飞机发动机振动测量仪的研制

　　1 测量原理

　　测量时，通过传感器将速度信号转化为电压的正弦波，经过放大，滤波电路后分别可测得振动的速度与频率。 振动速度的有效值由 RMS 电路计算得出(正弦波均方根)，经由 A/D 采集，送至单片机。 振动频率即比较器和光隔所测量的正弦波的频率，通过 LM331 频压转化电路转化为电压值， 并由 A/D 采集后送单片机处理。 两路 A/D 电路所采集到的速度值与频率值，经过数字滤波，通过公式：

　　2 传感器的选择

　　本仪器使用 SZQ-4 和 SZQ-8 系列磁电式振动传感器，磁电式速度传感器的特点是输出信号大，输出阻抗低，抗干扰能力强，信噪比高，使用方便，特别适于装卸频繁而环境污染比较严重的发动机台架车时的振动测量。 该类传感器在国内外的发动机生产和修理厂的试车台均被广泛地使用。

　　3 频率测量

　　如图 2 所示，由传感器输出的信号经过放大、滤波后，通过电容输入到比较器 MAX921 的同向输入端，比较器反向输入端通过电位器的调节可适应不同环境等要求。 比较器的输出端接光隔， 这时光隔的另一端输出方波频率就与输入的正弦波的频率相同。

　　图 3 是频压转换电路， 正弦波信号经过比较器和光隔后得到的方波信号通过电容送入频压转换电路。 频率电压转换芯片采用 LM331，LM331 是美国 NS 公司生产的性价比高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器用。 LM331 采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到 4.0V 电源电压下都有极高的精度。同时它动态范围宽，可达 100dB;线性度好，最大非线性失真小于 0.01%， 工作频率低到 0.1Hz 时尚有较好的线性;变换精度高，数字分辨率可达 12 位;外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成 V/F 或 F/V 等变换电路，并且容易保证转换精度。 经过 LM331 F/V 变换之后获得的电压值， 送与 A/D 采集芯片 ADS7809，A/D 采集芯片选用的是ADS7809，ADS7809 具有 16 位精度， 采样速率可达 100kHz，最后将采集到电压值信号输入到单片机处理。

　　4 速度测量

　　如图 4 所示，传感器输入的正弦波信号经放大滤波后，通过AD536 得到振动速度的有效值。 AD536 是一种计算直流或交流电压信号均方根 RMS 值的芯片，该芯片具有实时转换，转换信号频率范围宽并且外接电路简单的特点，使用该芯片，避免了单片机中计算有效值对单片机程序运行时间和空间的限制，大大提高了电路可靠性，简化了设计，也提高了稳定性。 并经过 A/D 采集芯片 ADS7809 送与单片机进行数据处理。