導(dǎo)語：如何才能寫好一篇振動(dòng)監(jiān)測(cè)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

[關(guān)鍵詞]航空發(fā)動(dòng)機(jī)；振動(dòng)信號(hào)；放大；濾波

中圖分類號(hào)：V217.39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）17-0330-02

1 振動(dòng)通道的設(shè)計(jì)

1.1 振動(dòng)通道數(shù)量的確定

在雙轉(zhuǎn)子渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇機(jī)匣、進(jìn)氣機(jī)匣、渦輪機(jī)匣、發(fā)動(dòng)機(jī)前安裝節(jié)和后安裝節(jié)處各安裝兩個(gè)振動(dòng)傳感器。各處安裝兩個(gè)傳感器是為了防止其中一個(gè)傳感器損壞或相應(yīng)電路通道失效后，仍有另一組信號(hào)傳輸至振動(dòng)監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)，保證系統(tǒng)運(yùn)行，故需要10組振動(dòng)通道。另外在過程量通道處設(shè)計(jì)有兩組積分振動(dòng)通道，在需要的時(shí)候可以將振動(dòng)通道中10組中任意一組振動(dòng)信號(hào)接入積分通道完成積分運(yùn)算。

1.2 單通道內(nèi)信號(hào)放大

傳感器的輸出信號(hào)需經(jīng)過電壓放大后再進(jìn)行濾波，之后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。信號(hào)放大將采用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。放大方式采用反向放大方式，由運(yùn)算放大器和電阻組成反向放大器。根據(jù)運(yùn)算放大器“虛短”和“虛斷”原理知：

為了保證信號(hào)強(qiáng)度可以實(shí)現(xiàn)A/D 轉(zhuǎn)換，將單通道內(nèi)信號(hào)分為多組進(jìn)行放大，通過多組不同的反向放大器，初步設(shè)定放大值為-0.5、-1、-5、-25、-125。任意一組振動(dòng)信號(hào)可對(duì)放大到上述任意一個(gè)放大倍數(shù)。

1.3 單通道內(nèi)信號(hào)放大后的通道切換

為了順利將多組放大后的信號(hào)中的一組選用并進(jìn)行濾波，采用CMOS模擬多路復(fù)用器進(jìn)行線路選擇。CMOS模擬多路復(fù)用器選用Intersil公司的DG408。接入放大值分別為-0.5、-1、-5、-25、-125的不同信號(hào)，接地，GND接地，D端連接后端的濾波器以及其他元件。、、和EN接入數(shù)字信號(hào)，和分別接+5V與-5V。

2 低通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真

經(jīng)由CMOS模擬多路復(fù)用器選擇后的信號(hào)分為三組信號(hào)經(jīng)不同頻率的有源低通濾波器，之后再經(jīng)過另一個(gè)CMOS模擬多路復(fù)用器選擇低通頻率，輸出至A/D轉(zhuǎn)換。濾波器采用巴特沃斯（Butterworth）型濾波器，三組有源低通濾波器截止頻率分別為10kHz、2kHz 和500Hz。

10KHz巴特沃斯低通濾波器設(shè)計(jì)要求其通帶截止頻率（），通帶衰減；阻帶截止頻率（），阻帶衰減。

利用MATLAB軟件繪制其特性曲線，如圖1、圖2所示。從幅頻特性圖可看出所設(shè)計(jì)的低通濾波器在時(shí)信號(hào)幅值開始明顯下降，到時(shí)信號(hào)幅值趨近于零。從信號(hào)衰減特性圖可看出信號(hào)衰減為零并開始衰減，時(shí)信號(hào)衰減28dB，其通帶和阻帶截止頻率處衰減值均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2kHz和500Hz巴特沃斯低通濾波器要求其通帶截止頻率、，通帶衰減均約等于1dB，阻帶截止頻率、，阻帶衰減約大于25dB。

同理獲得2kHz和500Hz巴特沃斯低通濾波器傳遞函數(shù)：

利用MATLAB 軟件繪制其特性曲線，如圖3～圖6所示。從幅頻特性圖（圖3、圖5）中可以看出信號(hào)的幅值在設(shè)計(jì)頻率附近開始衰減；從信號(hào)衰減特性圖（圖4、圖6）可看出通帶截止頻率處衰減為1dB左右，阻帶截止頻率處衰減為28dB左右，符合設(shè)計(jì)要求。

4 總結(jié)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)的振動(dòng)通道部分已設(shè)計(jì)完成。振動(dòng)信號(hào)經(jīng)傳感器輸出至由運(yùn)算放大器組成的放大電路進(jìn)行分組放大，各組放大倍數(shù)不同，由模擬多路復(fù)用器選擇所需要的放大信號(hào)進(jìn)行分組濾波處理，各組濾波器參數(shù)不相同，同樣由模擬多路復(fù)用器選擇濾波后的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行后續(xù)處理。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王志.航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)故障診斷技術(shù)研究[D].沈陽航空工業(yè)學(xué)院，2007，1：3

[2] 孫海東，傅強(qiáng).航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制，1001-3997（2007）02-0127-02.

第一作者

袁雪松，（1985-05），安徽合肥，本科，南京理工大學(xué)，工程師，研究方向：發(fā)動(dòng)機(jī)。

篇2

關(guān)鍵詞:監(jiān)測(cè)室開挖 控制爆破 振動(dòng)監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào):TB21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)04(b)-0056-01

1 工程概況

溪洛渡水電站大壩為混凝土雙曲拱壩,大壩高度285.5m,電站總裝機(jī)容量12600Mw。為滿足大壩監(jiān)測(cè)及儀器埋設(shè)需要,在拱壩壩基左岸AGL1～AGL5、右岸AGR1～AGR5灌漿平洞內(nèi)共設(shè)11個(gè)監(jiān)測(cè)室,監(jiān)測(cè)觀測(cè)室開挖斷面為城門洞型,斷面尺寸為3.5×5.25m,洞深4.0m。

因灌漿廊道內(nèi)部分帷幕已施工完成或正在施工,為避免監(jiān)測(cè)室爆破開挖對(duì)帷幕系統(tǒng)造成破壞,要求開挖爆破時(shí)必須嚴(yán)格控制爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度。

2 設(shè)計(jì)要求及規(guī)程規(guī)范

監(jiān)測(cè)室洞口控制點(diǎn)30m范圍內(nèi)尚未進(jìn)行帷幕灌漿部位監(jiān)測(cè)室爆破開挖,要求質(zhì)點(diǎn)安全振動(dòng)速度小于等于2.5cm/s;監(jiān)測(cè)室洞口控制點(diǎn)30m范圍內(nèi)已進(jìn)行帷幕灌漿部位監(jiān)測(cè)室爆破開挖,要求在灌后齡期大于等于28天時(shí)進(jìn)行,質(zhì)點(diǎn)安全振動(dòng)速度小于等于1.5cm/s。質(zhì)點(diǎn)安全震動(dòng)速度為爆破區(qū)藥量分布的幾何中心至觀測(cè)點(diǎn)10m控制值。

3 爆破安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

(1)爆破安全監(jiān)測(cè)使用拓普UBOX-5016盒式微型記錄儀。采樣參數(shù)如表1。

(2)爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)為:爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度與主振頻率。

4 爆破方案設(shè)計(jì)

4.1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

壩基灌漿洞監(jiān)測(cè)室基本位于Ⅲ類圍巖區(qū),掏槽采用直眼掏槽楔形布孔,孔深2.2m,孔距25cm～37.5cm;底部孔深2.2m,為了保證爆破效果,其他炮孔深200cm,間排距為40cm～60cm。

主爆破孔采用φ25乳化炸藥進(jìn)行裝藥,堵長(zhǎng)60cm～80cm;底孔裝藥結(jié)構(gòu)為孔底裝2節(jié)φ32乳化炸藥,中間采用φ25藥卷連續(xù)裝藥,電雷管引爆;光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)為孔底裝1節(jié)φ32乳化炸藥,中間采用1/2節(jié)φ25藥卷間隔20cm裝藥;預(yù)計(jì)排炮進(jìn)尺2m,單耗為1.2～1.6kg/m3。監(jiān)測(cè)室開挖試驗(yàn)階段控制爆破單響藥量不大于5kg,并根據(jù)爆破開挖效果和爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)成果及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。

4.2 密集鉆孔減振

因?yàn)樵试S質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度很小,初始爆破施工作業(yè)面距防滲帷幕和壩體距離太近,所以為滿足施工要求,必須采取減小爆破震動(dòng)的減震措施。本工程采用縮短鉆孔進(jìn)尺、加密布孔減震。

在開挖爆破中,根據(jù)爆破試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果,適當(dāng)調(diào)整鉆孔進(jìn)尺段長(zhǎng),嚴(yán)格控制爆破單響藥量,同時(shí)增加爆破分段數(shù);采用加密周邊孔孔排,在爆源和帷幕間的一定范圍內(nèi)形成屏障,在帷幕處質(zhì)點(diǎn)的振幅和振動(dòng)速度都較無孔排時(shí)明顯降低。

5 振動(dòng)監(jiān)測(cè)

爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)的目的是確定被保護(hù)目標(biāo)的安全,并為調(diào)整后續(xù)爆破的參數(shù)提供參考依據(jù)。在監(jiān)測(cè)過程中應(yīng)記錄盡量多的數(shù)據(jù),以保證記錄數(shù)據(jù)能說明復(fù)雜地質(zhì)條件下被保護(hù)目標(biāo)的振動(dòng)特征。本工程對(duì)每一次爆破都進(jìn)行了振動(dòng)監(jiān)測(cè),然后根據(jù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果判別被保護(hù)目標(biāo)的振動(dòng)值是否處在安全范圍內(nèi)。

5.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

監(jiān)測(cè)室采取灌漿洞擴(kuò)挖方式,在灌漿廊道布置了4個(gè)爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn),監(jiān)測(cè)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度及頻率如表2。

(1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求,爆心距10m位置為最大觀測(cè)控制點(diǎn)位置。因此在左右兩側(cè)爆心距為10m的位置布置1#、2#檢測(cè)點(diǎn)。其中1#測(cè)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度徑向?yàn)?.21cm/s,切向?yàn)?.05cm/s,垂直向?yàn)?.14cm/s;2#測(cè)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度徑向?yàn)?.08cm/s,切向?yàn)?.98cm/s,垂直向?yàn)?.03cm/s。爆心距10m位置最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為2.21cm/s(徑向)。其它各測(cè)點(diǎn)中,3#測(cè)點(diǎn)最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為1.47cm/s(垂向),4#測(cè)點(diǎn)最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為0.92cm/s(徑向)。

(2)本次監(jiān)測(cè)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)主振頻率范圍為52Hz～610Hz。

5.2 初步結(jié)論

從多次爆破規(guī)模及測(cè)試數(shù)據(jù)反映的情況來看,爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度分別為徑向、切向和垂直向,爆破振動(dòng)速度隨爆心距增加,各測(cè)點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度呈降低的趨勢(shì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,爆破區(qū)藥量分布的幾何中心至10m為最大控制觀測(cè)點(diǎn),未進(jìn)行帷幕灌漿部位要求質(zhì)點(diǎn)安全振動(dòng)速度小于等于2.5cm/s;已進(jìn)行帷幕灌漿部位質(zhì)點(diǎn)安全振動(dòng)速度小于等于1.5cm/s,因此測(cè)試質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度滿足設(shè)計(jì)要求。

篇3

（長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430212）

（Changjiang Institute of Technology，Wuhan 430212，China）

摘要： 爆破工程施工作業(yè)有較大的安全隱患，其中地震波對(duì)爆破區(qū)周圍建（構(gòu)）筑物影響很大，本文以工程實(shí)例證明，在建（構(gòu)）筑物較集中區(qū)進(jìn)行工程爆破就必須進(jìn)行爆破振動(dòng)效應(yīng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)，便于調(diào)整、優(yōu)化爆破參數(shù)，防止出現(xiàn)安全事故。

Abstract： Blasting engineering construction has big potential safety hazard. The seismic wave has great influence on the building and structures around the blasting area. Based on the engineering examples， this article proves that blasting vibration effect monitoring experiment is a must when engineering blasting is carried out in places when buildings and structures are concentrated， in order to provide test data， so as to adjust and optimize the blasting parameters and prevent accidents.

