便携式振动测量系统的研制

　　1　引言

　　机械振动测试技术不仅应用于寻找振源、振动强度和可靠性、隔振、减震、舒适性等问题分析,近年来又成功的应用于重要机械设备的监测和控制、预报和识别故障等方面,因而极大地提高了机械设备的效率和可靠性。此外,如地震预报和分析、产品质量检验、地质和矿藏的勘查等也广泛的应用振动测试技术。因此,振动测试技术已经成为研究和解决工程中的许多动力学问题不可缺少的手段。

　　目前,大多数的振动测试仪器都存在着便携性差、功能单一、适用面窄、价格昂贵等缺点,这些缺点限制了振动测试仪器在生产中的应用。所以急需设计和生产一种廉价的便携式多功能振动测试和振动分析仪器,以提高振动测试技术,推动机械设备故障诊断技术的应用和发展。而国内尚没有关于采用MCS-51系列单片机的振动测量仪器研制和开发的报道。

　　我们利用目前较为成熟的传感器技术、单片机技术和计算机技术,设计了一种便携式振动测量仪器,它具有完善的现场功能,同时,它的体积很小,非常便于携带;设计了振动测试数据分析软件,该软件提供强大的实时和事后分析功能。这样,便携机配合计算机分析软件,形成了一套完整的振动测试和分析系统,解决了生产实践对振动测量提出的要求。该系统已成功的用于大中型机械的振动测量,具有较高的精度和可靠性。

　　2　系统设计思想

　　便携式振动测量仪的系统结构如图1所示。

　　该系统由压电式加速度传感器获得被测物体的振动加速度信号,由传感器信号电缆将加速度电压信号送入便携式测振仪进行处理。便携式测振仪可完成位移、速度、加速度信号的转换,电压信号的放大、滤波,电压信号的数字化,测量数据的显示,数据的频谱分析和数据的存储。微型打印机可将测量数据及数据的频谱图打印出来。这样,便携机就基本上可以完成对振动的测量及简单的数据处理。便携机通过通讯电缆可以和计算机进行数据通讯,可将测量的数据传入计算机进行二次处理,还可将数据保存在数据库中,便于以后应用。

　　3　硬件设计

　　测试系统的硬件包括两大部分:一是传感器信号处理电路,包括放大电路、滤波电路、积分电路等;二是单片机系统部分,它包括程序数据存储器、显示器、微型打印机等设备。图2是便携式测振仪的硬件结构框图。

　　我们选择压电式加速度传感器作为测振传感器,它能满足本课题的要求。利用压电式加速度传感器测量出振动的加速度,再通过积分网络就可以得到相应的振动速度值和位移值。