基于压电式加速度传感器的船用振动测量仪设计_孙倩.docVIP

基于压电式加速度传感器的船用振动测量仪设计_孙倩 2013年第32卷第5期传感器与微系统（TransducerandMicrosystemTechnologies）71 檸檸檸檸檸殠设计与制造 檸殠 基于压电式加速度传感器的船用振动测量仪设计 孙 倩，尹 菲，尚 晶 （中船重工第703研究所无锡分部，江苏无锡214151） 摘 要：振动测量在提高船舶动力设备的使用寿命和可靠性方面已经成为船舶工程测试的一项重要课 题。为了诊断船舶动力设备的机械故障并监测其运行时振动状态，设计了一种基于压电式加速度传感器， 采用差分运算电路与电压并联负反馈电路实现信号的稳定转换，由巴特沃斯滤波电路等进行信号调理的船用振动测量仪。该船用振动测量仪输出的电压信号稳定，满足机械设备振动测量的精度要求，且与市面上大多数的振动分析仪匹配，已在工程中得到了大量应用。 关键词：振动；加速度传感器；电压并联负反馈；巴特沃斯滤波中图分类号：TH86 文献标识码：A 文章编号：1000—9787（2013）05—0071—03 Designofmarinevibrationmeasuringinstrumentbasedon piezoelectricaccelerationtransducer SUNQian，YINFei，SHANGJing （WuxiDivisionofNo．703ResearchInstituteofChinaShipbuildingIndustryCorporation， Wuxi214151，China） Abstract：Inthefieldofimprovingreliabilityandprolongingworktimeofmarinepowerplant，vibrationmeasuringhasbeenanimportantsubjectofmarineengineeringtesting．Inordertodiagnosemechanicalfaultandmonitorvibrationstateofmarinepowerplant，amarinevibrationmeasuringinstrumentbasedonpiezoelectricaccelerationtransducerisdesigned．SignalisconvertedstablybydifferentialoperationalcircuitandvoltageshuntButterworthfilteringcircuitandothercircuitsareusedtomodulatesignal．Thevoltagenegativefeedbackcircuit， signaloutputofinstrumentisstablewhichmeetsprecisionrequirementformechanicalvibrationmeasuringandmatchesmostvibrationanalyzeronmarket，andhasbeenwidelyusedinengineering． Keywords：vibration；accelerationtransducer；voltageshuntnegativefeedback；Butterworthfiltering 引 言 体情况，本文设计了一种基于压电式加速度传感器，量程为0～70mm/s，频率为30～300Hz的振动测量仪，用于船舶动力设备的机械故障诊断和状态监测。1 振动测量仪的工作原理 振动测量仪一般由振动传感器、转换电路、放大电路、积分电路和滤波电路等组成。振动测量仪通过振动传感器通过调理电路将采集到的振动信号转换成对应的电荷量， 将电荷量转换成标准模拟量信号，输入振动采集仪或上位机进行显示、分析和处理。振动测量仪的工作原理如图1所示 。 随着现代化工业的发展，船舶动力设备越来越大型、高由此产生的振动与噪声问题也越来越突出。机速和复杂， 械振动在大多数情况下是有害的，往往会降低机器性能，破缩短使用寿命，甚至导致事故坏其正常工作， ［1］ 力设备的剧烈振动将导致轴承等的摩擦磨损，构件的疲劳破坏等问题。振动测量属于动态传感测试技术 ［2］ 设计出一种针对船映出设备在运行过程的实际振动状态， 舶动力设备的振动测量仪对日益壮大的船舶事业有着现实意义。随着振动测试技术的完善，测量精度也越