會(huì)計(jì)學(xué)1測(cè)控典型應(yīng)用案例多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/182一開(kāi)發(fā)背景風(fēng)機(jī)、機(jī)床、發(fā)電機(jī)等工業(yè)設(shè)備的核心運(yùn)動(dòng)部件都是高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，為了保證這些旋轉(zhuǎn)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的各種狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和控制，以防止事故的發(fā)生，多功能轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)就是此類旋轉(zhuǎn)設(shè)備的典型模型。第1頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/183二多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)簡(jiǎn)介1系統(tǒng)介紹多功能轉(zhuǎn)子模塊是鷗鵬科技研發(fā)的新一代測(cè)控教學(xué)平臺(tái)。它以轉(zhuǎn)子為主要研究對(duì)象，集成了直流電機(jī)、機(jī)械轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸、五種傳感器。對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子振動(dòng)，轉(zhuǎn)軸軸心軌跡等物理量進(jìn)行精確測(cè)量，并將原始信號(hào)通過(guò)數(shù)字采集卡實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理后用人機(jī)交互的形式反映到用戶控制面板上面。2軟件環(huán)境采用了虛擬儀器技術(shù)，以LabVIEW軟件為測(cè)控核心，在個(gè)人電腦上實(shí)現(xiàn)“軟件即儀器”。第2頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/184二多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)簡(jiǎn)介3數(shù)據(jù)采集卡

TS-INQ-8U-DA

分辨率：12位模擬輸入范圍：0~5V，0~10V，±5V4硬件環(huán)境聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)軸，軸座，轉(zhuǎn)子，底座，傳感器夾具，軸套，減震支腳。5運(yùn)動(dòng)控制模塊直流伺服電機(jī)，基于DSP技術(shù)的智能控制器。第3頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/185二多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)簡(jiǎn)介6傳感器共六種傳感器：光電編碼器、光電開(kāi)關(guān)傳感器、磁電傳感器、電渦流傳感器、振動(dòng)速度傳感器、振動(dòng)加速度傳感器。可以測(cè)量位移，速度，加速度；轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動(dòng)加速度。7功能 測(cè)量到控制。包括：電機(jī)電流環(huán)控制、速度環(huán)控制、速度頻率響應(yīng)；軸心軌跡測(cè)量、振動(dòng)測(cè)量、四種方式進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量。第4頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/186二多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)簡(jiǎn)介8轉(zhuǎn)子臺(tái)測(cè)控原理圖9產(chǎn)品特色(1)我們的測(cè)控軟件非常接近于程序設(shè)計(jì)的流程圖，可讀性高，參照這種編程模式，可以縮短編程時(shí)間。LabVIEW平臺(tái)指令及數(shù)據(jù)分析電機(jī)按設(shè)速轉(zhuǎn)動(dòng)變化的物理量模電信號(hào)多路數(shù)采卡第5頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/187二多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)簡(jiǎn)介(2)提供封裝好的、基于LabVIEW語(yǔ)言的調(diào)用智能控制模塊的DDL。(3)我們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)例程涵蓋了實(shí)驗(yàn)需要的基本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，以及必備的函數(shù)，具有很強(qiáng)的示范作用，有助于快速上手。(4)程序編好后，提供的縮微對(duì)象能夠立刻檢驗(yàn)測(cè)控程序的優(yōu)劣。(5)數(shù)據(jù)采集和控制環(huán)節(jié)是并行處理的，極大簡(jiǎn)化了程序的復(fù)雜度。第6頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/188三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)1直流伺服電機(jī)電流環(huán)控制實(shí)驗(yàn)

(1)原理電流環(huán)是電機(jī)的內(nèi)環(huán)，當(dāng)電機(jī)保持恒定轉(zhuǎn)速的時(shí)候，如果電機(jī)負(fù)載發(fā)生變化或者擾動(dòng)，電機(jī)的實(shí)際電流也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)的變化，保持電機(jī)的穩(wěn)定。這就需要電流環(huán)的響應(yīng)（包括瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)）達(dá)到要求，否則控制目標(biāo)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。第7頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/189三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)(2)實(shí)驗(yàn)環(huán)境：Easymotionstudio(3)調(diào)參方法：比例+積分環(huán)節(jié)工業(yè)上調(diào)節(jié)PI參數(shù)的一般過(guò)程是：首先將將Kp、Ki設(shè)置為0

第8頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1810三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)從0開(kāi)始增加比例環(huán)節(jié)Kp，直到產(chǎn)生振蕩第9頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1811三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)將Kp減小到一半。第10頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1812三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)從0開(kāi)始逐漸增加Ki，直到穩(wěn)態(tài)誤差為0。第11頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1813三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)2直流伺服電機(jī)速度環(huán)控制實(shí)驗(yàn)

(1)原理：速度環(huán)的信號(hào)有兩個(gè)，一個(gè)是參考信號(hào)，另一個(gè)是反饋信號(hào)，參考信號(hào)由上位機(jī)給定，也可以由位置環(huán)給定，這個(gè)信號(hào)代表我們期望的電機(jī)轉(zhuǎn)速或者電機(jī)應(yīng)該達(dá)到的理論轉(zhuǎn)速。反饋信號(hào)由編碼器測(cè)量，編碼器采用500線位，4分頻，旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生2000個(gè)脈沖。通過(guò)記錄單位時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)測(cè)量轉(zhuǎn)速。

(2)時(shí)域響應(yīng)第12頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1814三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)速度環(huán)正常時(shí)域響應(yīng)速度環(huán)參數(shù)不合理時(shí)的時(shí)域響應(yīng)第13頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1815三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)3直流伺服電機(jī)速度頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn)

