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工业设备振动传感器(续)

专家
2020-02-26 13:46:51    评分

诊断齿轮故障所需振动传感器规格要求包括: 


1) 带宽在齿轮故障检测中非常关键,因为齿轮齿的数量改变在频域分析中以倍数值增加,所以即使对于速度相对较低的系统,所需的检测频率范围也会迅速提高到多个kHz

 

2) 由于多种原因,分辨率和低噪声至关重要。将振动传感器安装在特定故障区域附近的难度很大,这意味着机械系统对振动信号的衰减可能会更高,这使得能够检测低能量信号至关重要。还要考虑到,由于齿轮问题引发的信号不一定是静态周期(static periodic),因此不能完全依赖利用传统的快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)技术,从高本底噪声(noise floor)的环境中提取低振幅信号,所以要求传感器本身的本底噪声必须很低,在变速箱环境中尤其如此,在变速箱环境中,来自变速箱不同元件的多个振动信号混合在一起。除了这些考虑因素之外,早期检测的重要性不仅出于零件保护的原因,而且出于信号源本身在故障初期较易发现,例如与后期的多齿断裂损坏相比,初期单齿断裂故障的情况下的振动严重性可能更高,这意味着在早期阶段检测可能相对容易。


 

传感器的选料 

 

下列表1 概括了以上四种系统故障类型监测对应的所需传感器的要求。

 

1:不同故障下,传感器参数的要求 (图片来源:ADI) 

图片1.png 

 

工程师可根据以上表1,选择合适的振动传感器。使用参数恰当的振动传感器,加上正确使用分析工具,以确定机械问题的具体原因及位置,将会协助工程师加快维修速度并降低成本。振动传感器可以用来测量和分析位移,线速度和加速度。虽然规格书内的参数一般直接与应用相关或是通过数学运算得知,但是Digi-Key已列出了一些传感器的重要参数,可以帮助工程师省去这一费时的步骤。

图片1.png 

7 :振动传感器重要参数筛选列表

 

例如 TE Connectivity Measurement Specialties 公司的 LDT 系列,拥有高灵敏度 (50 – 200 mV/g),输出电压摆幅可以直接输入FETCMOS,将部件灵活运用成开关

 

有部份工程师会选择加速计运动传感器 ”作振动感测。此类传感器可以将微小的振动感测如加速度信号,之后放大以进行加速度测量,或者在传感器内将其转换为速度或位移信号。如今,大多数用于振动监测的压电传感器都包含内部放大器。运算放大器可用于将这些传感器连接至分立的或微控制器上的A/D转换器。例如Analog Devices 公司的ADXL1005 系列,可为工业监控应用提供高带宽及高噪声密度的解决方案。使用ADAQ7980作模数转换,用于测量0kHz10kHz的机械振动,请参考图8的示例。 

 

图片1.png 

8 ADXL1005 应用电路图 (图片来源:ADI)

 

总结 

 

因振动而引发的故障类型众多,四类常见故障分别是不平衡、错位、滚动轴承缺陷和轮齿故障,了解了这些故障产生振动的原理,就能了解所需的振动传感器及其系统参数、要求,以便进行检测和诊断。所以在设计监控工业设备和应用的机械操作时, 选择合适的振动传感器是不可或缺环节的。除了传统的振动传感器,高阶的加速计运动传感器 也可以用于振动感测,实现具有高分析能力的解决方案及系统。

 

更多有关监测的技術资料请参考digikey.cn内的文库:

ADI 传感器技术产品页

• 振动传感器的应用和解决方案(英文版)

• ADI技術文章 - 传感器性能如何支持状态监控解决方案

• 为工业应用中基于状态的监测构建 MEMS 振动传感器系统

• 使用库伦计监测锂电池健康度!内有详情!

想搞BLDC电机控制,就必须要懂的角度传感器

 

 

 





关键词: 工业设备     振动     传感器     故障    

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