功能模块，可以把测量不平衡量的结果分解到相邻的两个等分点位置 上。
本实用新型的技术方案是通过计算机对两个支撑点的振动信号的分析与处 理，得到两个平面上的不平衡量的大小和角度。
为此，本实用新型的装置由振动信号处理电路、数据采集设备和计算机软件 三大部分组成。所述振动信号处理电路包括电荷放大电路、积分电路、程控放大 电路和滤波电路组成；所述数据采集设备采用PCI总线的多功能数据采集卡，电 压输入方式；所述计算机软件的运行环境为Windows 2000/XP，开发工具为C + + Builder。
本技术方案具有如下特点(l)能适用于压电传感器和速度传感器，通过拨 向开关来选择传感器类型，速度传感器不需要经过电荷放大电路；(2)积分电路 为二重或三重积分，通过跳线来切换，速度传感器时，采用三重积分；(3)程控 放大的控制信号通过计算机中的多功能数采卡输出；(4)采用带通跟踪滤波对2 路信号进行处理；(5)计算机软件中采用FFT变换提取不平衡量的大小和相位； (6)软件实现解算和平面分离。
权利要求1、一种基于PC机的动平衡机测试装置，其特征在于，包括左压电传感器、右压电传感器、光电传感器、信号调理板、PCI总线数据采集卡和数据处理平台，由所述左压电传感器、右压电传感器和光电传感器拾取的信号经过所述信号调理板和所述PCI总线数据采集卡，进入到所述的数据处理平台，通过计算获得动平衡结果。
2、 如权利要求1所述一种基于PC机的动平衡机测试装置，其特征在于，所述 信号调理板包括前置处理单元、程控放大单元、脉冲整形电路、倍频电路和带通 滤波单元。
专利摘要本实用新型涉及一种旋转机械动平衡机测试装置，包括左压电传感器、右压电传感器、光电传感器、信号调理板、PCI总线数据采集卡和数据处理平台，由所述左压电传感器、右压电传感器和光电传感器拾取的信号经过所述信号调理板和所述PCI总线数据采集卡，进入到所述的数据处理平台，通过计算获得动平衡结果。本方案通过在动平衡测试装置中采用PCI总线数据采集技术，改变了原有的本领域中的测试实现方案，提升了本领域的测试精度，在操作使用上更加方便人性化，功能升级也更加方便。
文档编号G01M1/00GK201266130SQ200820152870
公开日2009年7月1日 申请日期2008年9月9日 优先权日2008年9月9日
发明者倪继锋, 吴普华, 张自强, 李传江 申请人:上海师范大学