關(guān)鍵詞 ： 爆破工程；振動(dòng)效應(yīng)監(jiān)測(cè)；爆破參數(shù)；安全

Key words： blasting engineering；vibration effect monitoring；blasting parameters；security

中圖分類號(hào)：TD235 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2015）25-0088-02

作者簡(jiǎn)介：胡敏輝（1965-），男，湖南龍山人，教師，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樗こ淌┕づc管理。

0 引言

①振動(dòng)效應(yīng)監(jiān)測(cè)的目的與內(nèi)容。

工程爆破技術(shù)使用非常普及，它加快了工程進(jìn)度，提高了施工效益，但是同時(shí)也出現(xiàn)了一些安全問題，如沖出波、飛石、有害氣體、地震波等。而爆破中最常見的就是爆破地震，它嚴(yán)重影響了周圍建筑等的安全，必須對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)效應(yīng)監(jiān)測(cè)。（1）通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)爆破振動(dòng)安全監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，量測(cè)地表質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度和爆破振動(dòng)頻率，并以此為依據(jù)，研究這個(gè)過程中的地表振動(dòng)特性以及變化規(guī)律，分析地表質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度與裝藥量等之間的關(guān)系，回歸出該場(chǎng)地的爆破參數(shù)。（2）根據(jù)回歸出的爆破參數(shù)，計(jì)算安全爆破的用藥總量和單段（響）用藥量，進(jìn)而指導(dǎo)爆破施工單位對(duì)爆破炮孔布置及爆破的單段（響）用藥量的設(shè)計(jì)，以便更好的控制爆破施工對(duì)地表振動(dòng)造成的危害。

②監(jiān)測(cè)與分析試驗(yàn)的方法。

1）爆破上方地表布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)地監(jiān)測(cè)各項(xiàng)參數(shù)。2）在爆破區(qū)建筑屋頂（高層）以及地基（單層）埋設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)。3）采用專業(yè)測(cè)試分析軟件對(duì)爆破震動(dòng)波形進(jìn)行分析，獲得每個(gè)測(cè)點(diǎn)的主振頻率、持續(xù)時(shí)間等爆破振動(dòng)參數(shù)。4）爆破振動(dòng)效應(yīng)監(jiān)測(cè)時(shí)，有針對(duì)性地選取具有代表性的位置進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，最好選取離爆區(qū)較近處布置振動(dòng)測(cè)點(diǎn)。5）盡管在工程爆破中很多因素都會(huì)影響爆破振動(dòng)，但最主要的因素為一次同時(shí)起爆炸藥量Q（kg）和爆源距測(cè)點(diǎn)的距離R（m）。爆破振動(dòng)安全多采用質(zhì)點(diǎn)峰值振速進(jìn)行控制，根據(jù)薩道夫斯基提出的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

式中可知，爆破振動(dòng)強(qiáng)度與段藥量Q成正比關(guān)系，與爆心距成反比關(guān)系，當(dāng)段藥量減少，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)強(qiáng)度降低：V為爆破地震對(duì)建筑物或構(gòu)筑物產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)垂直振動(dòng)速度，cm/s；K為與地形、地質(zhì)、爆破方式有關(guān)的系數(shù)；Q為炸藥量，齊發(fā)爆破時(shí)取總裝藥量，延期爆破時(shí)取最大一段裝藥量，kg；β為藥包形狀系數(shù)，一般取1/3；α為爆破地震隨距離衰減系數(shù)；R為從爆破地點(diǎn)藥量分布的幾何中心至觀測(cè)點(diǎn)或被保護(hù)對(duì)象的水平距離，m。

6）最大分段裝藥量按薩道夫斯基公式變換進(jìn)行計(jì)算：

式中 Q為最大分段裝藥量，kg；R為爆心距，m；V為爆破安全振動(dòng)速度值，cm/s；K，α為巖石性質(zhì)、地質(zhì)條件、爆破規(guī)模等綜和因素。

③現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果要求。

1）對(duì)爆區(qū)環(huán)境條件進(jìn)行實(shí)地勘察，確定爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)方案。2）現(xiàn)場(chǎng)布置測(cè)點(diǎn)，獲得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。3）對(duì)爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得振動(dòng)的最大振幅、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度、主振頻率等爆破參數(shù)。4）根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)合有關(guān)規(guī)定，分析施工爆破振動(dòng)的影響情況。

1 爆破振動(dòng)效應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)實(shí)例

1.1 爆區(qū)環(huán)境、地質(zhì)概況

某隧洞過長(zhǎng)沖河淺埋段線路調(diào)整段長(zhǎng)約為943.702m，隧洞坡降為1/2151，隧洞開挖斷面尺寸為5.4m×5.8m。隧洞軸線僅穿越一戶的圍墻，隧洞軸線60m 寬度范圍內(nèi)有5 戶居民，線路在樁號(hào)GB0+492.396～+641.208m 段暫定段為該段隧洞施工的風(fēng)險(xiǎn)控制段。由于該隧洞地質(zhì)條件復(fù)雜，可供施工面積小，存在巨大的施工風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 測(cè)點(diǎn)布置

①按照爆破設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)要求（施工單位爆破設(shè)計(jì)）和國(guó)家安全爆破規(guī)程的要求，本次測(cè)試區(qū)域暫定為以隧洞掌子面為爆心半徑50 m內(nèi)的地表圓形區(qū)域。涵蓋受震動(dòng)影響的民居和其他建筑物。每個(gè)測(cè)點(diǎn)均為三向（垂向，水平徑向，水平切向）?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過程中可根據(jù)需要擴(kuò)大監(jiān)測(cè)半徑以及監(jiān)測(cè)區(qū)域和選擇監(jiān)測(cè)對(duì)象。

②通過現(xiàn)場(chǎng)條件和爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)的要求，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)上放置一臺(tái)TC-4850爆破測(cè)振儀和一只三軸向速度傳感器（TT-3A系列三軸向電磁式振動(dòng)傳感器和ZCC-202型速度傳感器）。傳感器托盤采用石膏粉固定于預(yù)先筑好的平臺(tái)上（土壤則將儀器埋入土層）。三向測(cè)點(diǎn)上使用的水平傳感器方向與垂直向垂直。為了得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和保護(hù)設(shè)備的安全，每個(gè)測(cè)點(diǎn)上的設(shè)備全部使用保護(hù)罩蓋住。

③振動(dòng)速度測(cè)量系統(tǒng)由傳感器、記錄儀和筆記本電腦組成。首先選用適宜的記錄儀記錄振動(dòng)信號(hào)，然后用傳感器將信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量存儲(chǔ)起來，最后用計(jì)算機(jī)將轉(zhuǎn)換后的信息進(jìn)行波形顯示、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果輸出。

1.3 爆破振動(dòng)效應(yīng)檢測(cè)結(jié)果及分析

1.3.1 測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)概況

測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)表面為麥田，土壤覆蓋層。隧洞頂部到地面平均距離為25m。長(zhǎng)沖村民用建筑多為磚混結(jié)構(gòu)、以及簡(jiǎn)易房，抗振性能較差。有資料顯示一般磚結(jié)構(gòu)房屋，其最大安全允許振動(dòng)速度為V=2.0~3.0cm/s。土坯房最大安全允許振動(dòng)速度為0.7~1.0cm/s。在風(fēng)險(xiǎn)控制段有磚房四座，土基房2座，石棉瓦房一座，不明建筑一座。

1.3.2 測(cè)試結(jié)果

本次測(cè)試的研究?jī)?nèi)容是爆破振動(dòng)對(duì)民用建筑的影響范圍以及影響程度，因此根據(jù)實(shí)際情況，在爆破作業(yè)掌子面上方地面各個(gè)方向布置了監(jiān)測(cè)點(diǎn)，總計(jì)進(jìn)行了8次40個(gè)點(diǎn)的測(cè)試。以爆心為圓心半徑50m的地面范圍作為測(cè)試研究對(duì)象，本次測(cè)試的目的是爆破振動(dòng)對(duì)地面建筑物的影響。一般情況下，垂直方向的震動(dòng)對(duì)建筑物影響較大，但是考慮到現(xiàn)場(chǎng)民房建筑質(zhì)量不高，因此也要考慮爆破振動(dòng)水平切向和水平徑向地震波剪切力對(duì)建筑物的破壞作用。本次測(cè)試分別在爆心各個(gè)方向不同距離布置測(cè)點(diǎn)，取得大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如表1。

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，并與安全允許標(biāo)準(zhǔn)比較，判斷其安全性。

通過對(duì)某隧道淺埋段爆破振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到以下結(jié)論：①本次監(jiān)測(cè)過程中，隧洞開挖爆破單段（響）裝藥量在1.4kg～2.2kg之間，一次爆破總裝藥量在26kg～42kg之間。在掌子面正上方地表質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度較大，超過了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，人員感到了明顯的震動(dòng)感。②在距離掌子面正上方地表30m半徑的圓形區(qū)域之外，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度迅速衰減。③本次監(jiān)測(cè)區(qū)域的地質(zhì)條件非常適宜進(jìn)行爆破，但由于爆破區(qū)域附近存在少量民房，因此，在實(shí)際的爆破過程中應(yīng)合理控制裝藥量，根據(jù)計(jì)算，單段（響）裝藥量不宜高于0.3kg～0.5kg，總裝藥量不宜高于15kg～20kg。在風(fēng)險(xiǎn)控制段以外，可以逐步增大爆破裝藥量。④隨著開挖向風(fēng)險(xiǎn)控制段接近，宜逐步減少裝藥量，尤其是在離保護(hù)建筑物四十米內(nèi)飛范圍內(nèi)更應(yīng)嚴(yán)格控制裝藥量。⑤振動(dòng)頻率分析表明，分段微差起爆能有效地控制爆破振動(dòng)效應(yīng)；小藥量下的巖石松動(dòng)控制爆破的主振頻率主要集中在20～50Hz，高于建筑物自振頻率，不會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，爆破施工對(duì)周圍建（構(gòu)）筑物的影響較小。⑥薩道夫斯基公式計(jì)算較為復(fù)雜，為方便起見，本次測(cè)試給出了距離爆心0～97m，單段（響）裝藥0.2～3.6kg的振速預(yù)測(cè)表。根據(jù)該表，可以方便查詢相應(yīng)距離的安全裝藥量。

