拍振信號(hào)的硬件處理采用的是型磁電式速度傳感器,它將振動(dòng)信號(hào)的機(jī)械量(即速度信號(hào))轉(zhuǎn)化為電量(即電壓信號(hào)),并由雙芯屏蔽線將信號(hào)傳輸?shù)絻x器。磁電式傳感器的輸出信號(hào)易受外界脈沖的干擾,采用屏蔽線有利于增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力,提高振動(dòng)信號(hào)的信噪比。由于型磁電式速度傳感器的線圈內(nèi)阻高達(dá)1.9k8,其輸出阻抗較大,傳感器帶負(fù)載能力很差。如果對(duì)信號(hào)不加處理,直接對(duì)它進(jìn)行放大會(huì)造成很大的測(cè)量誤差。為改善測(cè)振傳感器的阻抗特性,隔離后繼電路對(duì)測(cè)振傳感器的影響,必需在放大電路的輸入級(jí)前加電壓跟隨器。測(cè)振傳感器對(duì)程度不同的振動(dòng)感應(yīng)出大小差別較大的電壓信號(hào),為了使測(cè)試儀器能夠適應(yīng)較寬范圍的振動(dòng)測(cè)量及分析,保障電路工作在線性狀態(tài),就必須有放大或衰減環(huán)節(jié)。測(cè)振傳感器測(cè)量的是臥螺離心機(jī)的機(jī)座或軸承等部位的振動(dòng)量,在測(cè)量過(guò)程中,由于受其它振源的影響,使得CD-1型速度傳感器輸出的信號(hào)含各種不同頻率成分的信號(hào)。為了從很強(qiáng)的干擾信號(hào)中提取有用的拍振信號(hào)(轉(zhuǎn)子不平衡信號(hào)),可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行帶通濾波。當(dāng)帶通濾波器的中心頻率等于轉(zhuǎn)子的工頻,其帶寬越窄提取的拍振信號(hào)越可靠。帶通濾波器的中心頻率可以變化,但手工調(diào)節(jié)不易找準(zhǔn)。采用5G6515跟蹤帶通濾波器,使系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)跟蹤能力,提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平,減少了不必要的人為干預(yù)帶來(lái)的測(cè)量誤差。5G6515是由雙二次型電路構(gòu)成的二階開(kāi)關(guān)電容濾波器和中心頻率輸入的檢波電路組成的帶通濾波器。該電路具有較高的Q值(Q=74.5),因此具有良好的選頻特性。從濾波器出來(lái)的拍振信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)進(jìn)行軟件處理。
拍振信號(hào)的軟件處理拍振信號(hào)軟件處理的主要任務(wù)是減小測(cè)量的系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差,消除粗大誤差(疏忽誤差),正確的求得拍振信號(hào)的最大值(A)、最小值(A)以及拍振最大值時(shí),螺旋和轉(zhuǎn)鼓相對(duì)于各自基準(zhǔn)的相位角U系統(tǒng)誤差指由于觀測(cè)過(guò)程中某種固定因素造成同一方向的誤差,由前面分析可知,不解拍整機(jī)動(dòng)平衡是一種誤差在工程允許范圍內(nèi)的近似方法。要減小系統(tǒng)誤差,提高動(dòng)平衡精度,可以通過(guò)提高硬件精度和配合自動(dòng)校正算法來(lái)實(shí)現(xiàn);而隨機(jī)誤差則來(lái)源于數(shù)據(jù)采集過(guò)程中各種隨機(jī)因素造成的偏差,在同一組試驗(yàn)中偏差值忽大忽小,忽正忽負(fù)。減小隨機(jī)誤差可以通過(guò)多次重復(fù)測(cè)量進(jìn)行疊加平均的方法實(shí)現(xiàn);而粗大誤差一般是由操作人員的過(guò)失、測(cè)量環(huán)境(條件)的瞬時(shí)改變、突發(fā)的嚴(yán)重干擾引起的,這時(shí)測(cè)得的樣本值將嚴(yán)重偏離總體平均值,一般稱為壞樣本。在拍振信號(hào)的硬件處理中,主要是用5G6515跟蹤濾波器對(duì)傳感器測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波得到有用的拍振信號(hào)的。5G6515是一個(gè)帶通濾波器,其B/Q.而傳感器易受到脈沖干擾,當(dāng)干擾在帶通濾波器通頻帶內(nèi)的分量達(dá)到一定數(shù)量級(jí),特別當(dāng)干擾分量大于或接近于有用的拍振分量時(shí),一個(gè)拍周期內(nèi)測(cè)到的最大值、最小值,就不再是拍峰與拍谷。這樣按式(7)、(8)求得的轉(zhuǎn)鼓和螺旋不平衡量的幅值就不正確,而不平衡量的相位值是以正常拍峰為依據(jù)的,按異常拍峰求取的相位值自然也是正確。即為某一瞬時(shí),突發(fā)性的強(qiáng)干擾(如頻帶很寬的尖脈沖,或沖激信號(hào))疊加到有用的拍振上造成的。由于這種信號(hào)一般能量不大,持續(xù)時(shí)間很短,因此拍時(shí)間內(nèi)測(cè)得振動(dòng)信號(hào)的最大值、最小值,以及轉(zhuǎn)鼓和螺旋對(duì)應(yīng)的相位值,多次測(cè)量構(gòu)成的一組樣本服從正態(tài)分布。由數(shù)理統(tǒng)計(jì)可知,99.7%樣本分布在(L-內(nèi)<注L為平均值,R為標(biāo)準(zhǔn)差>.我們只要先對(duì)全體進(jìn)行均值和標(biāo)準(zhǔn)差的估算,然后將(L-3R,L+3R)范圍外的樣本視為壞樣本加以剔除,就可以減小粗大誤差的影響。然后再將剩下的樣本重新進(jìn)行估算,如此重復(fù)幾遍就可以將粗大誤差完全消除。能否有效地提取拍振信號(hào),是不解拍整機(jī)動(dòng)平衡方法的關(guān)鍵所在。理論和實(shí)驗(yàn)證明了本文提出的對(duì)拍振信號(hào)進(jìn)行硬件、軟件處理方法是必要的、可行的。這有利于增強(qiáng)以不解拍整機(jī)動(dòng)平衡原理為基礎(chǔ)的整機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀的抗干擾能力,提高平衡精度,使動(dòng)平衡工作順利、可靠的進(jìn)行。