一种动压气浮马达健康状态评估装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种动压气浮马达健康状态评估装置及方法，装置包括测试平台以及设置在测试平台上的驱动电源、线路切换单元、动压气浮马达、信号预处理单元以及工控计算机，驱动电源和信号预处理单元分别通过线路切换单元与动压气浮马达电性连接，线路切换单元用于导通驱动电源与动压气浮马达之间的线路或者导通信号预处理单元与动压气浮马达之间的线路；信号预处理单元与工控计算机通信连接；动压气浮马达上设置有振动加速度传感器，振动加速度传感器与信号预处理单元电性连接。本发明专利技术结构简单，使用方便，能够通过线路切换单元实现驱动工作状态和惯性运动状态的线路切换，获得动压气浮马达的时间状态特性，进而为进行健康状态评估提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种动压气浮马达健康状态评估装置及方法
本专利技术涉及惯性仪表
，特别是涉及一种动压气浮马达健康状态评估装置及方法。
技术介绍
现有技术中，关于动压气浮马达的技术有北京航天控制仪器研究的申茂冬等人提出的专利技术专利“一种三浮惯性仪表浮子跑合设备”，专利号201910636015.X，采用自动化控制的手段取代人工操作，实现了跑合的定时自动启动与停止、跑合过程数据的自动采集与记录；2017年哈尔滨工业大学的杨光伟在他的博士论文“陀螺仪气浮轴承-转子系统动力学特性研究”中，设计了半球和球形螺旋槽动压轴承的试验方案，完成了半球和球形螺旋槽轴承实验台的结构设计、试验件的加工和测试系统的搭建，测试了半球螺旋槽轴承在不同转速和起浮高度下的承载力，对球形螺旋槽轴承在自重条件下起浮高度和转速的关系进行了测量；2011年哈尔滨工业大学的刘晶石在博士论文“气浮陀螺仪干扰力矩影响因素研究”中，分析了气浮陀螺仪涡流力矩影响因素，包括加工误差、装配误差、表面粗糙度、压力和结构尺寸等因素，提出了控制气浮陀螺仪涡流力矩的技术方法以及各个影响因素的合理取值范围，研究了变化温度场中热应力和热变形对气浮陀螺仪浮子组件质心稳定性的影响规律，并对装配预紧力进行优化，以确保浮子组件质心的热稳定性，其研究方法及结果对于气浮陀螺仪的设计、加工和性能预测具有一定的指导意义。此外，北京航天控制仪器研究所的赵旺升等人，在专利“一种陀螺马达转子径向质心轨迹测试装置及测试方法”，专申请号201610080963.6，提供了一种陀螺马达转子径向质心轨迹测试裝置及测试方法；陕西玉航电子有限公司的郝青提出的专利技术专利“动压陀螺马达力矩测量系统”，申请号201711175887.8，利用力矩测量传感器以及转速测量传感器对动压陀螺马达力矩进行测量。综上，目前已有的技术研究都是围绕对动压马达跑合工作技术、轴承间隙、转子径向质心轨迹、力矩测量等方面开展的，尚未有人利用统计规律针对动压马达的健康状态进行评估。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种动压气浮马达健康状态评估装置及方法，结构简单，使用方便，能够通过线路切换单元实现驱动工作状态和惯性运动状态的线路切换，能够获得动压气浮马达的时间状态特性，进而为进行健康状态评估提供依据。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种动压气浮马达健康状态评估装置，包括测试平台以及设置在测试平台上的驱动电源、线路切换单元、动压气浮马达、信号预处理单元以及工控计算机，所述驱动电源和信号预处理单元分别通过所述线路切换单元与所述动压气浮马达电性连接，所述线路切换单元用于导通所述驱动电源与所述动压气浮马达之间的线路或者导通所述信号预处理单元与所述动压气浮马达之间的线路；所述信号预处理单元与所述工控计算机通信连接；所述动压气浮马达上设置有振动加速度传感器，所述振动加速度传感器与所述信号预处理单元电性连接。进一步的，所述信号预处理单元包括控制信号光耦隔离模块、反向电动势有效值变换放大电路模块以及恒流源驱动测量模块，所述控制信号光耦隔离模块用于将工控计算机的控制信号转换为信号预处理单元的控制信号，所述反向电动势有效值变换放大电路模块用于对所述动压气浮马达的反向电动势进行滤波、放大处理，所述恒流源驱动测量模块用于获取所述振动加速度传感器采集的数据。进一步的，所述测试平台采用大理石测试平台，厚度大于等于10cm，所述测试平台的工作面的平面波动量达到1级16μm平整度要求。进一步的，所述驱动电源为三相输出电压，所述三相输出电压的调节范围5-65V，输出电流达到3A。进一步的，所述线路切换单元设置于所述动压气浮马达与信号预处理单元之间的三相电采集线路上，并通过第一通信电缆与所述信号预处理单元通信连接，所述信号预处理单元控制所述线路切换单元的切换动作。进一步的，所述振动加速度传感器底部涂抹工业胶水，粘接在所述动压气浮马达表面，通过同轴信号线缆与所述信号预处理单元连接，所述振动加速度传感器用于测量动压气浮马达由于轴心运动误差引起的气膜冲击振动数据。进一步的，所述信号预处理单元通过第二通信电缆与所述工控计算机连接。本专利技术还提供了一种动压气浮马达健康状态评估方法，应用于上述的动压气浮马达健康状态评估装置，包括以下步骤：S1，初始工作时，工控计算机记录测试初始时间T0，同时控制线路切换单元接通驱动电源与动压气浮马达连接，并且根据动压气浮马达规格不同设置特定的驱动电压进行驱动；S2，初始工作开始后，工控计算机内部NI采集板卡一直采集并记录经信号预处理单元处理后的振动加速度传感器的数据；S3，待动压气浮马达工作稳定设定时间后，记录其初始数据有效功率P0、线电压Vab0、Vbc0、Vca0、相电流Ia、Ib、Ic；同时，工控计算机记录当前时间T1并发出指令，通过信号预处理单元控制线路切换单元断开驱动电源与动压气浮马达连接，切换到动压气浮马达与信号预处理单元连接；S4，信号预处理单元采集动压气浮马达的反向电动势电压Vab1、Vbc1、Vca1，待动压气浮马达停转后，记录停止时间T2，由此得到动压气浮马达的运行参数，进行动压气浮马达健康状态评估。进一步的，所述步骤S3中还包括：统计同一驱动电压下，动压气浮马达稳定工作状态的有效功率P0、线电压Vab0、Vbc0、Vca0、相电流Ia、Ib、Ic参数，利用统计学的方法初步筛选出有缺陷的动压气浮马达。进一步的，所述步骤S4中还包括：利用测量的反向感生电压Vab1、Vbc1、Vca1参数、开始时间T1与结束时间T2、动压气浮马达转子质量计算出其断电后惯性运动摩擦力矩，并结合振动加速度传感器的数据进行动压气浮马达健康状态评估。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的动压气浮马达健康状态评估装置及方法，结构简单，设置线路切换单元为程控切换电路，负责切换动压气浮马达的A、B、C输入节点的连接对象，能够先给动压气浮马达通电，之后断开驱动电源与动压气浮马达连接，切换动压气浮马达与信号预处理单元连接，实现动压气浮马达反向电动势电压的测量，通过得到动压气浮马达整个工作周期内的时间状态特性；此外，设置振动加速度传感器测量动压气浮马达由于轴心运动误差引起的气膜冲击振动数据进行动压气浮马达健康状态评估。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术动压气浮马达健康状态评估装置的结构示意图；图2为本专利技术线路切换单元的电路结构示意图；图3为本专利技术控制信号光耦隔离模块的电路结构示意图；图4为本专利技术反向电动势有效值变换放大电路模块的电路结构示意图；图5为本专利技术实施例动压气浮马达电源驱动功率图；图6为本专利技术实施例动压气浮马达运行参数图；图7为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动压气浮马达健康状态评估装置，其特征在于，包括：测试平台以及设置在测试平台上的驱动电源、线路切换单元、动压气浮马达、信号预处理单元和工控计算机，所述驱动电源和信号预处理单元分别通过所述线路切换单元与所述动压气浮马达电性连接，所述线路切换单元用于导通所述驱动电源与所述动压气浮马达之间的线路或者导通所述信号预处理单元与所述动压气浮马达之间的线路；所述信号预处理单元与所述工控计算机通信连接；所述动压气浮马达上设置有振动加速度传感器，所述振动加速度传感器与所述信号预处理单元电性连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种动压气浮马达健康状态评估装置，其特征在于，包括：测试平台以及设置在测试平台上的驱动电源、线路切换单元、动压气浮马达、信号预处理单元和工控计算机，所述驱动电源和信号预处理单元分别通过所述线路切换单元与所述动压气浮马达电性连接，所述线路切换单元用于导通所述驱动电源与所述动压气浮马达之间的线路或者导通所述信号预处理单元与所述动压气浮马达之间的线路；所述信号预处理单元与所述工控计算机通信连接；所述动压气浮马达上设置有振动加速度传感器，所述振动加速度传感器与所述信号预处理单元电性连接。


