全息谱技术在便携式动平衡仪中的应用

　　0引言

　　矿山等场合的大型回转机械在长期运转过程中，可能由于转子局部损坏、结垢、点蚀或磨损等原因使其不能正常工作，振动超出规定标准。传统的检测方法是将转子拆下，到动平衡机上进行动平衡检测，费时费力，影响生产，增加了维修成本。现场动平衡因为可以在线检测、平衡成本低等原因得到检修人员的青睐。

　　目前使用的现场动平衡仪大多采用传统的频谱分析法，仅对单一方向的振动信号进行分析处理虽然这种方法在转子监测和诊断中一直起着重要作用，但存在严重不足：(1)频谱分析法使振动信号的幅值和相位相互分离，而相位信息往往因为误差较大被忽略;(2)频谱分析法不能给出一个支承截面中转子垂直和水平两方向振动间的相互关系，孤立地分析某一方向振动，并不能反映转子振动的全貌。

　　鉴于以上缺点，本文将全息谱技术运用到基于MATLAB的虚拟动平衡仪中，充分利用现场采集的振动信号幅值和相位信息，提高了现场检测和平衡的准确性，并且降低了仪器的制造成本。由于该技术是基于软件设计的，因此具有很高的灵活性。

　　1全息谱原理

　　全息谱技术将多传感器信息融合在机组故障监测和诊断中，它是在FFT算法的基础上，利用内插技术，精确求得按照自由方式采集的振动信号的幅值、频率、相位值，然后将转子截面水平和垂直方向振动信号幅值、频率、相位信息进行集成，用合成的一系列椭圆来描述不同频率分量下转子的振动。全息谱技术巧妙地构造了多支承转子系统单一截面和整机振动的分析方法，将诊断信息进行了全面利用和综合分析。

　　1.1二维全息谱构成

　　二维全息谱是将X、Y 2个方向获得的振动信号的幅值谱和相位谱按照各阶分量在数据层合成，图1是将转频分量的幅值谱和相位谱合成的原理图。

　　1.2全息谱对所集成的信号的要求

　　由于全息谱技术是在数据层对信息进行融合，所以它对需要集成的信号有严格要求：

　　(1)传感器的安装条件要相同;

　　(2)传感器的各方面特性要一致;

　　(3)信号在系统中的传输路径相似;

　　(4)采样频率相同;

　　(5)起始采样的时间要一致;

　　(6)各分量幅值、频率、相位数值精确。

　2基于全息谱技术的虚拟动平衡仪的构造及原理

　　全息谱动平衡仪硬件主要是由振动传感器、键相传感器、程控放大器、数据采集卡、PC机等构成(见图2)。软件方面主要是4711A与MATLAB之间的接口程序、数字滤波器程序、GUI做的人机交互界面(包括后台程序)等，其软件流程如图3所示。