2 結(jié)語

通過以上案例分析可知，對(duì)于建（構(gòu)）筑物集中的地區(qū)，進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)施工時(shí)，必須提前進(jìn)行振動(dòng)效應(yīng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，找到最合理、最安全的爆破參數(shù)，確保爆區(qū)周圍人員和建筑物等的安全，也可采取如下措施來控制或減弱爆破地震效應(yīng)，將爆破震動(dòng)效應(yīng)控制在允許范圍之內(nèi)。

①采用微差爆破技術(shù)。根據(jù)微差爆破原理，采用微差爆破技術(shù)可以使爆破地震波的能量在時(shí)空上分散，使主震相的相位錯(cuò)開，從而有效地降低爆破地震強(qiáng)度，一般可降低30％～50％。

②預(yù)裂爆破或減震溝減震。為了提高減震效果，預(yù)裂孔、縫和溝應(yīng)有一定的超深（20～30cm）或?qū)挾龋ú恍∮?.0cm），而且切忌充水。

③采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)。實(shí)踐證明：裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)爆破震動(dòng)有明顯的影響。裝藥越分散，地震效應(yīng)越小。常采用不耦合裝藥、空氣間隔裝藥、孔底空氣墊層裝藥等減震。

④采用合理的起爆順序。試驗(yàn)研究表明，在垂直于炮孔連心線方向上地震速度較大。因此，根據(jù)爆區(qū)條件和被保護(hù)物體情況，選擇合適的起爆方向或順序可以起到一定的減震作用。

⑤注重爆破地震效應(yīng)監(jiān)測(cè)。對(duì)于一些重要的保護(hù)設(shè)施或爆破，應(yīng)采用振動(dòng)儀表進(jìn)行爆破安全監(jiān)測(cè)，為安全檢算提供較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]凌同華，李夕兵.多段微差爆破振動(dòng)信號(hào)頻帶能量分布特征的小波包分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005（07）.

篇4

【關(guān)鍵詞】變壓器故障；振動(dòng)信號(hào)；在線監(jiān)測(cè)

【Abstract】At present， the methods of transformer fault diagnosis belong to off-line detection method， and it is not economical and convenient for the transformer to withdraw from operation. The vibration method is a sensor with the tank surface vibration signal acquisition， and then further analysis of the signal with the relevant system to predict the core winding fault method. The device is an on-line transformer monitoring device based on the vibration method. The device comprises an acceleration sensor， a signal conditioning module， a CPU and an acquisition module， a communication module and a power supply.

【Key words】Transformer fault； Vibration signal； On-line monitoring

0 引言

在電力變壓器的各種故障中，絕大多數(shù)變壓器故障來源于變壓器的繞組和鐵芯發(fā)生的變形或松動(dòng)。因此研究開發(fā)基于振動(dòng)法的變壓器在線監(jiān)測(cè)裝置能有效地了解設(shè)備的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛伏性故障，避免突發(fā)事故的發(fā)生。

1 監(jiān)測(cè)原理

在變壓器運(yùn)行中，壓緊力的變化、溫度的升高、絕緣層的損傷都能通過鐵芯振動(dòng)加速度值的變化反映出來。

2 裝置介紹

2.1 裝置結(jié)構(gòu)

本裝置主要由加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、CPU和AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器、通信模塊和電源五個(gè)部分組成。硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

2.2 裝置各模塊

2.2.1 MEMS加速度傳感器

本裝置采用了MS9002D加速度芯片，該芯片的主要技術(shù)指標(biāo)為：靈敏度1000mV/g，帶寬≥100Hz，量程±2g，噪聲密度18μv，工作電壓5V，工作電流0.4mA，輸出阻抗50kΩ，提供模擬電壓信號(hào)輸出。

2.2.2 信號(hào)調(diào)理模塊

信號(hào)調(diào)理電路包括兩級(jí)放大和有源濾波電路。第一級(jí)放大采用了高共模抑制比、高輸入阻抗、高精度、高速、低漂移、極低噪聲的運(yùn)算放大器，可實(shí)現(xiàn)阻抗變換。第二級(jí)放大電路將前置放大器單端輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為AD要求的雙端差分輸入信號(hào)，且采用程控放大，由采集系統(tǒng)控制放大倍數(shù)，防止振動(dòng)信號(hào)飽和輸入。

2.2.3 AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器

本裝置選用轉(zhuǎn)換芯片ADS1274，在采樣率20kHz時(shí)能達(dá)到19位分辨率，其滿量程輸入電壓為VREF=+/-2.5V，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換數(shù)字范圍：0x7FFFFF至0x800000；量化電平：2.5V/8388608=0.298uV，滿足微弱振動(dòng)信號(hào)探測(cè)的要求。

2.2.4 CPU模塊

本裝置控制器采用ARM芯片STM32F107，包括10個(gè)定時(shí)器、兩個(gè)12位AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)12位DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)I2C接口、五個(gè)USART接口和三個(gè)SPI端口和高質(zhì)量數(shù)字音頻接口IIS，并且擁有全速USB（OTG）接口，兩路CAN2.0B接口，以及以太網(wǎng)10/100 MAC模塊。

2.2.5 通信模塊

本裝置的通信模塊可采用2.4G的無線通信技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸；也可采用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，還可以通過RS485總線將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控主機(jī)。2.4G無線通信采用WIFI芯片選擇Marvell 88W8686芯片，采用SDIO接口和其控制芯片STM32103芯片接口，通過STM32F103和主CPU芯片STM32F107交換數(shù)據(jù)。如果利用CAN總線和RS485總線則利用主CPU芯片STM32F107自帶的CAN2.0接口和USART接口，在外部擴(kuò)展相應(yīng)的物理層芯片，實(shí)現(xiàn)CAN總線通信或RS485通信。

2.2.6 電源

電源可采用內(nèi)置的鋰電池供電，也可通過外接的電源給整個(gè)裝置提供電能。內(nèi)設(shè)電源轉(zhuǎn)換電路將電源提供的12V轉(zhuǎn)換為5V、3.3V和1.8V，給相應(yīng)的器件供電。圖2是主CPU和電源轉(zhuǎn)換板以及采集電路板。

2.3 裝置的工作流程

將多個(gè)MEMS加速度傳感器均勻分布在油箱壁平板結(jié)構(gòu)的對(duì)稱結(jié)構(gòu)位置，避開變壓器的頂部、底部、支撐結(jié)構(gòu)、油箱接縫處等易造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的位置。

圖3加速度傳感器在變壓器上的安裝示意圖，黑點(diǎn)為傳感器安裝位置。

傳感器拾取到變壓器的振動(dòng)信號(hào)后，將拾取到的信號(hào)送往信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn)行進(jìn)一步的信號(hào)處理。AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器在CPU的控制下實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊處理過的變壓器振動(dòng)信號(hào)采集，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送給CPU。采集到的振動(dòng)信號(hào)將通過通信模塊將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控主機(jī)。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由于實(shí)驗(yàn)條件有限，未能在電力變壓器上測(cè)試本裝置的有效性，考慮到本裝置的目的是檢測(cè)變壓器的振動(dòng)信號(hào)，采用了輕微的敲擊來代替模擬信號(hào)。將MEMS加速度傳感器緊貼在桌面上，用手敲擊桌面，加速度傳感器拾取到振動(dòng)信號(hào)后，送往監(jiān)測(cè)裝置采集，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，通過通信模塊傳送至監(jiān)控主機(jī)。采集的時(shí)候采用的是5K的采樣頻率，每周期采集512點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]郭潔.500kV電力變壓器偏磁振動(dòng)分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2012（3）.

[2]朱光偉，張彼德.電力變壓器振動(dòng)監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].變壓器，2009（2）.

[3]王慧君.基于振動(dòng)信號(hào)的變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D].華北電力大學(xué)，2014（3）.

篇5

【關(guān)鍵詞】 熱軋?jiān)O(shè)備 監(jiān)測(cè) 故障診斷

1 前言

在鋼鐵廠中熱軋機(jī)械是非常關(guān)鍵的設(shè)備之一，不過在日常生產(chǎn)中，熱軋?jiān)O(shè)備機(jī)械常常會(huì)發(fā)生受到?jīng)_擊或者重荷等情況，久而久之這對(duì)于設(shè)備來說就會(huì)容易出現(xiàn)大量問題，比如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度減弱、振動(dòng)增加、可靠性降低及噪聲增加等。由此，如果我們?cè)谏a(chǎn)過程中及時(shí)地掌握熱軋?jiān)O(shè)備機(jī)械的工作狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際情況做出合理判斷，并實(shí)施相應(yīng)的應(yīng)對(duì)方案，可以有效避免故障的發(fā)生，還能夠讓熱軋?jiān)O(shè)備工作的可靠性得到提高和保障，進(jìn)而提高整個(gè)鋼鐵廠的生產(chǎn)工作效率。不過，對(duì)于現(xiàn)代化鋼鐵廠的管理者和經(jīng)營(yíng)者來說，如何有效保證設(shè)備的良好工作狀態(tài)同時(shí)對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行有效的預(yù)防、排查和修理是一項(xiàng)非常嚴(yán)峻的問題。如今伴隨著科技的高速發(fā)展，故障診斷和排查技術(shù)日臻完善，計(jì)算機(jī)和應(yīng)用電子技術(shù)的成熟運(yùn)用，讓通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)車間內(nèi)熱軋?jiān)O(shè)備工作狀態(tài)成為了可能。

2 系統(tǒng)功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

針對(duì)變負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速或者變轉(zhuǎn)速的減速機(jī)，那么熱軋機(jī)械振動(dòng)信號(hào)就會(huì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。針對(duì)那些故障信號(hào)是反映齒輪、轉(zhuǎn)軸或者滾動(dòng)軸承的則一般而言會(huì)更多地選擇加速度傳感器。不過加速度傳感器也有缺點(diǎn)，鋼鐵廠內(nèi)的軋鋼機(jī)械如若發(fā)生故障，則它的振動(dòng)頻率范圍會(huì)十分寬，而加速度傳感器對(duì)于轉(zhuǎn)速低的低頻振動(dòng)并不敏感，所以，就非常有需要一如位移傳感器，即渦流傳感器來測(cè)量軸的振動(dòng)。比如，對(duì)于軸承來說，磨損是最常見的一種現(xiàn)象，而軸承的振動(dòng)卻無法被加速度傳感器清晰捕捉并分辨出來，而渦流傳感器能夠?qū)πD(zhuǎn)軸和探頭體之間的相對(duì)的間隙變化進(jìn)行不間斷地測(cè)量，從而有利于及時(shí)地發(fā)現(xiàn)磨損給軸承帶來的徑向間隙的變化，有利于鋼鐵廠管理人員對(duì)故障進(jìn)行最早的診斷。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置時(shí)，可以設(shè)置多個(gè)參數(shù)以保證整套系統(tǒng)正常穩(wěn)定地工作，并且還能夠避免對(duì)軟件的修改卻又能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備參數(shù)的修改。這一點(diǎn)對(duì)于一些時(shí)常需要調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)的大型監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)來說是非常有意義的。

