(2)轉子特性測試

由于大部分旋轉機械均可簡化為轉子模型，因此測試分析轉子的相關特性具有重要意義。利用本實驗臺可完成轉子主要特性的測試，并在計算機上實時繪制動態(tài)曲線。

1. 轉速測量
2. 相位(偏心量)測量
3. 軸心軌跡測量
轉子轉速隨電機轉速的變化而變化。轉子轉速越高，振動的振幅越大，但當轉速升高至某一值時，振幅則開始下降，此轉速值即為“臨界轉速”。為測量轉速，需在轉軸上預先開一個深度為幾毫米的鍵槽。采用電磁開關作為轉速傳感器，當轉軸轉動時，電磁開關輸出脈沖信號。在轉子平面上與軸線垂直的方向安裝兩個相互垂直的電渦流傳感器用于測量位移。電渦流傳感器測量時不需與被測物體直接接觸，具有較寬的頻響范圍，非常適合轉子振動的測量。電渦流傳感器將與被測物體間的位移變化轉換為電壓變化，然后將電壓值送入MAX197芯片進行A/D轉換，MAX197為12位并行ADC芯片，供電電壓+5V，轉換時間6μs，采樣速率100ksps, 8通道輸入模擬量(可通過編程選擇全部通道或部分通道)。


圖2 轉速、位移信號處理原理框圖

轉速及同步位移信號處理原理如圖2所示。轉速脈沖信號經放大整形后，經單片機的外部中斷口送入AT89C51芯片，打開外部中斷INT0，定時器選用方式2，定時時間為65536μs，當脈沖下降沿到來時進入中斷，同時打開定時器開始計時并進行A/D轉換，轉換完畢引起中斷，數(shù)據(jù)放入存儲區(qū)。共計算8個脈沖，當?shù)?個脈沖下降沿到來時停止計時，并計算轉速值；后在LED上顯示轉速位移值，同時通過串行口上傳給PC機屏幕顯示。顯示芯片選用Max7219，它是種新型串行輸入輸出共陰極LED顯示驅動器，其三線串行接日可力便地聯(lián)接到各種通用uP上。顯示采用片內動態(tài)掃描模式，可通過編程控制亮度，為防止LED顯示失控，在Max7219電源端旁并聯(lián)了個擔電容(47μF)。與由CD4094或74LS164構成的顯示電路相比，該顯示電路結構簡單、功率較低、靈活性好。相位是旋轉機械特性的重要測量參數(shù)之一。對轉軸進行動平衡時，可根據(jù)相位值確定加重或去重的方位角；在監(jiān)測系統(tǒng)中，相位值可幫助診斷機器故障。旋轉機械的相角值是指轉子某一瞬間的振動基頻信號與轉軸上某一固定標志的相位差，如果將基頻信號與基準脈沖信號繪制在同一時間軸上，便可根據(jù)基準脈沖信號來確定基頻信號的相位。本實驗臺選取轉速信號作為基準脈沖信號，據(jù)此測量振動信號P_x的相位。X向振動信號經電壓比較器轉換為脈沖信號，然后與基準脈沖信號一起送入RS觸發(fā)器，得到相位差脈沖P_n，用時鐘脈沖P_t進行插補后送入16位計數(shù)器進行計數(shù)，計數(shù)完畢引起中斷，單片機讀入計數(shù)值，同時將計數(shù)值送入串行移位寄存器中，在LED上顯示計數(shù)值。設計數(shù)值為n，基準信號周期為T_b，時鐘頻率為f_t，則相位值計算公式為

?=	n/Pft	360°=	nTb	×360°
	Tb		ft

轉子的軸心軌跡是指軸心上一點相對于軸承座的運動軌跡，它直接反映了轉軸的振動狀態(tài)。通過監(jiān)測軸心軌跡，可判斷機器運轉是否平穩(wěn)。在轉子平面上與軸線垂直方向安裝兩個相互垂直的電渦流傳感器，采集X、Y向振動信號并進行A/D轉換，并將轉換值送入單片機中進行處理。ADC芯片采用MAX197，它的標準微處理器接口可方便地與單片機聯(lián)接。采用AT89C51芯片進行數(shù)據(jù)采集與處理，并上傳給PC機繪制軸心軌跡曲線。

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