3数据采集 31概述 主要任务: 机器振动信号的采集; 振动信号向电信号的转换; 电信号向电元件的传输; 提供关于振动数据的信息和文件 硬件或程序。包括传感器、存储和分析数 据的电子仪器、辅助振动分析的软件、记 录保持和文件
3 数据采集 3.1 概述 • 主要任务： 机器振动信号的采集； 振动信号向电信号的转换； 电信号向电元件的传输； 提供关于振动数据的信息和文件。 • 硬件或程序。包括传感器、存储和分析数 据的电子仪器、辅助振动分析的软件、记 录保持和文件
32振动信号的采集( collection of vibration signal)—振动传感器,性质 和安装 3.21速度计 工作原理 接线柱 线圈 磁铁 阻尼器 N 自由支在弹簧上的 线圈 磁铁 阻尼油 弹簧 图31采用动铁和动圈原理的两种速度计
3.2 振动信号的采集（collection of vibration signal）——振动传感器，性质 和安装 3.2.1 速度计 工作原理 图3.1 采用动铁和动圈原理的两种速度计
因为重力,水平和垂直安装,制造方法不同。 在旋转机械上,必须考虑敏感轴。横轴振动可 能损坏速度传感器。 假设速度传感器向下的运动产生正输出信号。 如果沿敏感轴把持传感器并且轻叩它的底面, 那么初始叩击时的信号是正的。 传感器的数量( number of sensors)。传感器 沿着其主轴方向测量运动。由于机器外壳的结 构不对称,可能需要在垂直、水平和轴平面安 装速度传感器,测量三个方向的振动
•因为重力，水平和垂直安装，制造方法不同。 在旋转机械上，必须考虑敏感轴。横轴振动可 能损坏速度传感器。 •假设速度传感器向下的运动产生正输出信号。 如果沿敏感轴把持传感器并且轻叩它的底面， 那么初始叩击时的信号是正的。 •传感器的数量（number of sensors）。传感器 沿着其主轴方向测量运动。由于机器 外壳的结 构不对称，可能需要在垂直、水平和轴平面安 装速度传感器，测量三个方向的振动
安装( mounting) 安装的位置必须平整、清洁,比速度计大 些。可用独立安装的附件。安装表面钻孔并 攻丝 在高温、辐射、水或磁场等恶劣环境下,采 取特殊的保护措施 大型交流电动机和发电机在速度计中感生与 实际振动相混淆的电压,可以使用磁屏蔽 快速确定是否需要磁屏蔽:把速度计悬挂在 靠近很可能感受振动的地方(拿在不颤抖的 手里,不至于引起实际的振动)。如果观察 到明显的振动,就可能需要磁屏蔽
安装（mounting） • 安装的位置必须平整、清洁，比速度计大一 些。可用独立安装的附件。安装表面钻孔并 攻丝。 • 在高温、辐射、水或磁场等恶劣环境下，采 取特殊的保护措施。 • 大型交流电动机和发电机在速度计中感生与 实际振动相混淆的电压，可以使用磁屏蔽。 • 快速确定是否需要磁屏蔽：把速度计悬挂在 靠近很可能感受振动的地方（拿在不颤抖的 手里，不至于引起实际的振动）。如果观察 到明显的振动，就可能需要磁屏蔽
灵敏度( sensitivity) 对于指定的振动级,输出越大,受电气噪声 的影响越小。 一般从10Hz到1kHz,灵敏度是常数。通常从 10H开始,输出按指数规律下降。这时幅值 读数是不准确的。对同一位置反复进行的仅 关于趋势或平衡的振动测量,不妨碍使用。 频率响应( frequency response 频率响应必须在机器要求的频率范围之内。 标定( calibration) 按年度基准标定。包括灵敏度与频率关系的 测试,确定内部弹簣和阻尼系统是否由于热 和振动而劣化
灵敏度（sensitivity） • 对于指定的振动级，输出越大，受电气噪声 的影响越小。 • 一般从10Hz到1kHz，灵敏度是常数。通常从 10Hz开始，输出按指数规律下降。这时幅值 读数是不准确的。对同一位置反复进行的仅 关于趋势或平衡的振动测量，不妨碍使用。 频率响应（frequency response） • 频率响应必须在机器要求的频率范围之内。 标定（calibration） • 按年度基准标定。包括灵敏度与频率关系的 测试，确定内部弹簧和阻尼系统是否由于热 和振动而劣化
