测定旋转轴轴心轨迹实验指导书 实验名称：基于LabVIEW的轴心轨迹测量实验 学时： 适用对象： 一，实验目的 1.通过本实验让学生掌握回转机械轴心轨迹测量的方法，了解回转机械动平衡的概念和原 理。 2通过本实验了解影响旋转轴轴心轨迹的因素，以及这些因素对轴心轨迹影响的程度： 3.通过本实验了解和掌握电涡流传感器测量的原理和方法： 4.熟悉LabVIEW仪器的使用： 二.实验台简介 DRZZS--A型多功能转子实验台由：1底座、2主轴、3飞轮、4直流电机、5主轴支座、 6含油轴承及油杯、7电机支座、8连轴器及护罩、9RS9008电涡流传感器支架、10磁电转 速传感器支架、11测速齿轮(15齿)、12保护挡板支架，几部分组成，如图1所示。 6 10 12 5 11 2 图1 DRZZS-A型多功能转子实验台传感器安装位置示意图 主要技术指标为： 可调转速范围：0`2500转/分，无级 电源：DC12V 主轴长度：500mm 主轴直径：12mm 外形尺寸：640×140×160mm 重量：12.5kg 与DRVI软件平台结合，可以开设如下实验： 加速度传感器/速度传感器振动测量实验 磁电传感器/光电传感器转速测量
测定旋转轴轴心轨迹实验指导书 实验名称：基于 LabVIEW 的轴心轨迹测量实验 学时： 适用对象： 一． 实验目的 1.通过本实验让学生掌握回转机械轴心轨迹测量的方法，了解回转机械动平衡的概念和原 理。 2 通过本实验了解影响旋转轴轴心轨迹的因素，以及这些因素对轴心轨迹影响的程度； 3.通过本实验了解和掌握电涡流传感器测量的原理和方法； 4.熟悉 LabVIEW 仪器的使用； 二．实验台简介 DRZZS-A 型多功能转子实验台由：1 底座、2 主轴、3 飞轮、4 直流电机、5 主轴支座、 6 含油轴承及油杯、7 电机支座、8 连轴器及护罩、9RS9008 电涡流传感器支架、10 磁电转 速传感器支架、11 测速齿轮(15 齿)、12 保护挡板支架，几部分组成，如图 1 所示。 图 1 DRZZS-A 型多功能转子实验台传感器安装位置示意图 主要技术指标为： 可调转速范围：0~2500 转/分，无级 电源：DC12V 主轴长度：500mm 主轴直径：12mm 外形尺寸：640×140×160mm 重量：12.5kg 与 DRVI 软件平台结合，可以开设如下实验： 加速度传感器/速度传感器振动测量实验 磁电传感器/光电传感器转速测量
三点加重法转子动平衡实验 转子轴心轨迹测量实验 三，实验原理 本系统选用DRZZS-A型多功能转子实验台，配置9RS9008系列电涡流传感器，进行轴 心轨迹测量，其主要结构可简化为如图2所示。图2中，1,2为电涡流传感器，两个传感 器在同一截面上相互垂直安装。通过转子的转动，两个传感器获得的位移信号，可以反 映转子的轴心轨迹。 电 传感器 7 传感器2 图2转子实验示意图 电涡流传感器以电涡流效应为基础，由一个线圈和与线圈临近的金属体组成（见 图3(a)).当线圈通入交变电流I1时，在线圈的周围产生一交变磁场H1,处 于该磁场中的金属体产生感应电动势，并形成涡流。金属体上流动的电涡流也将产生 相应的磁场H2，H2与H1方向相反，对线圈磁场H1起抵消作用，从而引起线圈 等效阻抗Z或等效电感L或品质因数相应变化。金属体上的电涡流越大，这些参数的 变化亦越大。 H a (b) 图3电涡流式传感器工作原理图 把被测导体上形成的电涡流等效成一个短路环L2，这样就可以得到如图3(b) 所示的等效电路，其中R1为L1的内阻，R2为L2的内阻.根据等效电路，列出 方程组： RI+jwLI-jwMI2=U -jwMI+RI,+jwL212=0 (1) 解方程组求得传感器线圈的复阻抗为 z=号风g风小4g叫] wM2 线圈的等效电感为