(1)原理頻率響應(yīng)反映出對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，通過(guò)電機(jī)頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛄私庵绷魉欧姍C(jī)的響應(yīng)帶寬。電機(jī)工作地時(shí)候，參考信號(hào)必須設(shè)置在信號(hào)帶寬以內(nèi)。

(2)直流伺服電機(jī)的速度頻響特性幅值，相位都與參考相同第14頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1816三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)幅值相同，相位滯后幅值減小，相位滯后第15頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1817三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)4軸心軌跡測(cè)量實(shí)驗(yàn)

(1)原理轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均、動(dòng)不平衡等原因，造成軸的徑向移動(dòng)。徑向移動(dòng)過(guò)大，表明機(jī)械設(shè)備振動(dòng)大，必須進(jìn)行必要的調(diào)整，以免損傷機(jī)器或者威脅人身安全。通過(guò)測(cè)量軸在徑向平面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以幫助工程師實(shí)時(shí)的跟蹤軸心運(yùn)動(dòng)軌跡，監(jiān)控振動(dòng)強(qiáng)度。

(2)傳感器選型為避免軸振動(dòng)帶來(lái)的接觸損害，一般使用非接觸式傳感器測(cè)量軸的徑向移動(dòng)。

電渦流傳感器第16頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1818三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)(3)傳感器原理(4)傳感器安裝方案：2個(gè)電渦流傳感器垂直安裝在軸側(cè)。

高頻振蕩電流高頻電磁場(chǎng)金屬表面電渦流交變磁場(chǎng)距離不同，線圈疊加阻抗不同前置器輸出成正比電壓第17頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1819三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)(5)李薩茹圖顯示軸心軌跡如圖兩軸振動(dòng)相位相差45度，軸心軌跡為一封閉曲線，x,y坐標(biāo)軸顯示實(shí)時(shí)的電渦流傳感器讀數(shù)。第18頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1820三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)5振動(dòng)速度傳感器-振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)

(1)原理機(jī)械結(jié)構(gòu)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的安全性、可靠性必須得到保證。這就需要在現(xiàn)場(chǎng)安置傳感器對(duì)振動(dòng)位移、速度、加速度等參量進(jìn)行測(cè)量。上面介紹的軸心軌跡實(shí)驗(yàn)實(shí)際上也是對(duì)振動(dòng)位移的一種測(cè)量。通過(guò)測(cè)量振動(dòng)位移可以研究振動(dòng)的強(qiáng)度和變形。通過(guò)測(cè)量振動(dòng)速度可以研究振動(dòng)的動(dòng)量和功率，以及噪聲。通過(guò)測(cè)量振動(dòng)加速度可以研究作用力與載荷，是研究動(dòng)力強(qiáng)度和疲勞的重要依據(jù)

(2)振動(dòng)速度傳感器振動(dòng)速度傳感器用于對(duì)軸承座、機(jī)殼或結(jié)構(gòu)相對(duì)于自由空間的絕對(duì)振動(dòng)測(cè)量。其輸出電壓與振動(dòng)速度成正比，這種測(cè)量可對(duì)旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式機(jī)構(gòu)的綜合工況進(jìn)行評(píng)價(jià)。第19頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1821三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)設(shè)備振動(dòng)線圈與磁鐵相對(duì)運(yùn)動(dòng)切割磁力線線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓該電壓值正比于振動(dòng)速度值振動(dòng)速度傳感器結(jié)構(gòu)示意第20頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1822三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)(3)傳感器的安裝兩種安裝方式：磁座安裝螺絲安裝(4)振動(dòng)頻譜相關(guān)法測(cè)量振動(dòng)頻譜第21頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1823三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)6轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)光電開(kāi)關(guān)測(cè)量轉(zhuǎn)速

(1)原理本實(shí)驗(yàn)使用的光電傳感器是一種反射式的光電傳感器，測(cè)量主要由被測(cè)旋轉(zhuǎn)部件、反光片（或反光貼紙）、反射式光電傳感器組成。在本實(shí)驗(yàn)中，只安裝了一片反光貼紙，因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件上的反光貼紙通過(guò)光電傳感器前時(shí)，光電傳感器的輸出就會(huì)跳變一次。通過(guò)測(cè)出這個(gè)跳變頻率f，就可知道轉(zhuǎn)速n。第22頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1824三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)(2)傳感器的安裝(3)測(cè)量信號(hào)分析原始信號(hào)第23頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1825三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)(4)測(cè)量結(jié)果原始信號(hào)的頻譜分析帶限濾波后的頻譜分析第24頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1826三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)磁電傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速

(1)原理磁電傳感器的核心部件有銜鐵、磁鋼、線圈幾個(gè)部分，銜鐵的后部與磁性很強(qiáng)的磁鋼相接，銜鐵的前端有固定片，其材料是黃銅，不導(dǎo)磁。線圈纏繞在骨架上并固定在傳感器內(nèi)部。磁電轉(zhuǎn)速傳感器是和測(cè)速（發(fā)訊）齒輪配合使用的。當(dāng)測(cè)速齒輪隨被測(cè)旋轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，齒輪的齒頂和齒根會(huì)均勻的經(jīng)過(guò)傳感器的表面，引起磁隙變化。在探頭線圈中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。在已知發(fā)訊齒輪齒數(shù)的情況下，測(cè)得信號(hào)的頻率就可以計(jì)算出測(cè)速齒輪的轉(zhuǎn)速。如設(shè)齒輪齒數(shù)為N，轉(zhuǎn)速為n，信號(hào)頻率為f，則有：

n=f/N第25頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-Tech.Allrightsreserved.2023/1/1827三多功能轉(zhuǎn)子臺(tái)工程實(shí)驗(yàn)(2)傳感器安裝(3)測(cè)量信號(hào)分析原始信號(hào)濾波第26頁(yè)/共32頁(yè)?2008Open-