系統(tǒng)具有非常晚上的故障診斷信號(hào)判別方法，這套方法適用于滾動(dòng)軸承和齒輪的各章診斷，主要包括：頻域分析，包括細(xì)化譜、倒頻譜、瀑布圖、頻譜及其數(shù)據(jù)特征、包絡(luò)分析；時(shí)頻分析，包括小波變換；時(shí)域分析，包括趨勢(shì)分析、波形及其數(shù)據(jù)特征；除此以外還有對(duì)比分析。

系統(tǒng)為了能夠更好地排查和診斷滾動(dòng)軸承和齒輪的故障，對(duì)于傳遞回來的某些傳統(tǒng)信號(hào)根據(jù)需要進(jìn)行特殊化處理。比如，在波形圖中顯示除了峰值以外的波峰因子、均方根值、峭度、歪度和絕對(duì)均值，或者針對(duì)波形圖進(jìn)行濾波和通頻再顯示。而在頻譜圖中，在顯示傳統(tǒng)的功率譜和幅值譜基礎(chǔ)上，可以額外地計(jì)算振動(dòng)的頻率方差、均方頻率、均方根頻率和中心頻率以及選擇分析頻率范圍。

3 故障診斷專家系統(tǒng)

利用計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷便是故障診斷專家系統(tǒng)。影響故障診斷專家系統(tǒng)準(zhǔn)確性有三個(gè)重要因素，分別是否擁有強(qiáng)力的先兆收集能力、豐富的診斷資料以及科學(xué)合理的診斷排查方法。故障診斷專家系統(tǒng)依據(jù)發(fā)生故障的充分條件和必要條件，結(jié)合原有故障的案例分析，在專家故障張?jiān)淼难芯亢妥稍兓A(chǔ)之上，建立了非常豐富的故障診斷資料數(shù)據(jù)庫，比如先兆庫、決策庫、診斷原則庫和故障庫，這些不僅僅適用于軸承和齒輪，也適用于風(fēng)機(jī)的故障。在運(yùn)用系統(tǒng)的過程中，在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)原有的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦薷?、刪除、新增等，保證診斷知識(shí)能夠適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和需求。

案例、模型和原則相互結(jié)合是該系統(tǒng)采取的主要推理模式，通過正反向的混合推理方法，當(dāng)發(fā)生異?；蛘呷斯みM(jìn)行干預(yù)之后都能夠及時(shí)啟動(dòng)在線的診斷，甚至也可以進(jìn)行離線診斷。現(xiàn)在，由于擁有強(qiáng)大的故障先兆自動(dòng)收集獲取能力，系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾N情況進(jìn)行自動(dòng)診斷，比如軸承間隙增大、螺栓松動(dòng)、滾動(dòng)體故障、偏心、點(diǎn)蝕、軸承外圈故障、軸承內(nèi)圈故障、局部斷齒、不平衡、不對(duì)中、齒輪磨損等。除此以外，該系統(tǒng)還有很多其他功能，例如打印診斷報(bào)告、事故追憶、存儲(chǔ)診斷結(jié)果、對(duì)故障處理提出建議、對(duì)話診斷、對(duì)診斷結(jié)果進(jìn)行解釋等。

4 結(jié)語

鋼鐵廠的熱軋?jiān)O(shè)備機(jī)械振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)有非常先進(jìn)的設(shè)計(jì)，并且還對(duì)監(jiān)測(cè)和故障診斷提供了一些新的參考方法。該系統(tǒng)還具有非常多有點(diǎn)，穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)收集，強(qiáng)大的先兆收集能力。能夠讓工作人員及時(shí)掌握設(shè)備工作狀態(tài)，有效預(yù)防故障的發(fā)生給生產(chǎn)帶來的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]梅宏斌.滾動(dòng)軸承振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

篇6

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)組；軌跡識(shí)別；濾波；故障診斷

近年來，狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)與系統(tǒng)的研究得到了高速發(fā)展。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，汽輪發(fā)電機(jī)組的總裝機(jī)容量和單機(jī)容量都得到了迅速提高，機(jī)組軸系也越來越復(fù)雜，誘發(fā)機(jī)組振動(dòng)的潛在因素也相應(yīng)增加。振動(dòng)問題在機(jī)組安全運(yùn)行中的影響越來越大，人們也越來越關(guān)注機(jī)組振動(dòng)對(duì)于生產(chǎn)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響。

1.研究意義

結(jié)合蘭州石化公司動(dòng)力廠背壓發(fā)電裝置，發(fā)電裝置的各監(jiān)控儀器儀表中，沒有對(duì)整個(gè)機(jī)組在運(yùn)行中的振動(dòng)進(jìn)行直接的監(jiān)控。操作人員只能通過機(jī)組在運(yùn)行過程中，對(duì)軸瓦的溫度監(jiān)控或是通過機(jī)組運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的聲音進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性判斷。因此，針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理做出大膽的設(shè)計(jì)。

本設(shè)計(jì)的實(shí)施對(duì)發(fā)電裝置的生產(chǎn)運(yùn)行的意義：

（1）避免汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生重大安全事故而造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失，保證轉(zhuǎn)子在規(guī)定的期間內(nèi)無故障安全可靠運(yùn)行。

（2）振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)可及時(shí)判斷轉(zhuǎn)子是否有故障，并能夠迅速查明故障原因、部位、預(yù)測(cè)故障影響，提高汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的維修管理水平，而本文所做的汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理工作正是振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它將對(duì)今后的汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行全面遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動(dòng)化改造提供可靠的數(shù)據(jù)來源。

2.振動(dòng)信號(hào)采集

旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系振動(dòng)信號(hào)是以轉(zhuǎn)速為基頻的周期信號(hào)。在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)檢測(cè)中，需要對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行整周期采樣來避免由于泄露、柵欄等不良效應(yīng)帶來的相位嚴(yán)重失真。傳統(tǒng)振動(dòng)分析方法通過硬件電路鎖相倍頻法來實(shí)現(xiàn)整周期采樣，該方法的核心是鎖相倍頻電路的應(yīng)用。鍵相信號(hào)經(jīng)鎖相電路倍頻后，產(chǎn)生采樣脈沖序列，控制采樣電路的觸發(fā)與關(guān)閉。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于同步性能好，結(jié)合并行采樣/保持電路，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)通道振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)同步采樣。但這種方法需要專用的數(shù)據(jù)采集卡，因此系統(tǒng)硬件成本比較高，開發(fā)周期長(zhǎng)，且適應(yīng)能力及硬件升級(jí)能力較差。

偽同步采樣法充分發(fā)揮了通用數(shù)據(jù)采集卡中數(shù)據(jù)采集通道資源多的特點(diǎn)，將鍵相信號(hào)與振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行同步采樣，對(duì)振動(dòng)信號(hào)的整周期截取則在采集后通過數(shù)據(jù)處理來實(shí)現(xiàn)。結(jié)合對(duì)柔性轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)平衡的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：這種偽同步采樣方法可有效滿足轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)處理對(duì)信號(hào)采樣的要求。

3.振動(dòng)信號(hào)的處理

在機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷過程中，傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)采樣和 A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，這些信號(hào)往往要經(jīng)過預(yù)處理才能交付給后面的應(yīng)用程序。信號(hào)的預(yù)處理就是除掉原始數(shù)據(jù)中的無意義而有害的噪聲(干擾)，同時(shí)加工成便于進(jìn)行精密分析的信號(hào)。信號(hào)的預(yù)處理方法有：濾波、包絡(luò)線處理、平均法以及其它很多方法。

3.1汽輪機(jī)組振動(dòng)的濾波

在實(shí)際數(shù)據(jù)采集過程中，由于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)車間各種因素的影響，采集的數(shù)據(jù)不可避免的混有噪聲，有時(shí)，噪聲甚至可以把有用的信息完全淹沒。此外，采集的信號(hào)經(jīng)傳感器、放大器、A/D 轉(zhuǎn)換板等一系列板卡電路和通道后，又會(huì)增加大量的噪聲信號(hào)。雖然在數(shù)據(jù)采集電路中都加入了濾波電路，但在最終采集到的數(shù)據(jù)中仍會(huì)殘存一些噪聲信號(hào)。這些噪聲的存在將使后續(xù)診斷工作出現(xiàn)錯(cuò)誤，如造成誤報(bào)警和誤診斷。

3.2數(shù)字濾波

一個(gè)數(shù)字濾波器可以用系數(shù)函數(shù)表示為：

H(z)=

直接由此式可得出表示輸入輸出關(guān)系的常系數(shù)現(xiàn)行差分方程為：

y(n)=aky(n-k)+bkx(n-k)

可以看出，數(shù)字濾波器的功能就是把輸入序列通過一定的運(yùn)算變換成輸出序列，從而達(dá)到改變輸入信號(hào)中所含頻率分量的相對(duì)比例或?yàn)V除某些頻率分量。通常有兩種方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器：一種方法是把濾波器所完成的運(yùn)算變成程序并讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行，即用計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)：另一種方法是設(shè)計(jì)專用的數(shù)字硬件、專用的數(shù)字信號(hào)處理器或采用通用的數(shù)字信號(hào)處理器來實(shí)現(xiàn)。

3.3軸心軌跡信號(hào)頻譜分析

在軸心軌跡的測(cè)試中，由于軸心軌跡一般都比較復(fù)雜，難以分析識(shí)別，因此在實(shí)際應(yīng)用中常常需要對(duì)軸心軌跡進(jìn)行提純。本文采用的方法是讓轉(zhuǎn)子的兩路振動(dòng)信號(hào)分別通過低通濾波器，然后再進(jìn)行合成，從而得到提純的軸心軌跡。在一般情況下，轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)中除包含由不平衡引起的同步振動(dòng)分量外，還存在亞同步（其頻率低于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）分量和高次諧波振動(dòng)（其振動(dòng)頻率是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的整數(shù)倍）分量，使得軸心軌跡形狀比較復(fù)雜，甚至非?；靵y，很難分析。為了克服軸心軌跡分析的這個(gè)缺點(diǎn)，采用了頻譜分析的原理。頻譜分析是將一個(gè)振動(dòng)信號(hào)分解為一系列的簡(jiǎn)諧振動(dòng)分量，使我們對(duì)復(fù)雜振動(dòng)信號(hào)的組成情況一目了然，極大地提高了分析轉(zhuǎn)子振動(dòng)的能力。

3.4軸心軌跡進(jìn)動(dòng)方向的識(shí)別

軸心軌跡是汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)與診斷系統(tǒng)中的一個(gè)重要特征，軸心軌跡的自動(dòng)識(shí)別包括形狀、進(jìn)動(dòng)方向和穩(wěn)定性 3 個(gè)方面。首先整周期采集轉(zhuǎn)子兩個(gè)相互垂直方向振動(dòng)位移信號(hào)，經(jīng)擬合得到軸心軌跡圖，然后截取某一旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)，形成平面復(fù)雜多邊形，利用平面圖形的平移旋轉(zhuǎn)變換判斷得到軸心軌跡的進(jìn)動(dòng)方向。

