使用非接觸式線性位移感測器測量轉子相對振動

使用 Balanset-1A 您可以測量振動的轉子使用非接觸式線性編碼器。

1.1 感測器類型選擇與設定

視任務需求，測量時可使用振動感測器或位移感測器。要選擇感測器類型，需在面板「感測器類型」（主視窗底部）的「Vibro」或「Linear」欄位中打勾。

圖 1. Balanset 程式的主要工作視窗。T

開始測量前，必須確認感測器的轉換係數已正確設定。為此，請在程式主工作視窗中按下「F4-Settings」按鈕（參見圖 1），並進入用於輸入轉換係數的設定視窗（參見圖 2）。

在圖 2 所示的工作視窗中，請在對應欄位輸入線性感測器與振動感測器的轉換係數。這些係數標示於儀器說明書中。通常無需更改。

對於線性位移感測器，在 Balanset-1A 儀器套件中使用的轉換係數分別等於：

為確保正常運作，線性編碼器必須安裝在距離測量物件表面特定距離處。表面與感測器端部之間的標稱間隙為 3.5 mm。此時，感測器輸出端會有 2.48 伏特的恆定電壓。此電壓將分別顯示在第 1 與第 2 通道的「Channel1」與「Channel2」欄位中。

為補償此電壓，您必須按下「Remove DC」按鈕。微小的剩餘偏移不會干擾測量。

圖 2. 用於輸入轉換係數與選擇所用感測器類型的工作視窗

注意！ 指定的額定間隙與線性編碼器轉換係數數值適用於鋼製轉子。對於其他金屬（銅、青銅、鋁）製成的轉子，額定間隙與感測器轉換係數應由使用者透過校準實驗確定。

若要儲存變更的參數，請按下「OK」按鈕。新參數將儲存於檔案中，並用於後續測量。

轉子的徑向偏擺可使用非接觸式接近感測器在兩個平面內，按照圖 3 所示的方案進行測量。為了測量並繪製時間函數與轉子偏擺頻譜，如有必要，必須執行若干準備作業，包括：

圖 3. 測量轉子徑向偏擺

若在主工作視窗中按下「F8 – Charts」按鈕（參見圖 1），電腦螢幕將顯示「Graphs」工作視窗（參見圖 5），用於繪製各種類型的轉子徑向偏擺圖表。

圖 5. 「Charts」模式的工作視窗

此視窗中的按鈕可繪製以下圖表：

在此視窗中按下「Broadband vibration」按鈕時，將顯示轉子徑向偏擺的時間函數。
若按下「Rotation frequency vibration」按鈕，將顯示轉子徑向偏擺反向分量的時間函數。
若按下「Harmonics (1/rev)」按鈕，螢幕將顯示轉子偏擺分解為諧波序列的圖表。第一諧波對應於反向轉子頻率（1x）下的振動值，第二諧波則對應於雙倍頻率（2x）下的值，依此類推。
按下「Spectrum (Hz)」按鈕時，螢幕將顯示轉子徑向偏擺的頻譜。
按下「Orbit」按鈕時，將顯示轉子軌跡（進動）圖。

轉子軌跡圖的繪製可根據圖 6 所示的佈線圖進行。

圖 6. 轉子軌跡測量佈線圖 1a – 轉子（端面視圖）；1b – 轉子（側面視圖）；2, 3 – 非接觸式感測器；4 – 相位角感測器反射標記。

為了進行測量並繪製對應圖表，必須執行若干準備作業，包括：

在轉子其中一個直徑截面內，以 90° 夾角安裝非接觸式線性編碼器 2 和 3，前提是編碼器 2 的測量軸必須與 X 軸重合，編碼器 3 的測量軸必須與 Y 軸重合；
設定每個線性編碼器的轉子表面與感測元件之間的額定測量間隙 ∆x (∆y)（對於鋼材 ∆ = 3.5 mm）；
在 X – Z 平面內設定相位角感測器（方案中未顯示），該平面與非接觸式感測器 2 的安裝平面重合；
在 X – Z 平面的轉子 1 上設定反光標記 4，這是相位角感測器運作所必需的；
將非接觸式線性編碼器 2 和 3 連接至測量單元的 X1 和 X2 接頭，並將相位角編碼器連接至 X3 接頭；
將測量單元連接至電腦。

要在主工作視窗（參見圖 1）中開始測量轉子軌跡，請按下「F8 – 圖表」按鈕並進入工作視窗「圖表」（參見圖 5），該視窗用於繪製轉子徑向偏擺的各種圖表。在此工作視窗中，您必須按下「Orbit」按鈕，之後電腦顯示器上會出現工作視窗，在其中進行必要的測量循環（參見圖 7）。

圖 7. 轉子軌跡圖。Balanset 軟體。

要在指定的工作視窗中繼續工作（參見圖 7），您必須啟動轉子旋轉，並按下「F9 – RUN」按鈕，測量等於轉子旋轉一圈週期內的轉子徑向偏擺瞬時值 Sxi 和 Syi。

測量期間獲得的瞬時值 Sxi 和 Syi 陣列用於繪製受控轉子的軌跡（軌跡的每個第 i 個點具有座標 Sxi, Syi）。瞬時徑向位移大小由以下公式計算：

S∑i = √ (Sxi² + Syi²) (1)

其中 S∑i 為徑向位移大小的瞬時值（轉子軌跡半徑向量的長度），針對圖表中的第 i 個點計算；