优点 容易安装;中频范围的信号强;不需要 外电源。 缺点 体积和重量较大;对输入频率敏感;频 率响应范围窄;含有运动零件;对磁场 敏感
优点 • 容易安装；中频范围的信号强； 不需要 外电源。 缺点 • 体积和重量较大；对输入频率敏感；频 率响应范围窄；含有运动零件；对磁场 敏感
322加速度传感器拾振器( acceleration transducer/pickup 旋转机器最常用。 放大器 坚固耐用,结构紧 预应力弹簧 凑,重量轻,频率 响应范围宽 测振质量块 晶体元件 机器外壳上安装的 结构。可以连续地 基座 或定时地测量外壳 的绝对运动。 安装柱头螺栓 图32加速度计
3.2.2 加速度传感器/拾振器（acceleration transducer/pickup） • 旋转机器最常用。 坚固耐用，结构紧 凑，重量轻，频率 响应范围宽。 • 机器外壳上安装的 结构。可以连续地 或定时地测量外壳 的绝对运动。 图3.2 加速度计
工作原理( theory of operation) 惯性测量装置。信号与振动的加速度成正比。 由封装在金属防护壳中的压电晶体(由铁电 体材料制成,例如锆钛酸铅和钛酸钡)和小 质量块组成。 受到振动时,压电晶体产生的电荷正比于变 化的振动力 电荷输出的测量单位是皮库每g(pCg),其 中g是重力加速度。具有内部/外部电荷放大 器。把压电晶体的电荷输出转换为成正比的, 以mV/g为单位的电压输出
工作原理（theory of operation） • 惯性测量装置。信号与振动的加速度成正比。 • 由封装在金属防护壳中的压电晶体（由铁电 体材料制成，例如锆钛酸铅和钛酸钡）和小 质量块组成。 • 受到振动时，压电晶体产生的电荷正比于变 化的振动力。 • 电荷输出的测量单位是皮库每g（pC/g），其 中g是重力加速度。具有内部/外部电荷放大 器。把压电晶体的电荷输出转换为成正比的， 以mV/g为单位的电压输出
电流或电压型( current or voltage mode) 具有内部的低输出阻抗的放大器并且需要外 接恒电流电压源。由于内部放大电路,额定 温度较低。 电荷型( charge mode) 没有内部放大器,因此额定温度较高。外部 电荷放大器用与加速度计匹配的特殊的适配 电缆供电。现场配线的终端为外部电荷放大 器 当输出电缆的长度在500英尺以内,可以忽略 对信号质量的影响。更长的电缆会减小有效 的频率响应范围
电流或电压型（current or voltage mode） • 具有内部的低输出阻抗的放大器并且需要外 接恒电流/电压源。由于内部放大电路，额定 温度较低。 电荷型（charge mode） • 没有内部放大器，因此额定温度较高。外部 电荷放大器用与加速度计匹配的特殊的适配 电缆供电。现场配线的终端为外部电荷放大 器。 当输出电缆的长度在500英尺以内，可以忽略 对信号质量的影响。更长的电缆会减小有效 的频率响应范围
安装( mounting) 双头螺栓(stud)安装法、 胶粘( adhesive)安装法、 磁铁( magnet)(双面的,即平的)安装法 或者不安装,例如使用手持探头( handheld probe)或托架( stinger)。 每种方法都影响加速度计的高频响应 双头螺栓(stud)法的频率响应最宽,是最 稳固、可靠的固定方法
安装（mounting） • 双头螺栓（stud）安装法、 • 胶粘（adhesive）安装法、 • 磁铁（magnet）（双面的，即平的）安装法 • 或者不安装，例如使用手持探头（handheld probe）或托架（stinger）。 • 每种方法都影响加速度计的高频响应。 • 双头螺栓（stud）法的频率响应最宽，是最 稳固、可靠的固定方法
