專利名稱：轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，是一種轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)動機(jī)械在工業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域使用非常普遍，所有轉(zhuǎn)動機(jī)械都存在振動現(xiàn)象，一旦振動幅值超過規(guī)定便會發(fā)生故障或事故，因此必須對轉(zhuǎn)動機(jī)械的振動進(jìn)行檢測與故障診斷?，F(xiàn)有技術(shù)通常采用簡單的振動測試儀器進(jìn)行轉(zhuǎn)動機(jī)械相關(guān)軸瓦位置的垂直振動或者水平振動幅值的測試，由于設(shè)備處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，引起的故障的原因很多，所以很難準(zhǔn)確分析判斷故障原因與引起故障的部位。

發(fā)明內(nèi)容
所有轉(zhuǎn)動機(jī)械都存在振動現(xiàn)象是客觀的，而影響轉(zhuǎn)動機(jī)械振動幅值大小的的要素有三個，即擾動力、支撐剛度、阻尼系數(shù)。對某一處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的設(shè)備，擾動力和阻尼系數(shù)基本不變，而影響支撐剛度的因素有軸瓦或軸承座剛度及連接剛度；臺板剛度及連接剛度；基礎(chǔ)剛度。經(jīng)推導(dǎo)支撐總剛度、=,,D工,.
ICbKg + Km \Kb + Kg)其中kb 軸瓦或軸承座剛度及連接剛度。kg:臺板剛度及連接剛度。km:基礎(chǔ)剛度。影響支撐總剛度1 因素很多，為了準(zhǔn)確找到影響支撐總剛度具體部位及原因，必須測取軸瓦或軸承座垂直方向、軸瓦或軸承座水平方向、軸瓦或軸承座軸向、軸瓦或軸承座連接部位即機(jī)座、臺板及基礎(chǔ)的振動幅值與頻譜情況。本發(fā)明的目的是提供一種能夠順序測量和存儲轉(zhuǎn)動機(jī)械軸瓦或軸承座的垂直方向、水平方向、軸向方向、臺板位置、機(jī)座位置、基礎(chǔ)位置的振動數(shù)據(jù)，自動給出振動故障原因和六個位置時域波形和頻譜，具有顯示直觀、診斷準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置，其特征是它包括ARM微處理器分別與信號處理電路、FPGA門陣列、IXD液晶顯示、SD 存儲單元、操作鍵盤、通訊端口、閃存FLASH和內(nèi)存RAM相連接，置于轉(zhuǎn)動機(jī)械軸瓦或軸承座的垂直方向、水平方向、軸向方向、臺板位置、機(jī)座位置、基礎(chǔ)位置的速度傳感器或加速度傳感器與信號處理電路相連接，信號處理電路與信號采集電路相連接，信號采集電路與FPGA 門陣列相連接。所述的信號處理電路包括型號LM358芯片ICl、型號LM358芯片IC2、型號LM358 芯片IC3，電阻Rl R16、電位器W1、W2、電容Cl C4、C15、C17、CZl CZ6相連接。所述的信號采集電路包括型號0PA^30IDGK芯片IC4、型號ADS8330IRSA芯片IC9, %fiRl、R2、R9、R10、R18、R19、R100 R103 和電容 C100、ClOl 相連接。所述的FPGA門陣列包括型號LFXP2-5E-5TN144C芯片IC13，電阻R47、R48和磁珠 PB5、PB6相連接。所述的ARM微處理器包括型號S3C2440A40芯片IC3，電容C15、C16和晶振X1、X2
相連接。所述的SD存儲單元包括電阻R27 R33和卡件J9相連接。所述的通訊端口包括電阻R49和USB通訊端口 J13相連接。所述的閃存FLASH包括芯片型號K9F2G08U0M-PCB0IC1和電阻R4相連接。所述的內(nèi)存RAM包括型號K4S561632H-UC75芯片IC2、型號K4S561632H-UC75芯片 IC4相連接。本發(fā)明的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置，能夠通過速度傳感器或加速度傳感器順序測量轉(zhuǎn)動機(jī)械軸瓦或軸承座的垂直方向、水平方向、軸向方向、臺板位置、機(jī)座位置、基礎(chǔ)位置六個位置的振動信號，并通過控制電路對所存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行最少IOM點(diǎn)的快速FFT分析，并根據(jù)采集的時域和傅立葉分析的六個位置數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)模型進(jìn)行判別、比對，得出造成轉(zhuǎn)動機(jī)械軸瓦或軸承座振動異常原因，具有顯示直觀、診斷準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置電路原理框圖。
圖2為信號處理電路1原理圖。
圖3為信號采集電路2原理圖。
圖4為FPGA門陣列3原理圖。
圖5為ARM微處理器4原理圖。
圖6為SD存儲單元6原理圖。
圖7為通訊端口 8原理圖。
圖8為閃存FLASH 9原理圖。
