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應(yīng)用案例

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CTC傳感器在振動監(jiān)測中的應(yīng)用

發(fā)表時間:2024/4/22 18:30:53

應(yīng)用項目需要通過機器的保護外來進行測量,如圖1所示的磁性安的加速度振動傳感器,則用戶必須選擇佳低頻反應(yīng)的加速度傳感器。通常這些加速器都能提供高敏感度輸,例如500mV/g,   來提高信噪比,CTC供的CTC振動傳感器有如AC133AC134系列的傳感器,見圖2,這兩種探頭都提供500mV/g ± 10%的敏感度以及0.2 赫茲或12CPM的低頻響應(yīng)。如3的性能指標表所

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1  測量外殼振動             圖2  AC133和AC134系列  

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      圖3  性能指標  

 IEPE    (集成電子壓電電氣)加速度振動傳感器用直流偏差(驅(qū)動工作)和交流電壓輸出來表示振動級。交流振動電壓輸出是疊加在直流偏差電之上,如圖所示。

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圖4--交流振動疊加在直流偏差電壓上

如果你使用500 mV/g 的加速度振動傳器來測量圖#4 的這個信號其結(jié)果將會是 40 mV/(500 mV/g) 或 0.08 g’sp-p。

傳感選型  位移

如果應(yīng)用項目需要測量機器轉(zhuǎn)軸的采用如圖所示的位移傳感器能夠提供佳結(jié)果。

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這些非接觸的位移傳感器能提供低頻響應(yīng)在 赫茲 or 0 CPM 的軸間隙和軸承振動測量值,間隙是位移傳感器表面到軸面外徑的距離而且它是個負直流電壓,然后軸振動是指轉(zhuǎn)軸圍繞中心線的位移它 個產(chǎn)生動態(tài)交流電壓的變化直流電 壓信號這個信號同交流振動電壓非常 相似它疊加在直流間隙電壓上并且能 被采用類似的交流信號方式進行分析. #6 顯示了這兩種位移電壓。

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圖6  動態(tài)在直流間隙上

 

如果你采用一個 200 mV/mil 位移傳 感器來測量圖#6  的信號軸承振動 結(jié)果會是30 mV/(200 mV/mil)  0.15 mils p-p這是個非常小的軸承振動! 然而這個間隙測量 (從傳感器的表面軸承外徑的距離)  將會等于10.00 V/(200 mV/mil 50 mils.  這是大部 分應(yīng)用中的常見間隙設(shè)定

流耦合:

 

 電術(shù)語交流耦合是指只有交流信號被測量而直流信號被濾除.交流耦合通常通過電容來實現(xiàn)這也在工業(yè)界產(chǎn)生了另一個術(shù)語退耦電容” . 該電容將交流信號從直流信號中分離使測量 交流振動信號成為可能在大約 99% 情況下這是振動分析人員所希望發(fā)生.  分析人員只對從振動信號中得器故障感興趣利用交流耦合特性, 流偏差電壓或直流間隙電壓被從測量值中去除了。注意代表振動信號的交流電壓遠遠小于直流偏差或直流間隙電壓通過隔 離直流電壓能夠利用振動信號采集器動態(tài)號分析儀示波儀或其它的圖 形記錄器的動態(tài)波幅范圍來測量和放大振動信號交流耦合是振動工業(yè)中經(jīng)過驗證的 量方法所以大部分振動數(shù)據(jù)采集器在 電源啟動后都會默認到這種方式

 不幸的是, 如果分析的信號是小于 茲或120 CPM 的極低頻率交流耦合方式可能會削弱測量信號的振幅低頻振動信號有比較長的波長而且傳感器輸出電壓信號也會因波長的關(guān)系輸出類似直流電壓響應(yīng)信號因為采用了退耦電容來區(qū)分直流偏差電壓和交流振動信號這些低頻信號會給電容錯誤信號,  電容要隔離直流信號時它會減弱低頻振動信號事實上退耦電會變成一個如圖#7 所示的高通過濾儀器.  測量低頻振動信號振幅將會比實際值小得多

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#7 所示的頻率響應(yīng)是典型的交流耦 合圖形然而您所用的測量方法可能會有所不同但仍應(yīng)在作低頻測量前做個檢查#8 顯示了這些將被譯成 FFT 值的測量結(jié)果 .

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直流耦合:

通過學習圖#7 和圖#8, 您可以發(fā)現(xiàn)交 流耦合會明顯地減弱低頻信號振幅如 果這個低頻信號恰好在所關(guān)心的敏感 區(qū)域那么你可能就要用到另一種檢測方法的輸入,直流耦合有時又稱為直接耦合允許 同時測量直流和交流信號這意味著將 會不存在低頻信號減弱的問題#9 顯示了直流耦合信號的低頻響應(yīng)

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同樣良好的測量結(jié)果可以從 FFT 中看#10 演示了 FFT 的響應(yīng)我們在交流耦合中觀察到的振幅損失或漸變現(xiàn)象不會在 FFT 中出現(xiàn),FFT 赫茲頻率下其中有很大一部分是振幅成分. FFT 個振型或清晰度的格包含由于直流耦合輸入信號所產(chǎn)生的直流信號的振幅能量

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如果你有能力添加一個直流偏差反電壓的話這個 零赫茲振幅可能被去除產(chǎn)生這個反偏差電壓你需要采用特殊硬件或固件來將一個幅值相同但極性相反的直流信號同傳感器的信號相疊加.  反偏差電壓會負值化直流電壓信號并圍繞零直流幅值平衡交流信號.直流耦合伴直流偏差組合在測量低頻 振動中非常有效這樣能準確地測量振 , 并且 FFT 中的 赫茲振型不會被破壞。


 許多數(shù)據(jù)采集器提供了特殊程序來鑒

Demodulation

Acceleration Envelope

g’s Spike Energy TM

PeakVue TM  

Shock Pulse Method TM

Envelope Demodulation

High Frequency Enveloping

盡管這些技術(shù)可以提供軸承和齒輪很 好的早期故障報警能力但是它們不能 測量真實的運行速度或機器的低序諧.

總結(jié):

如果測量和分析有涉及頻率低于 赫 茲 或 120 CPM, 那么你對傳感器的選 型及輸入耦合必須進行謹慎考慮,盡管交流耦合是通用振動分析的一種常用并且方便的方法它的退耦電容卻 使低頻測量有缺陷退耦電容會產(chǎn)生高 通過濾并衰減低頻測得的振幅#11  演示了交流耦合的結(jié)果

直流耦合可以允許在不損失幅值情況 下進行低頻測量但是直流耦合需要豐 富的動態(tài)范圍或偏差能力這樣才能以 較大直流信號的方式分析較小的交流 變量 #12 演示了直流耦合的結(jié)果


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