前文回顧

【虹科方案】虹科數(shù)字化儀——機(jī)械測量的最佳方案?。ㄒ唬?br />

前文介紹了在對機(jī)械設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行測量時(shí)如何選擇數(shù)字化儀及傳感器，并以小型三葉片冷卻風(fēng)扇的基本機(jī)械測量作為案例，說明傳感器和數(shù)字化儀如何一起使用，并通過虹科SBench6軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。本文將進(jìn)一步通過小型空氣壓縮機(jī)的案例介紹如何運(yùn)用數(shù)字化儀進(jìn)行機(jī)械測量。

機(jī)械測量示例 #2

圖 4：用于測量小型空氣壓縮機(jī)內(nèi)部壓力、振動和聲級的裝置， 每個(gè)傳感器都有自己的電源。

圖 4 是小型空氣壓縮機(jī)上的另一種機(jī)械測量裝置的示意圖。使用壓力傳感器、加速度計(jì)和麥克風(fēng)測量內(nèi)部氣缸壓力、振動加速度和聲級。壓力傳感器被擰入一個(gè)允許在沒有機(jī)械干擾或泄漏的情況下進(jìn)入內(nèi)部圓柱體頂部的端口。這也是一種基于壓電的傳感器，其中壓力膜片施加的力與陶瓷或晶體元件上的壓力成正比，傳感器靈敏度為 100 mV/psi。

圖 5：帶傳感器的空氣壓縮機(jī)測量裝置

加速度計(jì)被固定在氣缸蓋上。同樣，應(yīng)用程序?qū)⒋_定安裝方法。這些可能因傳感器被擰到設(shè)備上、膠合或使用磁性支架連接而有所不同。在加速度計(jì)的情況下，安裝是剛性的并且與所需的測量軸對齊。此外，傳感器和安裝件應(yīng)小而輕，以免影響測量。機(jī)械應(yīng)用中的傳感器“加載”很像電氣測量中的探頭加載。兩者都會影響測量的準(zhǔn)確性。

圖 6：測量小型空壓機(jī)的壓力、振動和聲級并顯示阻塞輸出口的效果。前三個(gè)網(wǎng)格顯示（從左到右）為壓力、振動和聲級，相關(guān)的 FFT 顯示在每個(gè)網(wǎng)格下方。

圖 6 顯示了壓縮機(jī)測量期間顯示的數(shù)字化儀數(shù)據(jù)。左上角的軌跡（壓力）是壓力傳感器的原始輸出。通道設(shè)置用于通過按其靈敏度的倒數(shù)縮放壓力傳感器輸出的顯示值，將波形從毫伏調(diào)整到帕斯卡(Pa)。

重新調(diào)整的壓力軌跡顯示氣缸壓力增加，原因是由于壓縮機(jī)的輸出端口關(guān)閉，迫使壓縮機(jī)更加努力地工作，這表現(xiàn)為氣缸壓力的增加。顯示屏左側(cè)信息窗格中的峰間測量值讀取此最大輸出壓力變化。

請注意，雖然轉(zhuǎn)速計(jì)可用于測量壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，但壓力波形非常清晰并提供相同的信息。信息窗格中的頻率讀數(shù)提供了 53.5 Hz 的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速讀數(shù)。壓力數(shù)據(jù)的 FFT 出現(xiàn)在左下方的網(wǎng)格中。頻譜主要由 53.5 Hz 轉(zhuǎn)速及其諧波組成。諧波峰似乎顯示雙峰，這是由于壓縮機(jī)在加載時(shí)速度減慢。基波處的頻率變化很小，但隨著高次諧波的諧波數(shù)的增加而增加。

圖2:冷卻風(fēng)扇機(jī)械測量測試設(shè)置

圖 6 中的頂部中心網(wǎng)格顯示了來自加速度計(jì)通道的加速度計(jì)信號，靈敏度為 10 mV/g，使用通道設(shè)置重新調(diào)整，以讀取以 g 為單位的加速度。信息窗格中的測量值讀取振動信號的峰峰值和有效振幅。從時(shí)域信號不難看出，當(dāng)壓縮機(jī)的輸出端口被阻塞時(shí)，振幅增大。加速度信號的 FFT 顯示在下方的中心網(wǎng)格中，與壓力譜一樣，振動譜由旋轉(zhuǎn)頻率及其諧波組成。

右上角的網(wǎng)格包含顯示音量的麥克風(fēng)信號。麥克風(fēng)靈敏度為 42mV/Pa，用于縮放垂直軸。聲壓級保持相對不變，直到排放口關(guān)閉，此時(shí)聲壓級略有下降并伴有負(fù)尖峰。當(dāng)輸出端口打開時(shí)尖峰再次出現(xiàn)。麥克風(fēng)正在拾取關(guān)閉端口的閥門的聲音。有效 (rms) 聲級記錄為 315 mPa，這解釋了當(dāng)壓縮機(jī)在外殼外運(yùn)行時(shí)令人不舒服的噪音水平。

麥克風(fēng)信號的頻譜出現(xiàn)在右下方的網(wǎng)格中。與其他兩個(gè)信號頻譜一樣，它由旋轉(zhuǎn)頻率及其諧波組成。

總結(jié)

使用數(shù)字化儀可以輕松進(jìn)行機(jī)械測量，您只需要合適的傳感器和配件即可。上文展示了一些簡單機(jī)械測量的基本設(shè)置和操作，以及數(shù)字化儀軟件工具用于數(shù)據(jù)分析的使用，包括以適當(dāng)?shù)臏y量單位進(jìn)行的參數(shù)測量和從原始數(shù)據(jù)中提取有用信息，如轉(zhuǎn)速變化等。