圖9為內(nèi)存RAM 10原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。參照圖1，本發(fā)明的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置包括ARM微處理器分別與信號處理電路、FPGA門陣列、IXD液晶顯示、SD存儲單元、操作鍵盤、通訊端口、閃存FLASH 和內(nèi)存RAM相連接，置于轉(zhuǎn)動機(jī)械軸瓦或軸承座的垂直方向、水平方向、軸向方向、臺板位置、機(jī)座位置、基礎(chǔ)位置的速度傳感器或加速度傳感器與信號處理電路相連接，信號處理電路與信號采集電路相連接，信號采集電路與FPGA門陣列相連接。參照圖1和2，所述的信號處理電路包括可選擇輸入速度傳感器信號或加速度傳感器信號。它包括型號LM358芯片IC1、型號LM358芯片IC2、型號LM358芯片IC3，電阻R1、 R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16，電位器 W1、W2，電容 C1、C2、 C3、C4、C15、C17、CZl、CZ2、CZ3、CZ4、CZ5、CZ6和模擬部分與數(shù)字部分間60芯接插件。當(dāng)選擇速度傳感器輸入時，信號首先經(jīng)電容Cl進(jìn)行隔直和芯片IClB整形后到電阻RlO輸入
4側(cè)，速度傳感器信號經(jīng)芯片IC3B、電容CZ4、CZ5、CZ6和電阻Rll構(gòu)成的積分電路進(jìn)行積分， 把速度信號變換成位移信號，然后再經(jīng)芯片IC3A進(jìn)行放大輸出ADCIN2 ；當(dāng)選擇加速度傳感器輸入時，信號首先經(jīng)電容C3進(jìn)行隔直和芯片IClA整形后到電阻R4輸入側(cè)，加速度傳感器信號經(jīng)芯片IC2B、電容CZ1、CZ2、以3和電阻R5構(gòu)成的積分電路進(jìn)行積分，把加速度信號變換成速度信號到電阻RlO輸入側(cè)，同理，速度傳感器信號經(jīng)芯片IC3B、電容CZ4、CZ5、CZ6 和電阻Rll構(gòu)成的積分電路進(jìn)行積分，把速度信號變換成位移信號，然后再經(jīng)芯片IC3A進(jìn)行放大輸出ADCIN2。參照圖1和3，所述的信號采集電路2包括型號0PA^30IDGK芯片IC4、型號 ADS8330IRSA 芯片 IC9,電阻 Rl、R2、R9、RIO、R18、R19、R100、R101、R102、R103、C100、ClOl。 信號處理電路1的芯片IC3A輸出的ADCIN2信號傳輸?shù)叫盘柌杉娐?的電阻Rl輸入側(cè)， 該信號經(jīng)芯片IC4放大后由芯片IC4的7腳輸出，再經(jīng)電阻R100、RlOU ClOO濾波處理后送入AD采集芯片IC9的12、13腳。AD采集芯片IC9的3腳接收來自FPGA門陣列3的芯片IC13的第72腳發(fā)出的控制信號ADC0-C0N。該控制信號ADCO-CON是根據(jù)ARM微處理器 4的ARM芯片IC3軟件所要求的采樣方式和采樣率等設(shè)置情況由FPGA芯片發(fā)出的。AD采集芯片IC9根據(jù)控制信號要求實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換，并經(jīng)該芯片的5腳、6腳、7腳、9腳輸出。參照圖1和4，所述的FPGA門陣列3包括型號LFXP2-5E-5TN144C芯片IC13、電阻 R47、R48和磁珠PB5、PB6。FPGA芯片是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)的，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。FPGA芯片IC13接收ARM芯片IC3 的采樣設(shè)置要求，并控制信號采集電路2的芯片IC9的5腳、6腳、7腳、9腳輸出，該輸出送入FPGA門陣列3的FPGA芯片66、69、70、71腳，然后經(jīng)FPGA芯片的5腳 22腳輸出。參照圖1和5，所述的ARM微處理器4包括型號S3C2440A40芯片IC3、電容C15、 C16和晶振X1、X2。FPGA芯片IC13的5腳 22腳數(shù)據(jù)輸出到ARM芯片IC3的DO D15， 再由ARM根據(jù)嵌入的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲，存儲芯片分別為K4S561632H-UC75、 K9F2G08U0M-PCB0和SD卡，并根據(jù)ARM程序要求接受鍵盤輸入、驅(qū)動IXD液晶屏顯示5的 3. 5英寸IXD液晶顯示和進(jìn)行USB方式通訊。所述的IXD液晶屏顯示5包括接收經(jīng)FPGA部分兩層板和ARM部分六層板間200腳連接插獲取的ARM芯片IC3送出的VD-BO VD-B7、 VD-GO VD-G7、VD-RO VD-R7的數(shù)據(jù)和指令。參照圖1和6，所述SD存儲單元6包括電阻R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33和卡件J9。該部分通過200腳接插件獲取ARM芯片IC3送出的SDR控制和數(shù)據(jù)。操作鍵盤7 通過200腳接插件，向ARM芯片IC3提供K控制信號。參照圖1和7，所述的通訊端口 8包括電阻R49和USB通訊端口 J13相連接，提供一種通訊方式USB通訊。參照圖1和8，所述的閃存FLASH包括芯片型號K9F2G08U0M-PCB0IC1和電阻R4相連接。參照圖1和9，所述的內(nèi)存RAM包括型號K4S561632H-UC75芯片IC2、型號 K4S561632H-UC75 芯片 IC4 相連接。本發(fā)明的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置采取便攜可移動模式。所測得的振動幅值、波形與頻譜情況能通過LCD液晶觸摸屏直觀顯示。用鋰電池作為電源，滿足最少4 小時連續(xù)測試與數(shù)據(jù)存儲。