軸心軌跡進(jìn)動(dòng)方向分正進(jìn)動(dòng)和反進(jìn)動(dòng)，當(dāng)軸心軌跡的進(jìn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)方向相同時(shí)，就稱為正進(jìn)動(dòng)；反之稱為反進(jìn)動(dòng)。軸心軌跡的進(jìn)動(dòng)方向即為軸心軌跡上采樣點(diǎn)構(gòu)成的復(fù)雜多邊形的旋轉(zhuǎn)方向，可利用上述判斷各點(diǎn)凹凸性原理的逆向過程來判斷此復(fù)雜多邊形的旋轉(zhuǎn)方向。

由于本論文研究的中心是對(duì)汽輪機(jī)軸振動(dòng)信號(hào)的采集過程，而要結(jié)合汽輪機(jī)的振動(dòng)信號(hào)完成頻譜分析從而判斷振動(dòng)原因和調(diào)節(jié)解決振動(dòng)故障是比較復(fù)雜的過程，所以在這對(duì)頻譜的分析只做簡(jiǎn)單的軸心軌跡信號(hào)頻譜分析。

4.總結(jié)

本文結(jié)合汽輪機(jī)情況對(duì)振動(dòng)信號(hào)的采集過程做了詳細(xì)分析研究。

（1）對(duì)信號(hào)采集過程中常用的偽同步采樣過程做了介紹和說明，證明其方法的有效性和可用性。

（2）對(duì)振動(dòng)信號(hào)的濾波方法做了介紹和說明，濾波過程在信號(hào)分析中有極其重要的意義。

（3）簡(jiǎn)單的分析了軸心軌跡信號(hào)頻譜?！科]

【參考文獻(xiàn)】

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［2］張延峰．汽輪機(jī)改造技術(shù)．中國(guó)電力出版社．

［3］張學(xué)延．汽輪機(jī)軸系振動(dòng)故障診斷技術(shù)．西安熱工院．

篇7

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；在線震動(dòng)監(jiān)測(cè)；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

引言

風(fēng)電機(jī)組工況與一般機(jī)械相比較為復(fù)雜，時(shí)常在變速變載的條件下工作。風(fēng)電機(jī)組在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組各部件（齒輪、軸、軸承）損壞之前，便能給出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)報(bào)告進(jìn)行預(yù)報(bào)警，使現(xiàn)場(chǎng) 人員能夠制定合理的維修計(jì)劃，及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，從而避免了由損壞部件的運(yùn)轉(zhuǎn)造成關(guān)聯(lián)部件的損傷。

一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

對(duì)于單個(gè)風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：聲發(fā)射/振動(dòng)一體傳感器，數(shù)據(jù)傳輸線，數(shù)據(jù)采集終端，數(shù)據(jù)處理軟件。主要采集傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)前后軸承處的聲發(fā)射/振動(dòng)信號(hào)，發(fā)電機(jī)的接地電壓等信號(hào)。對(duì)于某風(fēng)電場(chǎng)，采用分層的管理架構(gòu)對(duì)每一臺(tái)機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要分為硬件和軟件兩部分，硬件主要包括振動(dòng)傳感器、8通道數(shù)據(jù)采集儀、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器和中心服務(wù)器，軟件部分如下圖1：

二、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理

本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)時(shí)測(cè)試布置在風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)前后軸承座表面的聲發(fā)射和振動(dòng)數(shù)據(jù)。對(duì)于聲發(fā)射數(shù)據(jù)，通過時(shí)域信號(hào)特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)的分析方法記錄下每一時(shí)刻的測(cè)試結(jié)果，在一個(gè)較長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)周期內(nèi)進(jìn)行趨勢(shì)分析，確定發(fā)電機(jī)前后軸承的健康狀況，提早發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部損傷。對(duì)于振動(dòng)數(shù)據(jù)，通過頻域信號(hào)處理分析確定振動(dòng)幅值是否超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，并結(jié)合機(jī)組當(dāng)前工作狀態(tài)，判斷下一步需要進(jìn)行的動(dòng)作。

經(jīng)過對(duì)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)狀態(tài)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，最終形成一個(gè)完整機(jī)組部件故障數(shù)據(jù)庫，為進(jìn)一步采用FEMA故障診斷方案確定發(fā)電機(jī)故障來源奠定基礎(chǔ)。

三、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理與分析

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)管理部分與數(shù)據(jù)分析程序，其中數(shù)據(jù)管理涉及程序管理和權(quán)限管理功能，數(shù)據(jù)分析程序主要對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)和頻域分析處理，利用分析結(jié)果，與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)組當(dāng)前工作信息一起，對(duì)機(jī)組發(fā)電機(jī)健康狀況進(jìn)行識(shí)別。

四、系統(tǒng)功能介紹

（一）振動(dòng)分析流程

振動(dòng)分析數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示，頻域處理所包括的速度譜分析是將加速度傳感器得到的加速度信號(hào)經(jīng)過數(shù)字積分得到速度信號(hào)，再進(jìn)行分析。

（二）測(cè)點(diǎn)部置

進(jìn)行準(zhǔn)確振動(dòng)分析必須遵循如下的測(cè)點(diǎn)選擇原則：一是能夠反映真實(shí)振動(dòng)情況的部位；二是盡可能靠近軸承的承載區(qū)，軸承到傳感器之間有堅(jiān)實(shí)金屬。風(fēng)電機(jī)組機(jī)械傳動(dòng)部分主要由主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)組成。在各部件軸承位置安放振動(dòng)加速度傳感器采集它們的加速度信號(hào)，同時(shí)在主軸葉輪端安放轉(zhuǎn)速傳感器采集機(jī)組的轉(zhuǎn)速信號(hào)。

（三）數(shù)據(jù)采集

根據(jù)各部件轉(zhuǎn)速的不同設(shè)定相應(yīng)的采樣率，實(shí)時(shí)采集各部件的振動(dòng)稻蕁8據(jù)采集周期的不同，可以分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和波形數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)主要是反映部件整體振動(dòng)狀態(tài)的時(shí)域振動(dòng)指標(biāo)，波形數(shù)據(jù)主要是存儲(chǔ)一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)數(shù)據(jù)。

（四）數(shù)據(jù)上傳

傳感器采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)傳至采集儀，再通過電纜傳輸由機(jī)艙頂部傳至機(jī)艙底部，經(jīng)由光纖轉(zhuǎn)換設(shè)備通過機(jī)組備用光纖傳至主控室現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器，最后通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳到診斷中心服務(wù)器。

（五）時(shí)域分析

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)上傳到診斷中心服務(wù)器，首先經(jīng)過時(shí)域處理，時(shí)域處理方法主要涉及以下指標(biāo)：均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、均方值、有效值、峰值、峰峰值、波形指標(biāo)、峰值指標(biāo)和脈沖指標(biāo)。通過時(shí)域指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，可以進(jìn)行定性診斷，卻無法指出具體的故障部位。選取有效值，實(shí)時(shí)顯示設(shè)備各部件的振動(dòng)總值來反映它們的振動(dòng)水平。設(shè)定不同級(jí)別的閾值：報(bào)警閾值和警告閾值，通過在風(fēng)電場(chǎng)采用離線振動(dòng)設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)近300臺(tái)次4種機(jī)型風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)振動(dòng)閾值不斷地調(diào)整和修改，從而總結(jié)出不同機(jī)型機(jī)組相應(yīng)的閾值。低于報(bào)警閾值屬于正常，高于警告閾值屬于嚴(yán)重故障狀態(tài)，中間階段屬于一般故障狀態(tài)。

五、結(jié)束語

在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于振動(dòng)分析的原理，在機(jī)組部件損壞之前對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，有效避免了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員采取處理措施的盲目性，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組的危害和管理有著具體的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]金嘉琦，關(guān)新，單光坤.小波理論在風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2008（05）.

[2]蔣東翔，洪良友，黃乾，丁勇山.風(fēng)力機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)研究[J]. 電網(wǎng)與清潔能源. 2008（09）.

篇8

【關(guān)鍵詞】環(huán)境；振動(dòng)；檢測(cè)；技術(shù)

由于振動(dòng)的位移、速度和加速度等參量，對(duì)于簡(jiǎn)揩振動(dòng)或多共振系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)中。它們之間存在著一定的關(guān)系。因此，原則上只要測(cè)量其中的一個(gè)量就可以計(jì)算其它兩個(gè)量。最常遇到的是測(cè)量加速度、然后用積分器對(duì)加速度經(jīng)一次積分求得振動(dòng)速度，經(jīng)兩次積分求得振動(dòng)位移。一般來說，測(cè)量位移用靜電式換能器，測(cè)量速度用動(dòng)圈式換能器，測(cè)量加速度用壓電式換能器。

振動(dòng)測(cè)量可以用位移'、速度或加速度表示。顯然位移測(cè)量比較容易，但在許多實(shí)際問題中不一定是振動(dòng)的主要特性。因此位移測(cè)量用于運(yùn)動(dòng)的振幅是主要因素的情況中。而在聲輻射的噪聲控制問題中要測(cè)量速度。在機(jī)械零件損傷主要的地方則測(cè)量加速度最有用。

環(huán)境振動(dòng)的測(cè)量一般測(cè)量1～8Hz范圍內(nèi)的振動(dòng)。要在x、y、z三個(gè)方向分別測(cè)量。為了精確測(cè)定人體的振動(dòng)，振動(dòng)測(cè)點(diǎn)應(yīng)該盡可能選在振動(dòng)物體與人體接觸的地方。在房間內(nèi)測(cè)量振動(dòng)，在地面中心附近幾點(diǎn)測(cè)量然后取平均。對(duì)振動(dòng)源的測(cè)量則應(yīng)該在基礎(chǔ)上及其附近測(cè)量，當(dāng)測(cè)量公路兩側(cè)由于機(jī)動(dòng)車輛駛過引起的振動(dòng)時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)該選在公路邊緣處。

由于振動(dòng)和聲音有著較密切的關(guān)系，因此，振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)基本與噪聲測(cè)量系統(tǒng)相同，不過主要區(qū)別是將加速計(jì)及其前置放大器來替代傳聲器和前置放大器，所以一般測(cè)量聲級(jí)的聲級(jí)計(jì)亦可非的計(jì)權(quán)網(wǎng)不同，衰減刻度盤和表盤要調(diào)換；所需濾波器可不同。當(dāng)然，更大量地被使用的儀器是一些專門測(cè)量振動(dòng)的振動(dòng)計(jì)。

1.使用振動(dòng)儀器注意事項(xiàng)