三点加重法转子动平衡实验 转子轴心轨迹测量实验 三． 实验原理 本系统选用DRZZS-A型多功能转子实验台,配置9RS9008系列电涡流传感器, 进行轴 心轨迹测量,其主要结构可简化为如图 2 所示。图 2 中, 1 , 2 为电涡流传感器, 两个传感 器在同一截面上相互垂直安装。通过转子的转动, 两个传感器获得的位移信号, 可以反 映转子的轴心轨迹。 图 2 转子实验示意图 电涡流传感器以电涡流效应为基础, 由一个线圈和与线圈临近的金属体组成( 见 图 3( a ) ) . 当线圈通入交变电流 I 1 时, 在线圈的周围产生一交变磁场 H 1 , 处 于该磁场中的金属体产生感应电动势, 并形成涡流。 金属体上流动的电涡流也将产生 相应的磁场 H 2 , H 2 与 H 1 方向相反, 对线圈磁场 H 1 起抵消作用, 从而引起线圈 等效阻抗 Z 或等效电感 L 或品质因数相应变化。金属体上的电涡流越大, 这些参数的 变化亦越大。 图 3 电涡流式传感器工作原理图 把被测导体上形成的电涡流等效成一个短路环 L 2 , 这样就可以得到如图 3 ( b) 所示的等效电路, 其中 R1 为 L 1 的内阻, R2 为 L 2 的内阻. 根据等效电路, 列出 方程组: 2 1 1 1 1 1 2 2 2 2 0 R I jwL I jwMI U jwMI R I jwL I （1） 解方程组求得传感器线圈的复阻抗为 2 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 ( ) ( ) U w M w M Z R R j wL wL I R wL R wL （2） 线圈的等效电感为
L=L- w2M2 E+(wL2)2 L2 (3) 由式(2)和(3)可以看出，激励线圈与金属导体系统的阻抗、电感都是该系统互感 M平方的函数.而M随线圈与金属导体间距离x的变化而改变。因此，可以利用该原 理实现金属体的位移、振动等参数的测量。 四.实验所需仪器与设备 1.计算机 1台 2.DRVⅥI快速可重组虚拟仪器平台 1套 3.打印机 1台 4.转子实验台 1套 5.USB数据采集仪 1台 五，实验预习要求、实验方法及步骤 实验预习要求： 1.了解转子实验台的结构： 2.了解对旋转轴轴心轨迹可能的影响因素： 3.熟悉LabVIEW平台的操作： 4.熟悉实验数据处理的方法： 实验方法： 本系统使用计算机及采集卡配备LabVIEW应用软件，实现轴心轨迹的测量；利用图形 用户界面完成信号的采集和波形显示。 轴心轨迹是转子运行时轴心的位置，在忽略轴的圆度误差的情况下，可以将两个电 涡流位移传感器探头安装到实验台中部的传感器支架上，相互成90度，并调好两个探 头到主轴的距离（约1.6mm),标准是使从前置器输出的信号刚好为0(mV)。这时， 转子实验台启动后两个传感器测量的就是它在两个垂直方向(，Y)上的瞬时位移，测量 信号经处理后经过数据采集仪输入计算机或者可以通过示波器即可合成为李沙育图（大 致如图5所示)，即为转子的轴心运动轨迹。随后，调解电机转速，观察随着转速变化， 轴心轨迹曲线的变化情况，分析并记录实验结果。 图4轴心轨迹测量