發(fā)明的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置所用電子元器件均為市售產(chǎn)品。本發(fā)明的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置所安裝的操作系統(tǒng)為Windows CE, 編程語言為VS2005. NET是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的技術(shù)。本發(fā)明的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置的樣機(jī)經(jīng)過三個月的現(xiàn)場試用，通過順序測量和存儲軸瓦或軸承座的垂直方向、水平方向、軸向方向、臺板位置、機(jī)座位置、基礎(chǔ)位置的振動數(shù)據(jù)，能通過IXD液晶屏方式自動給出振動故障原因和六個位置時域波形和頻譜，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明目的和達(dá)到了發(fā)明目的所具有的效果。本發(fā)明的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置的具體實(shí)施方式
并非窮舉，本領(lǐng)域技術(shù)人員不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動的任何變換均屬于本發(fā)明權(quán)利保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置，其特征是它包括ARM微處理器分別與信號處理電路、FPGA門陣列、IXD液晶顯示、SD存儲單元、操作鍵盤、通訊端口、閃存FLASH 和內(nèi)存RAM相連接，置于轉(zhuǎn)動機(jī)械軸瓦或軸承座的垂直方向、水平方向、軸向方向、臺板位置、機(jī)座位置、基礎(chǔ)位置的速度傳感器或加速度傳感器與信號處理電路相連接，信號處理電路與信號采集電路相連接，信號采集電路與FPGA門陣列相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置，其特征是所述的信號處理電路包括型號LM358芯片IC1、型號LM358芯片IC2、型號LM358芯片IC3，電阻Rl R16、電位器W1、W2、電容Cl C4、C15、C17、CZ1 CZ6相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置，其特征是所述的信號采集電路包括型號0PA^30IDGK芯片IC4、型號ADS8330IRSA芯片IC9，電阻Rl、R2、R9、 R10、R18、R19、R100 R103 和電容 C100、ClOl 相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置，其特征是所述的 FPGA門陣列包括型號LFXP2-5E-5TN144C芯片IC13，電阻R47、R48和磁珠PB5、PB6相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置，其特征是所述的ARM 微處理器包括型號S3C2440A40芯片IC3，電容C15、C16和晶振XI、X2相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置，其特征是所述的SD 存儲單元包括電阻R27 R33和卡件J9相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置，其特征是所述的通訊端口包括電阻R49和USB通訊端口 J13相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置，其特征是所述的閃存FLASH包括芯片型號K9F2G08U0M-PCB0IC1和電阻R4相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置，其特征是所述的內(nèi)存RAM包括型號K4S561632H-UC75芯片IC2、型號K4S561632H-UC75芯片IC4相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，是一種轉(zhuǎn)動機(jī)械六點(diǎn)測試振動故障診斷裝置，其特點(diǎn)是它包括ARM微處理器分別與信號處理電路、FPGA門陣列、LCD液晶顯示、SD存儲單元、操作鍵盤、通訊端口、閃存FLASH和內(nèi)存RAM相連接，置于轉(zhuǎn)動機(jī)械軸瓦或軸承座的垂直方向、水平方向、軸向方向、臺板位置、機(jī)座位置、基礎(chǔ)位置的速度傳感器或加速度傳感器，能夠順序測量轉(zhuǎn)動機(jī)械軸瓦或軸承座六個位置的振動信號，并通過控制電路對所存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行最少1024點(diǎn)的快速FFT分析，并根據(jù)采集的時域和傅立葉分析的六個位置數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)模型進(jìn)行判別、比對，得出造成轉(zhuǎn)動機(jī)械軸瓦或軸承座振動異常原因，具有顯示直觀、診斷準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01M7/02GK102175410SQ20111004938
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者葉榮學(xué), 姜梅, 孫偉 申請人:東北電力大學(xué)