使用非接触式线性位移传感器测量转子相对振动

配合 Balanset-1A 你可以测量相对振动的转子使用非接触式线性编码器。

1.1 传感器类型的选择与设置

根据具体任务，可选用振动传感器或位移传感器进行测量。要选择传感器类型，需在“传感器类型”面板（主窗口底部）的“振动”或“线性”字段中勾选。

图 1.Balanset 程序的主工作窗口。

在开始测量之前，必须确保传感器的转换系数设置正确无误。为此，请按下程序主工作窗口中的 "F4-设置 "按钮（见图 1），进入用于输入转换系数的设置窗口（见图 2）。

在图 2 所示的工作窗口中，应在相应字段中输入线性传感器和振动传感器的转换系数。这些系数已在仪器护照中指定。通常无需更改。

对于线性位移在Balanset-1A仪器套件中使用的传感器，其转换系数分别为：

为了正常工作，直线光栅必须安装在与测量物体表面有一定距离的地方。表面与传感器端部之间的标称间隙为 3.5 毫米。在这种情况下，传感器输出端会有一个 2.48 伏的恒定电压。该电压将分别显示在第一和第二通道的 "通道 1 "和 "通道 2 "字段中。

要对其进行补偿，必须按下 "消除直流 "按钮。少量的残余偏移不会影响测量。

图 2.输入转换系数和选择所用传感器类型的工作窗口

请注意！ 线性编码器的标称间隙指定值及其转换系数适用于钢制转子。对于由其他金属（铜、青铜、铝）制成的转子，用户应通过校准实验确定其标称间隙和传感器转换系数。

要保存更改后的参数，请按 "OK（确定）"按钮。新参数将保存在一个文件中，用于进一步测量。

转子的径向跳动可通过非接触式方法进行测量接近探头按照图3所示的方案，在两个平面上进行测量。为了测量并绘制时间函数和转子偏心谱（如有必要），必须进行一系列准备工作，包括：

图 3.测量转子的径向跳动

如果按下主工作窗口（见图 1）中的 "F8 - 图表 "按钮，计算机显示屏将显示 "图表 "工作窗口（见图 5），该窗口用于绘制不同类型的转子径向跳动图。

图 5.图表 "模式的工作窗口

此窗口中的按钮可生成以下图表：

按下该窗口中的 "宽带振动 "按钮后，将显示转子径向跳动的时间函数。
如果按下 "旋转频率振动 "按钮，则显示转子径向跳动倒数分量的时间函数。
如果按下 "谐波 (1/rev) "按钮，显示屏将显示转子跳动的谐波系列分解图。第一次谐波对应于转子反向频率 (1x) 时的振动值，第二次谐波对应于双倍频率 (2x) 时的振动值，等等。
按下 "频谱（赫兹）"按钮，显示屏将显示转子径向跳动的频谱。
按下 "Orbit（轨道）"按钮后，将显示转子轨道图（进动）。

转子轨道图的绘制可按照图 6 所示的方案进行。

图 6. 转子轨道测量方案 1a — 转子（端视图）；1b — 转子（侧视图）；2、3 — 非接触式传感器；4 — 相角传感器的反射标记。

为了进行测量并绘制相应的图表，有必要进行一系列准备工作，包括：

- 将非接触式直线光栅 2 和 3 安装在转子的一个直径截面上，相互成 90°角，但光栅 2 的测量轴必须与 X 轴重合，光栅 3 的测量轴必须与 Y 轴重合；
设置每个线性编码器的感应元件与转子表面之间的标称测量间隙 ∆x（∆y）（对于钢材，∆ = 3.5 mm）；
- 在 X - Z 平面上设置相位角传感器（方案中未显示），与非接触式传感器 2 的安装平面重合；
在转子 1 的 X–Z 平面上设置一个反射标记 4，这是相位角传感器正常工作所必需的；
- 将非接触式直线光栅 2 和 3 连接到测量单元的连接器 X1 和 X2，将相位角编码器连接到连接器 X3；
将测量单元连接到计算机。

要在主工作窗口（见图1）中开始测量转子圆周运动，请点击“F8 – 图表”按钮，进入“图表”工作窗口（见图5），该窗口用于绘制转子径向跳动的不同类型图表。在此工作窗口中，您必须点击“轨道”按钮，随后计算机屏幕上将显示一个工作窗口，用于执行必要的测量循环（见图7）。

图 7.转子轨道图。Balanset 软件。

要在指定的工作窗口中继续操作（见图 7），必须开启转子旋转，并按下 “F9 – RUN” 按钮，对转子径向跳动瞬时值 Sxi 和 Syi 进行测量，测量时间等于转子一整圈的转动周期。

测量过程中获得的瞬时值 Sxi 和 Syi 数组用于绘制被控转子的轨迹（轨迹上的每个第 i 个点坐标为 Sxi、Syi）。径向位移瞬时幅值按下式计算：

S∑i = √ (Sxi² + Syi²) (1)

其中 S∑i 为径向位移瞬时幅值（即转子轨迹半径向量的长度）在图中第 i 个点处的计算值；