虚拟检测系统设计跟开发.doc

工业设备运行状态虚拟检测系统设计与开发 实验目的 了解旋转机械检测系统的结构及组成，根据实际需要确定系统的方案。 了解检测系统中各部分元器件的工作原理、特点和作用，并根据实际需要选择合适的元器件。 掌握传感器的安装方式、选择和标定。 掌握状态检测虚拟仪器系统设计与开发的基本步骤。 二．系统设计 1． 实验对象 该实验台是一种模块化、开放型的机械设计综合实验装置，由硬件[动力模块、传动模块、支承联接、调节模块、加载模块]和软件【控制模块、工具模块、测试模块】等组成，通过对不同模块德选择和装配搭接可以组成典型机械传动装置。如图所示： 实验台结构简图 2．实验对象名称、型号及主要零部件的性能参数 动力模块 Y90L-4电动机：额定功率1.5KW;同步转速：1500r/min，额定电压下，最大转矩予额定转矩之比2.3。 MM420-150/3变频器。 传动模块 JS-100齿轮减速器：减速比1：1.5，齿数：Z1=32、Z2 =48，螺旋角β＝8°4’9” 3）加载模块 CZ-5型磁粉制动器：额定转矩50Nm,激磁电流0.8A，允许滑差功率4KW。 3．监测参数 频带选定测量参数指南 测量参数 位 移 速 度 加 速 度 适用频带 0~100HZ 10~1000HZ 大于1000HZ 1）电动机的测试参数 电动机 电源：单相交流，200/220伏，频率 50/60Hz 功率：1.5KW 设定转速：1500rpm(25Hz) 电动机振动的测定参数：速度 轴的转速：1500rpm 2）齿轮的测定参数 电机转速设定为：1500rpm(25Hz) 若出现齿轮故障，将引起的振动频率 啮合频率=轴转频×齿数 小齿轮啮合频率=25×32=800(Hz) 大齿轮啮合频率=25×32/48×48=800(Hz) 考虑3次谐波，为244Hz，属于“高频”。 齿轮振动测定参数：加速度 3．监测位置（如图） 1234 1 2 3 4 测点位置如图所示，由左到右依次为扭矩、齿轮低速端、齿轮高速端和电机。虚拟仪器处理的通道依次为4、3、2、1，其对应数据采集卡通道依次为6、5、1、0通道。 4．传感器的选择与安装 选择压电式传感器：它体积小、重量轻、灵敏度高、测量范围大、频响范围宽、线性度好、安装简便等诸多优点，因此获得了最为广泛的应用。初选采用秦皇岛佳盟测控技术有限公司的ck8305标准参考加速度计，采用石英晶体压电元件，性能指标： 结构形式 灵敏度 重量（g） 频响 (10%) 振频（kHz） 石英晶体中心压缩 ~0.1pc/ms-2 35 1Hz~10KHz 30 速度范围（ms-2） 大横向灵敏度 安装螺钉 温度范围（0c） 外形尺寸（mm） 15000 ≤5% M5 -54~+260 六方16高30 价格：1580元/只 实际用传感器为压电加速度计——Type4291，且传感器用蜂蜡直接粘在所示测点处。 5．故障评价标准 常用的标准判别法有绝对标准、相对标准和类比标准三种方法，在此选用绝对标准判别法。它是在一定的测试条件下，按规定的方法确定的用以判别设备状态的界限值。把测得的参数值与标准值比较即可判别设备处于“良好”、“允许”、“较差”、“不允许”等各种状态。主要采用ISQ1372判别：见表 振动速度有效值Vrms(mm/s) 状态判别 Vrms≤1.8 良好 1.8≤Vrms≤4.5 允许 4.5≤Vrms≤11.2 较差，应设法降低 Vrms≥11.2 不允许 6．检测系统方案 机械测振系统的结构框图如图所示，主要由传感器、电荷放大器、分析仪、显示输出和磁带记录几个部分组成。 电荷放大器 电荷放大器 分析仪 磁带记录仪 显示输出 传感器 被测设备 传感器将机械振动量转变为适于电测的电参量，电荷放大器将机械量转变成与其成正比的微弱电荷Q，而且输出极高的阻抗Ra，分析仪测试分析统计结果，用计算机显示输出结果，并用磁带记录仪记录结果数据。 数据采集器的选型 数据采集卡的选择是硬件系统建设的关键，基于性能的稳定性和性价比的原因，选用了凌华的PCI 16通道，250K/s低价位多功能采集卡产。 特性 型号DAQ-2214 32位PCI总线，即插即用 16个单端以及8个差动模拟量输入通道 输入通道能够允许单端与差动混合组成 16位AD分辨率，采样频率可达250K 双极性/单极性模拟量输入 模拟/数字触发 2路带波形发生功能的D/A输出通道 双极性/单极性模拟量输出 D/A：I/O更新及支持Scatter/Gather功能的总线主控DMA 系统同步接口 完全自动校准 完全软件配置 价格：4200元/块 实际采用数据卡参数：型号——BNC—212.