2.根据权利要求1所述的动压气浮马达健康状态评估装置，其特征在于，所述信号预处理单元包括控制信号光耦隔离模块、反向电动势有效值变换放大电路模块以及恒流源驱动测量模块，所述控制信号光耦隔离模块用于将工控计算机的控制信号转换为信号预处理单元的控制信号，所述反向电动势有效值变换放大电路模块用于对所述动压气浮马达的反向电动势进行滤波、放大处理，所述恒流源驱动测量模块用于获取所述振动加速度传感器采集的数据。


3.根据权利要求1所述的动压气浮马达健康状态评估装置，其特征在于，所述测试平台采用大理石测试平台，厚度大于等于10cm，所述测试平台的工作面的平面波动量达到1级16μm平整度要求。


4.根据权利要求1所述的动压气浮马达健康状态评估装置，其特征在于，所述驱动电源为三相输出电压，所述三相输出电压的调节范围5-65V，输出电流达到3A。


5.根据权利要求1所述的动压气浮马达健康状态评估装置，其特征在于，所述线路切换单元设置于所述动压气浮马达与信号预处理单元之间的三相电采集线路上，并通过第一通信电缆与所述信号预处理单元通信连接，所述信号预处理单元控制所述线路切换单元的切换动作。


6.根据权利要求1所述的动压气浮马达健康状态评估装置，其特征在于，所述振动加速度传感器底部涂抹工业胶水，粘接在所述动压气浮马达表面，并通过同轴信号线缆与所述信号预处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳，李万军，胡辉，杨朝，韦雪洁，
申请(专利权)人：北华航天工业学院，
类型：发明
国别省市：河北;13