在振動(dòng)測(cè)量中最廣泛應(yīng)用的是壓電加速度計(jì)，它具有體積小，重量輕、頻響寬、穩(wěn)定性好和堅(jiān)固等優(yōu)點(diǎn)。近幾年來就靈敏度而言，其頻率寬度可達(dá)0.01Hz～100kHz。使用時(shí)應(yīng)注意下述幾點(diǎn)：加速度計(jì)的下限頻率因低到幾赫，甚至百分之幾赫，故后面的放大，分析儀器必須滿足低頻要求。如果測(cè)量振動(dòng)頻譜時(shí)，須配用低通或帶通濾波器；加速度計(jì)須妥貼，牢固地安裝在被測(cè)物件上，否則除了加速度計(jì)自身固有的共振峰外，又附加了，低頻率范圍內(nèi)的共振峰；要考慮加速度計(jì)本身質(zhì)量的影響問題，例如對(duì)薄板的振動(dòng)測(cè)量將會(huì)引起測(cè)量值的降低；調(diào)節(jié)聲級(jí)計(jì)的下限截止頻率，撥下輸入級(jí)，可看到一螺槽調(diào)節(jié)開關(guān)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為10Hz，反之為2Hz；應(yīng)配用不同序號(hào)的衰減器刻度盤，一般聲級(jí)計(jì)所附衰減器刻度盤有十塊20面，前三塊用于噪聲，后七塊用于振動(dòng)；振動(dòng)的絕對(duì)值的表盤刻度在聲學(xué)量刻度的反面；計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)開關(guān)置于線性，并加接低通濾波器，或用外接濾波器來進(jìn)行頻率分析；避免環(huán)境中的強(qiáng)電磁場(chǎng)和溫度劇變的影響；放置在混凝土、金剛板等堅(jiān)硬面上時(shí)，不得晃動(dòng)，表面易滑時(shí)，使用橡皮泥粘牢；放置在如瀝清面的堅(jiān)硬地面時(shí)，輕輕地放穩(wěn)即可；要避開草地、田地等柔軟的地表面，不得已時(shí)，應(yīng)先除草，并將土地充分踩實(shí)后放置。

除采用加速度計(jì)測(cè)振外，尚有將加速度計(jì)連接到輸入阻抗為數(shù)千兆歐的電荷放大器輸入級(jí)，就形成了振動(dòng)計(jì)的一種類型。有了電荷放大器作前置放大器后，可使加速度計(jì)接以長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米的電纜，而不致引起靈敏度有明顯的損失。通過積分器使儀器可測(cè)速度和位移。當(dāng)進(jìn)行環(huán)境振動(dòng)測(cè)量時(shí)，在條件許可下，還可以選用磁帶機(jī)、頻譜分析儀、實(shí)時(shí)分析儀、記錄儀、濾波器等其它設(shè)備與其配合，以使測(cè)試手段要更加完善。選用磁帶機(jī)，主要是在許多實(shí)際應(yīng)用中并非僅僅依靠現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，而是通過現(xiàn)場(chǎng)用合適的磁帶機(jī)記錄后，供回實(shí)驗(yàn)室分析使用。

2.對(duì)環(huán)境振動(dòng)測(cè)量的數(shù)據(jù)分析整理及布點(diǎn)問題

2.1修正本底振動(dòng)影響

當(dāng)測(cè)量對(duì)象的振動(dòng)指示值和本底振動(dòng)（指測(cè)量對(duì)象以外的，在該測(cè)量場(chǎng)所發(fā)生的振動(dòng)）指示值的差不到10dB時(shí)，應(yīng)將測(cè)量對(duì)象的振動(dòng)指示值減去相應(yīng)的修正值。當(dāng)指示值與本底值相差10dB以上時(shí)，則認(rèn)為振動(dòng)對(duì)象不受本底振動(dòng)的影響。

2.2各種振動(dòng)類型的讀數(shù)方法P

①穩(wěn)態(tài)振動(dòng)：像鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，屬于穩(wěn)態(tài)振動(dòng)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量一次，取5s內(nèi)的平均值。

②沖擊振動(dòng)：如打樁機(jī)或自由煅造等工作的沖擊振動(dòng)，以最大值10個(gè)值的算術(shù)平均值作為振動(dòng)級(jí)的讀數(shù)。

③隨機(jī)振動(dòng)：作為隨機(jī)事件，讀取按某時(shí)間間隔區(qū)分的瞬時(shí)值，再從中推導(dǎo)出統(tǒng)計(jì)數(shù)值的方法。

④間歇振動(dòng)（鐵路振動(dòng)）：原則是不分上行和下行列車，對(duì)連續(xù)通過的20輛列車讀取該處每次通過列車的峰值振級(jí)。

2.3測(cè)量數(shù)據(jù)記錄和整理

要填寫環(huán)境振動(dòng)測(cè)量記錄表，并要畫出"測(cè)點(diǎn)分布示意圖"，在圖上標(biāo)出測(cè)點(diǎn)與主要振動(dòng)源的相對(duì)方位和距離，測(cè)點(diǎn)周圍的環(huán)境條件，如公路交通干線的鐵路的走向、附近的工廠及車間的分布等。

3.對(duì)人體振動(dòng)暴露測(cè)量的問題

從環(huán)境保護(hù)角度來說，對(duì)人體的健康考慮是主要的，為此，簡(jiǎn)略介紹一下有關(guān)人體振動(dòng)暴露測(cè)量的有關(guān)問題：

3.1人的整體振動(dòng)測(cè)量

人體振動(dòng)測(cè)量國(guó)際上采用加速度均方根值來表示，單位為米秒2。用此均方根值同有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行評(píng)價(jià)比較，可得出容許的暴露時(shí)間等其它參量，然而目前振級(jí)用得更多的讀數(shù)是經(jīng)過頻率計(jì)數(shù)的對(duì)數(shù)分貝值，要換成米秒2值后再去同有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照。如果標(biāo)準(zhǔn)已用分貝值，就可直接對(duì)比。

結(jié)果測(cè)量讀數(shù)是峰值，則要換算成均方根值才能與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行評(píng)價(jià)比較。此外，為監(jiān)示人在振動(dòng)環(huán)境下與規(guī)定的各種暴露界限中的極限值之間的關(guān)系，也可用等效暴露劑量讀數(shù)，用%來表示達(dá)到暴露極限值的程度。

振動(dòng)測(cè)量的位置應(yīng)當(dāng)盡可能接近振動(dòng)傳遞到人體表面的位置，若當(dāng)一個(gè)人站在地面上或坐在平臺(tái)上，在身體與支撐物之間沒有緩沖勢(shì)，則測(cè)量換能器應(yīng)牢固地放在剛性結(jié)構(gòu)上。在人體與振動(dòng)構(gòu)件之間若有軟性材料如坐墊，則在人體與坐墊之間插入一件剛性結(jié)構(gòu)（如形狀適宜的薄板、用以固定換能器，并需仔細(xì)安裝，以免造成較大影響或引起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

3.2手一臂振動(dòng)的測(cè)量

對(duì)手一臂振動(dòng)的檢測(cè)，由于工具的瞬態(tài)沖擊以及空轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)的強(qiáng)烈激勵(lì)，會(huì)使訊號(hào)有很大的峰值因數(shù)，所以精確的測(cè)量就比較困難。一般總希望用整個(gè)計(jì)權(quán)頻率來讀數(shù)和分析，若用1/3倍頻程濾波器進(jìn)行分析話，則更為理想了。對(duì)沖擊式的手用工具，要用FFT分析儀分析。注意的是即使多次采樣、平均，仍會(huì)帶來誤差，這主要由于在功率譜的高頻段，因采樣的長(zhǎng)度受到限制之故。同時(shí)要盡可能選用重量輕，體積小并能承受高壓的壓電加速計(jì)來作手一臂測(cè)量。

作用于手的振動(dòng)測(cè)量主要取決于振動(dòng)工具和手一臂系統(tǒng)耦合和所用的握緊力大小及動(dòng)力方向，希望能反映這方面的情況，而目前的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，還不能做到這一點(diǎn)，但必須認(rèn)識(shí)到耦合形式的改變，將會(huì)大大地影響振動(dòng)暴露的測(cè)量結(jié)果。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

篇9

關(guān)鍵詞： 振動(dòng)環(huán)境； 建筑工程； 抗震設(shè)計(jì)； 檢測(cè)系統(tǒng)； DSP

中圖分類號(hào)： TN710?34； TP181 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）03?0106?04

Design and implementation of building engineering anti?seismic detection

system under vibration environment

ZHANG Min1， 2， LI Feng2

（1. School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， China；

2. Department of Architecture and Civil Engineering， Yibin Vocational and Technical College， Yibin 644000， China）

Abstract： Since the building engineering anti?seismic detection system has big output error and high power consumption， a building engineering anti?seismic detection system under vibration environment was designed. The detection system includes the vibration signal sensor module， baseline recovery module， clock sampling module of the vibration data， A/D module and program load module. The circuit of each function module was designed. The integrated design and software development of the detection system were realized， and applied to the engineering practice. The analysis results show that the detection system has good real?time performance for the vibration data sampling and detection of the building engineering， and high accuracy， which can guide the anti?seismic design of the building engineering effectively.

Keywords： vibration environment； building engineering； anti?seismic design； detection system； DSP

0 引 言

建筑工程的抗震性檢測(cè)是保障建筑設(shè)計(jì)和建筑施工有效開展的基礎(chǔ)性工作，在振動(dòng)環(huán)境下構(gòu)建建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)，采用振動(dòng)傳感器進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)采集，指導(dǎo)建筑工程的抗震性設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)[1]。

建筑工程的抗震性檢測(cè)采用振動(dòng)傳感器結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理芯片進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)分析[2]，傳統(tǒng)的建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)采用的是可編程邏輯PLC設(shè)計(jì)方法，采用RFID射頻讀寫進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)在振動(dòng)環(huán)境下的建筑工程抗震性檢測(cè)和數(shù)據(jù)信息分析[3]，但是傳統(tǒng)的抗震性檢測(cè)系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)多道抗震防線振動(dòng)性檢測(cè)，輸出誤差較大，抗振動(dòng)調(diào)諧性能不好，受到的振動(dòng)干擾較大使檢測(cè)準(zhǔn)確性降低[4]。

針對(duì)當(dāng)前建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)存在的弊端，構(gòu)建了一種新型建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)，并在Visual DSP++ 4.5環(huán)境下進(jìn)行抗震性檢測(cè)系統(tǒng)的性能測(cè)試。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分，總體結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

在建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)的功耗主要來自靜態(tài)功耗[Pspc]和動(dòng)態(tài)功耗[Pdpc，]即：

[Pspc=VddIdd] （1）

[Pdpc=VddITC+αCTfpV2dd] （2）

式中：[Vdd]表示不同加載機(jī)制下系統(tǒng)的額定電壓值；[Idd]表示步串行電流值；[ITC]表示全雙工同步串行脈沖電流的均值；[CT]表示建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)的負(fù)載電容；[fp]表示系統(tǒng)的外部DMA頻率；[α]表示D/A轉(zhuǎn)換器AD554的功率損耗。

建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)的靜態(tài)功耗[Pspc]由[Vdd]和[Idd]決定，選擇空閑功耗較低的處理器和芯片，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的低電壓?jiǎn)?dòng)[5]。根據(jù)式（2）得知，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)功耗與[ITC，CT]和[fp]相關(guān)，由于[Pspc]僅占總功耗的1%左右，因此，系統(tǒng)的主要功耗為[Pdpc。]