2 2 1 2 2 2 2 2 ( ) w M L L L R wL (3) 由式(2) 和(3)可以看出, 激励线圈与金属导体系统的阻抗、电感都是该系统互感 M 平方的函数.而 M 随线圈与金属导体间距离 x 的变化而改变。因此, 可以利用该原 理实现金属体的位移、振动等参数的测量。 四． 实验所需仪器与设备 1. 计算机 １台 2. DRVI 快速可重组虚拟仪器平台 1 套 3. 打印机 1 台 4. 转子实验台 1 套 5. USB 数据采集仪 1 台 五． 实验预习要求、实验方法及步骤 实验预习要求： 1.了解转子实验台的结构； 2.了解对旋转轴轴心轨迹可能的影响因素； 3.熟悉 LabVIEW 平台的操作； 4.熟悉实验数据处理的方法； 实验方法： 本系统使用计算机及采集卡配备 LabVIEW 应用软件,实现轴心轨迹的测量;利用图形 用户界面完成信号的采集和波形显示。 轴心轨迹是转子运行时轴心的位置，在忽略轴的圆度误差的情况下，可以将两个电 涡流位移传感器探头安装到实验台中部的传感器支架上，相互成 90 度，并调好两个探 头到主轴的距离（约 1.6mm），标准是使从前置器输出的信号刚好为 0（mV）。这时， 转子实验台启动后两个传感器测量的就是它在两个垂直方向(X,Y)上的瞬时位移，测量 信号经处理后经过数据采集仪输入计算机或者可以通过示波器即可合成为李沙育图（大 致如图 5 所示），即为转子的轴心运动轨迹。随后，调解电机转速，观察随着转速变化， 轴心轨迹曲线的变化情况，分析并记录实验结果。 图 4 轴心轨迹测量
通道0采集的波形 通道0滤波后的波形 轴心 轨迹图 州原 1aE0西 通道1采集的波形 通道1滤波后的波形 图5数据采集、存储模块前面板界面与合成的李沙育图 具体步骤： 1.关闭DRDAQ-USB型数据采集仪电源，将需使用的传感器连接到采集仪的数据采 集通道上。（禁止带电从采集仪上插拔传感器，否则会损坏采集仪和传感器） 2.开启DRDAQ-USB型数据采集仪电源。 3.运行DRVI主程序，点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标，选择其中的“DRVI 采集仪主卡检测”或“网络在线注册”进行软件注册。 4.在DRVⅥ地址信息栏中输入WEB版实验指导书的地址，在实验目录中选择“转子 实验台”，建立实验环境。 六。思考题 1.电涡流传感器有什么特性？可以用在哪些特征量的监测上？ 2.对旋转轴轴心轨迹的影响因素有哪些？ 七，实验报告要求 1.简述实验目的和原理。 2.拷贝实验系统运行界面，插入到Word格式的实验报告中，用Winzip压缩后通过Email 上交实验报告
图 5 数据采集、存储模块前面板界面与合成的李沙育图 具体步骤： 1. 关闭 DRDAQ-USB 型数据采集仪电源，将需使用的传感器连接到采集仪的数据采 集通道上。(禁止带电从采集仪上插拔传感器，否则会损坏采集仪和传感器) 2. 开启 DRDAQ-USB 型数据采集仪电源。 3. 运行 DRVI 主程序，点击 DRVI 快捷工具条上的"联机注册"图标，选择其中的“DRVI 采集仪主卡检测”或“网络在线注册”进行软件注册。 4. 在 DRVI 地址信息栏中输入 WEB 版实验指导书的地址，在实验目录中选择“转子 实验台”，建立实验环境。 六． 思考题 1.电涡流传感器有什么特性？可以用在哪些特征量的监测上？ 2.对旋转轴轴心轨迹的影响因素有哪些？ 七． 实验报告要求 1.简述实验目的和原理。 2.拷贝实验系统运行界面，插入到 Word 格式的实验报告中，用 Winzip 压缩后通过 Email 上交实验报告
