发动机测试便携式振动分析仪

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更多发布于：2014-08-28 17:53

　　便携式振动仪是随着设备故障诊断需求不断提高而发展起来的面向现场的测试仪器。传统的振动分析仪器具有结构复杂、体积大、分布广、操作不方便、测试时间长、费用高等特点;而基于单片机的振动采集分析仪虽然体积较小，但是分析能力有限，不能进行复杂信号的处理任务，往往不能够满足振动分析与诊断的特殊要求。
　　本文所设计的振动分析仪以ComPACtRIO为采集设备，以Labview为软件开发平台，电解测厚仪不但具有体积小，重量轻的特点，而且具有强大、灵活的专业分析能力，能够实时检测信号的波形及频谱情况，并实现数据实时保存，可在后期进行阶次、轴心轨迹等专业分析。特别适合于测点分散、而又不需要持续检测的测试场合。
　　系统采用上下位机的结构，下位机将采集到的转速和振动信号，通过TCP/IP协议传送给上位机，上位机进行数据保存与分析。
　　系统的功能描述如下所示：
　　转速信号采集：±10V，支持正弦波、方波信号类型;
　　振动信号采集：支持振动数据类型的转化，如加速度-速度-位移的转化;
　　在线分析：最大振幅计算与报警、功率谱分析;
　　数据保存与管理;可以通过报警时刻，浏览数据，膜层测厚仪振动声音回放等方式迅速找到异常数据进行针对性分析;
　　离线分析：时域分析，频率-时间、阶次-时间、频率-转速、阶次-转速等三维谱分析，轴心轨迹分析;通过这些分析工具，可以帮助操作者判断振动异常的原因，如转子不对中、质量不平衡、转轴裂纹等;
　　打印报表：可以将离线分析结果通过Excel表格输出。
　　通过在线分析工具，操作者可以实时检测发动机振动是否超标，离线分析工具可以帮助操作者判断出现振动异常的原因。
　　系统在设计上追求柔性测试技术可靠性、精确性、扩展性、PCB镀层适应性和灵活性五大方面特性，并且具有专业的分析能力。现将系统特性与设计做一简要介绍。
　　4.1 系统适应性
　　系统具有便携、防雨淋、防摔防振动的性质，能够使振动仪能够适应外场测试。
　　便携性：为了使整个系统携带方便，在设计选型上选择性能能够满足测试要求质量又轻的硬件，比如采集设备选择质量与体积都比较小的CompactRIO。整个系统体积小，重量轻(大概11Kg)，方便携带。
　　防雨淋：首先，上位机选用军用笔记本，本身具有防雨淋的功能;另外，笔记本拖架进行了防雨淋的设计，在其左测开有凹槽，接口以及风扇出风口全部安装在凹槽里，能有效防止雨淋，适用于雨天作业。　　系统能够直接通过插拔增加或者减少FPGA硬件，能够根据用户的要求增加离线分析算法，可以很方便的增加系统的功能。
　　设计时将功能比较集中，应用次数较多的程序设计成模块，各模块之间耦合性小，多层镍测厚不但使得系统易于维护，哪部分出问题就检查特定的模块，而且使得系统易于扩展，可以在系统中增加其他模块以扩展系统的功能。另外，CompactRIO硬件分为Host与FPGA模块，为了实现FPGA设备的可扩展性，通过一次性将所有可能存在的板卡的端口读取都编写到程序中，然后根据host下获取的板卡信息读取相应板卡的数据，满足板卡增减的要求。
　　系统设计理论MTBF指标(平均无故障时间)大概3500小时， MTTR指标(系统平均修复时间)小于等于30分钟;为实现这一指标，首先在硬件选择上注意每个硬件的MTBF指标，然后通过理论计算确保整个系统的 MTBF指标能够满足设计要求，另外，在笔记本拖架上装有排风扇，设计有进风口与排风口，能够及时将CRIO与电源产生的热量排出，确保了仪器的正常使用;其次，在振动仪的操作说明书中给出了笔记本不工作、信号波形不显示、信号波形显示为噪声以及软件故障诊断方法流程图，可以保证MTTR指标在30分钟以内。

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