1.2 器件選擇及技術(shù)指標(biāo)分析

建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)為：

（1） 輸出振動(dòng)信號(hào)幅度

（2） 選用具有雙16位MAC進(jìn)行同步雙工振動(dòng)信號(hào)通信；檢測(cè)系統(tǒng)具有低功耗特點(diǎn)，整體功耗

（3） 抗震性檢測(cè)系統(tǒng)的串行D/A轉(zhuǎn)換分辨率不低于8位，建筑工程抗震性檢測(cè)精度不低于98%。

（4） 檢測(cè)系統(tǒng)抗干擾強(qiáng)度>10 dB，內(nèi)部時(shí)鐘振蕩不低于8位；

（5） 采用8個(gè)32位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行振動(dòng)頻率測(cè)試技術(shù)；

（6） A/D芯片的采樣時(shí)鐘具有基線恢復(fù)和漂移抑制功能。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)，振動(dòng)環(huán)境下建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)的器件選用ADI公司的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，A/D選擇ADI公司的高速A/D芯片AD9225，D/A芯片選用ADI的串行D/A轉(zhuǎn)換器AD5545，采樣頻率為13 MHz，建立時(shí)間為2 μs，采用有源晶振電路作為時(shí)鐘電路，如圖2所示。

振動(dòng)傳感器接收的信號(hào)通過模擬信號(hào)預(yù)處理放大、濾波后，作為DSP輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行振動(dòng)幅值檢測(cè)，對(duì)振動(dòng)信號(hào)的有效性檢測(cè)、頻譜分析[6]在D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，在晶振每一個(gè)電源引腳處放一個(gè)10～100 μF的鉭電容，在靠近時(shí)鐘輸出引腳的地方串接10～50 Ω電阻，提高建筑工程抗震性檢測(cè)時(shí)鐘的波形質(zhì)量。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)的負(fù)載功率分析及硬件布局

在建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)的傳感器模塊中，振動(dòng)傳感器的電導(dǎo)[G=1RL，]振動(dòng)傳感器基陣通過動(dòng)態(tài)增益控制碼轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，產(chǎn)生的導(dǎo)納為[B=jωC，]繼電器的開關(guān)控制狀態(tài)系數(shù)[BL=-j1ωL，]傳感基陣阻抗匹配濾波的激勵(lì)電壓的有效相角描述為[7]：

[φ0=tan-1BG] （3）

[φX=tan-1ZXR′L=tan-1[ZL?G?（1+tan2φ0）-tanφ0]] （4）

通過功率放大器調(diào)制輸出的振動(dòng)信號(hào)，選用不同的穩(wěn)壓塊進(jìn)行基線恢復(fù)[8]，得到檢測(cè)系統(tǒng)的負(fù)載功率為：

[PL=V20?GX=V20?G×1+tan2φ01+tan2φX] （5）

設(shè)計(jì)LC濾波電路來逐級(jí)濾波[9]，振動(dòng)傳感器的負(fù)載僅為[G，]有：

[PL=V20?G] （6）

建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)的輸出功率為：

[PLmax=V2L?GXmax] （7）

通過上述設(shè)計(jì)，建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)輸出振動(dòng)能量譜密度信號(hào)放大后的指向性增益匹配函數(shù)為：

[η=10PL-WL-DI-170.710] （8）

在建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)工作中心頻率[f0]處，使輸出阻抗與傳輸線的特征阻抗相匹配[10]，根據(jù)上述設(shè)計(jì)原理，得到振動(dòng)環(huán)境下的建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)布局框圖如圖3所示。

2.2 系統(tǒng)的模塊化電路設(shè)計(jì)

（1） 傳感器模塊。采用振動(dòng)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與信息處理，數(shù)據(jù)采集與處理是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，考慮到系統(tǒng)自激和噪聲干擾問題，傳感器模塊采用三級(jí)放大器進(jìn)行逐級(jí)放大，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）進(jìn)行A/D采樣，由DSP控制SEL1電平，振動(dòng)傳感器的放大分貝數(shù)由它的控制電壓決定，傳感器模塊的電路設(shè)計(jì)如圖4所示。

（2） 基線恢復(fù)模塊。通過對(duì)基線恢復(fù)模塊的設(shè)計(jì)，有效濾除了建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)接收信號(hào)中的雜波干擾，采用電容進(jìn)行交流耦合，采用自緩沖基線恢復(fù)器提高系統(tǒng)的實(shí)際分辨率。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到輸入的建筑工程檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)幅值較低，處于低頻情況時(shí)，將D0～D12與DSP的PPI接口相連，設(shè)置PPI的操作模式，實(shí)現(xiàn)建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)輸出1.15～5.5 V電平的自由轉(zhuǎn)換，基線恢復(fù)模塊設(shè)計(jì)電路如圖5所示。

（3） A/D模塊。采用DSP信號(hào)采集振動(dòng)性原始信號(hào)，通過A/D模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，檢測(cè)系統(tǒng)的外部I/O設(shè)備包括A/D轉(zhuǎn)換器AD7864，硬件設(shè)計(jì)時(shí)AD7864的輸出通道數(shù)設(shè)置為VIN1A～VIN4A接信號(hào)輸入，VIN1B～ VIN4B接地。[H/S]接高電平，采用±10 V的雙極性輸入，觸發(fā)DSP中斷引腳[INT0，]在A/D中斷設(shè)計(jì)中，由軟件控制采樣通道，系統(tǒng)的A/D接口設(shè)計(jì)如圖6所示。

（4） 程序加載模塊。先對(duì)SPCR1（串口接收控制寄存器）和SPCR2（串口發(fā)送控制寄存器）寫0H選擇非SPI時(shí)鐘停止模式。在程序加載模塊中，模擬電源和模擬地間添加10 μF和0.1 μF的去耦電容以去除高頻噪聲。經(jīng)過一級(jí)反向的2倍放大，采用ADSP?BF537程序加載電路，使得振動(dòng)檢測(cè)的輸出互為備份，外部接口片選信號(hào)和控制信號(hào)在CPLD上利用匯編指令PORTW，PORTR產(chǎn)生對(duì)外部I/O的控制指令，設(shè)計(jì)RS觸發(fā)器選擇信號(hào)電平，由此提高檢測(cè)精度，得到系統(tǒng)的程序加載模塊電路設(shè)計(jì)如圖7所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)分析

振動(dòng)環(huán)境下建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)的調(diào)試建立在Visual DSP++ 4.5開發(fā)平臺(tái)上，調(diào)試平臺(tái)分為集成的開發(fā)環(huán)境和調(diào)試器兩大部分，配置PCR（串口控制引腳寄存器）的FSXM=1進(jìn)行檢測(cè)程序的寫入，對(duì)振動(dòng)傳感器采集的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行離散采樣，設(shè)置發(fā)送和接收控制寄存器（RCR[1，2]和XCR[1，2]），波特率和同步信設(shè)定為[XRST，][RRST，][FRST]=1，選用32位標(biāo)準(zhǔn)C編譯和ANSIC碼庫集成在一個(gè)交互式開發(fā)平臺(tái)中，進(jìn)行建筑工程抗震性測(cè)試和振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)過程中，首先運(yùn)用WIN32 API函數(shù)CreateFile（）打開PCI設(shè)備，DSP從右端口相應(yīng)地址讀取數(shù)據(jù)，啟動(dòng)DMA傳輸振動(dòng)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，包括DMA模式寄存器、源地址寄存器、目標(biāo)地址寄存器的初始化，數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP在軟件上對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行帶通補(bǔ)償，由此進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)采集和抗震性檢測(cè)，得到振動(dòng)信號(hào)的輸入信號(hào)波形和頻譜如圖8所示。

對(duì)信號(hào)作FFT，采用本文設(shè)計(jì)的抗震性檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)分析和特征采樣，檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)波形和輸出頻譜如圖9所示。

比較圖8和圖9這兩幅圖對(duì)應(yīng)的幅頻值可知，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有較好的頻譜響應(yīng)，寬帶信號(hào)輸出幅度一致，說明能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地檢測(cè)到振動(dòng)信號(hào)，在建筑工程抗震性檢測(cè)中具有預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)作用。

4 結(jié) 語

為了提高建筑的抗震強(qiáng)度，需要在建筑設(shè)計(jì)和施工中進(jìn)行抗震性檢測(cè)，建筑工程的抗震性檢測(cè)是保障建筑施工有效展開的基礎(chǔ)性工作，采用振動(dòng)傳感器進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)采集，指導(dǎo)建筑工程的抗震性設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)，本文設(shè)計(jì)了一種振動(dòng)環(huán)境下的建筑工程抗震性檢測(cè)系統(tǒng)，調(diào)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)建筑工程的振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣和檢測(cè)的實(shí)時(shí)性較高，精度較傳統(tǒng)方法明顯提高，具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。

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篇10

機(jī)動(dòng)雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的維修保障通常是在發(fā)現(xiàn)故障后再進(jìn)行修理或是定期進(jìn)行預(yù)防性維修，但這種方法不能直觀地反映雷達(dá)即時(shí)的使用狀況，也不能有效避免故障的發(fā)生或在發(fā)生故障后進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。為了解決這些問題，提高雷達(dá)的智能性，迫切需要研究_種預(yù)知維修和智能維修系統(tǒng)，以監(jiān)測(cè)雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)狀態(tài)，實(shí)時(shí)感知外部環(huán)境和自身的狀態(tài)變化，推測(cè)狀態(tài)的變化趨勢(shì)，估計(jì)故障的傳播、發(fā)展和系統(tǒng)的劣化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)在線故障診斷和維修，提高系統(tǒng)的可用度m。

機(jī)動(dòng)雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的智能化監(jiān)測(cè)首先需要通過傳感器采集結(jié)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)行中的信息，再將其輸入到信號(hào)處理系統(tǒng)中進(jìn)行處理，得到相關(guān)的特征參數(shù)或變化曲線，然后通過診斷系統(tǒng)判別雷達(dá)是否存在故障，最后對(duì)有故障或異常狀態(tài)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，提供預(yù)防和修正的方法。

1機(jī)動(dòng)雷達(dá)結(jié)構(gòu)智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

i.i機(jī)動(dòng)雷達(dá)結(jié)構(gòu)智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

_般地，機(jī)動(dòng)雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要包括天線結(jié)構(gòu)、天線座、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、車輛和方艙等。智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅對(duì)雷達(dá)結(jié)構(gòu)各分系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),還要提供雷達(dá)工作的外部環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、風(fēng)速等，以便操作人員獲取完整的信息,對(duì)雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估。應(yīng)綜合雷達(dá)的成本、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的重要性選取合適的監(jiān)測(cè)特征參數(shù)。機(jī)動(dòng)雷達(dá)結(jié)構(gòu)智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括傳感器、數(shù)據(jù)采集及信號(hào)處理機(jī)、智能診斷及顯示系統(tǒng)，其基本工作原理為：傳感器將特征數(shù)據(jù)送至信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行濾波等預(yù)處理，再通過

FFT(快速傅里葉變換）等方法進(jìn)行信號(hào)處理，分析結(jié)果送智能診斷中心進(jìn)行故障診斷，最后將決策和建議送至顯示系統(tǒng)，如圖1所示。

1.2雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法選擇

常用的監(jiān)測(cè)技術(shù)有振動(dòng)監(jiān)測(cè)、聲監(jiān)測(cè)、油樣分析、光學(xué)監(jiān)測(cè)、流量與壓力監(jiān)測(cè)、風(fēng)速監(jiān)測(cè)、溫度與濕度監(jiān)測(cè)等2。

振動(dòng)監(jiān)測(cè)是通過監(jiān)測(cè)雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)工作中代表其動(dòng)態(tài)特性的振動(dòng)信號(hào)的異常來判斷該結(jié)構(gòu)是否處于正常狀態(tài)。常用的振動(dòng)信號(hào)有位移、速度、加速度、轉(zhuǎn)速、應(yīng)變、應(yīng)力、力、轉(zhuǎn)矩等。常用的傳感器有壓電式、電阻應(yīng)變式、壓阻式、渦流式、光電式和磁電式等，主要用于雷達(dá)天線座、天線結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)、二次冷卻裝置等設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)。

聲監(jiān)測(cè)是根據(jù)雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)出的聲音或噪聲來判別設(shè)備是否發(fā)生故障。其傳感器主要是送話器和傳聲器。在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)中還用到超聲波檢測(cè)，即用一個(gè)探頭發(fā)射超聲波，另一個(gè)探頭接收超聲波，通過其信號(hào)形式來判斷管路腐蝕或設(shè)備內(nèi)部裂紋等，可用于雷達(dá)冷卻或天線座系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。

溫濕度監(jiān)測(cè)是根據(jù)雷達(dá)結(jié)構(gòu)及其周圍環(huán)境溫度、濕度的變化，來識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的變化。傳感器主要有熱電偶式、紅外探測(cè)器等，主要應(yīng)用于雷達(dá)外部工作環(huán)境測(cè)量、設(shè)備艙內(nèi)環(huán)境測(cè)量、局部小環(huán)境測(cè)量及天線座稀油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。

油樣分析技術(shù)是對(duì)雷達(dá)液壓系統(tǒng)液壓油或天線座油中的顆粒物進(jìn)行檢驗(yàn)分析,以判斷油是否被污染或劣化的監(jiān)測(cè)方法，常見的有鐵譜分析、光譜分析等。

2機(jī)動(dòng)雷達(dá)典型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1天線座監(jiān)測(cè)技術(shù)

機(jī)動(dòng)雷達(dá)天線座主要由方位傳動(dòng)、同步輪系、轉(zhuǎn)臺(tái)和底座和系統(tǒng)組成，包括電機(jī)、方位減速箱、帶齒方位大軸承、數(shù)據(jù)小齒輪及圓柱齒輪等。方位減速箱一般采用稀油，方位大軸承和同步輪系可根據(jù)需要采用油脂或稀油。

雷達(dá)天線座是一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，包括電機(jī)、齒輪、軸承等典型機(jī)械部件，可采用以振動(dòng)監(jiān)測(cè)為主并輔助監(jiān)測(cè)油溫、液位、力矩、轉(zhuǎn)速的方法，即在傳動(dòng)系統(tǒng)軸向、徑向及關(guān)鍵部位安裝傳感器，測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)后送后端進(jìn)行處理。典型雷達(dá)天線座測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示。

天線座振動(dòng)監(jiān)測(cè)采集的信號(hào)需通過信號(hào)處理機(jī)提取出特征參數(shù)（位移、速度或加速度），信號(hào)處理機(jī)先進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)行精確處理。常用的預(yù)處理方法主要有濾波、包絡(luò)和相加平均法。精確處理方法主要有時(shí)域分析、幅值域分析、頻域分析、小波分析等。

時(shí)域分析主要通過直觀測(cè)量加上波形分析進(jìn)行，可用于對(duì)設(shè)備故障的初步判斷。幅值域分析主要是利用振幅概率密度圖來分析故障信號(hào)源的性質(zhì)。頻域分析是對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析的傳統(tǒng)而有效的方法，主要是基于快速傅里葉變換的譜密度函數(shù)分析，時(shí)域函數(shù)x(t)的傅里葉變換為

式中:t為時(shí)間；f為頻率。

 

  

另外，還可通過自相關(guān)函數(shù)或幅值譜求得自功率譜3。這樣，就可以通過頻譜圖來判斷故障的部位及嚴(yán)重程度。某減速箱投入使用后先后測(cè)得的頻譜圖（圖3和圖4)表明，齒輪磨損顯著加大。

有時(shí)，為得到信號(hào)的局部特征，還需采用加窗及頻率細(xì)化技術(shù)。如圖5所示,對(duì)以圖3中減速箱一級(jí)嚙合頻率為中心頻率進(jìn)行細(xì)化，可大大提高頻率分辨率。

近年來發(fā)展的小波分析、時(shí)間序列法、分形處理等

方法進(jìn)一步提高了故障信號(hào)分辨的精確性。因此，對(duì)天線座系統(tǒng)的振動(dòng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，再結(jié)合監(jiān)測(cè)出的油溫、力矩和轉(zhuǎn)速，可對(duì)天線座各部分的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和故障判斷。

2.2液壓系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

液壓系統(tǒng)因其具有體積小、重量輕、功率大、承載能力強(qiáng)、工作平穩(wěn)等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而在機(jī)動(dòng)雷達(dá)中得到了廣泛應(yīng)用。液壓系統(tǒng)主要包括液壓泵、電機(jī)、油箱組件、閥組、執(zhí)行油缸、液壓馬達(dá)和油管等，需要監(jiān)測(cè)的特征參數(shù)包括油源壓力和流量、閥組壓力和流量、各執(zhí)行油缸及液壓馬達(dá)的壓力和流量、油溫、執(zhí)行油缸位移、油液質(zhì)量等，可用溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器和流量傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，采用鐵譜分析、光譜分析等多種方法，全面、綜合地監(jiān)測(cè)與診斷液壓系統(tǒng)的磨損、腐蝕、污染或油質(zhì)變化情況。

與天線座監(jiān)測(cè)系統(tǒng)類似，可通過繪制各特征參數(shù)的時(shí)域波形來直觀顯示液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。還可通過監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)動(dòng)力源三相電信號(hào)來獲取液壓系統(tǒng)加減載、沖擊、過載和溢流等不同工況及功率匹配情況。2.3冷卻系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

機(jī)動(dòng)雷達(dá)中常用的冷卻方法有強(qiáng)迫風(fēng)冷和液冷。強(qiáng)迫風(fēng)冷又分為開式風(fēng)冷和閉式循環(huán)風(fēng)冷，開式風(fēng)冷的主要設(shè)備有通風(fēng)機(jī)、通風(fēng)管道、濾塵器及電源等，閉式風(fēng)冷除了具有上述設(shè)備外，還需增加具有制冷散熱功能的冷卻風(fēng)柜或空調(diào)；液冷的主要設(shè)備包括二次冷卻裝置（含水泵、水箱、熱交換器等）、閥及管路等。

風(fēng)冷系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的特征參數(shù)主要有溫度、壓差、風(fēng)量、轉(zhuǎn)速等，液冷系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的特征參數(shù)主要有液溫、壓力、流量、液位等，風(fēng)機(jī)、水泵運(yùn)行狀態(tài)仍然可以采用類似于天線座的振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法。另外，漏液監(jiān)測(cè)既是液冷系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。漏液監(jiān)測(cè)方法包括負(fù)壓波法、聲波法、流量監(jiān)測(cè)法、感應(yīng)線監(jiān)測(cè)法等,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為便于工程實(shí)施,可采用接水盤漏液監(jiān)測(cè)和流量監(jiān)測(cè)法4。3機(jī)動(dòng)雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)智能化診斷技術(shù)機(jī)動(dòng)雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可用的故障診斷技術(shù)主要有：

1)統(tǒng)計(jì)法，從時(shí)域和頻域中提取映射設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征元素或特征向量，與標(biāo)準(zhǔn)譜數(shù)據(jù)庫中的進(jìn)行比較來確診設(shè)備是否出現(xiàn)故障。該方法需要大量測(cè)試和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

2)邏輯診斷法，其中最重要的是故障樹分析法,它是將系統(tǒng)故障形成的原因由總體至部件按樹枝狀逐級(jí)細(xì)化，一直追溯到那些不能展開或無需再深究的最基本因素為止。故障樹是由頂事件、中間事件和底事件用適當(dāng)?shù)倪壿嬮T自上而下逐級(jí)連接起來構(gòu)成的結(jié)構(gòu)圖。故障樹既可用作定性分析，也可用作定量分析。故障樹分析法廣泛應(yīng)用在雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)故障診斷中，圖6是某雷達(dá)液壓系統(tǒng)天線無法倒豎故障樹。Xi?X22為底事件，從該故障樹可以求出最小割集，但上行法或下行法搜索盲目性大且較費(fèi)時(shí)，因此需結(jié)合專家系統(tǒng)確定最佳搜索方案。

1)模糊診斷法和灰色識(shí)別法，考慮到系統(tǒng)故障不確定性的各種因素，模糊數(shù)學(xué)建立了一種基于模糊邏輯算法的隸屬度分析識(shí)別方法，可精確反映系統(tǒng)故障的不確定性,但該方法的前提是數(shù)據(jù)完整，在工程實(shí)際很難取得完整信息時(shí)，需采用灰色識(shí)別法，即采用灰色模型GM(1,1)來對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。這2種方法廣泛應(yīng)用于液壓系統(tǒng)的故障診斷。

2)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法，從模式識(shí)別角度應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為分類器進(jìn)行故障診斷，從預(yù)測(cè)角度應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。基本神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型為

   

5)專家系統(tǒng)，它是根據(jù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)故障診斷專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，幫助普通人員解決復(fù)雜問題。專家系統(tǒng)一般由知識(shí)庫、推理機(jī)、數(shù)據(jù)庫及解釋程序、知識(shí)獲取程序及人機(jī)接口組成。專家系統(tǒng)知識(shí)具有永久性、共享性和易于編寫性等優(yōu)點(diǎn)，適用于比較規(guī)范的大型復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。近年來,結(jié)合其他診斷技術(shù)發(fā)展的模糊專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)等，為研究結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的智能診斷方法提供了更具價(jià)值的方向指引。

4結(jié)束語

雷達(dá)電訊系統(tǒng)自測(cè)試（Built~inTest,BIT)技術(shù)已取得成功,而其機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障監(jiān)測(cè)和診斷尚處于起步階段。美國(guó)在《系統(tǒng)和設(shè)備測(cè)試性大綱》中，將BIT擴(kuò)展到機(jī)械結(jié)構(gòu)中，但目前對(duì)機(jī)動(dòng)雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)如何進(jìn)行智能化監(jiān)測(cè)，還沒有一套完整規(guī)范的方法可供參考。本文以機(jī)動(dòng)雷達(dá)機(jī)械結(jié)構(gòu)各分系統(tǒng)為研究對(duì)象，分別從關(guān)鍵特征參數(shù)的獲取、信號(hào)處理及診斷決策3個(gè)方面進(jìn)行了研究，給出了機(jī)動(dòng)雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)智能化監(jiān)測(cè)的總體框架和方法選擇，這也是雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)BIT技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要研究方向。

                      　趙新舟