低频、小幅度振动信号的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种低频、小幅度振动信号的测量装置。该装置主要包括：加速度传感器，和前置处理器连接，设置在被测对象上，检测到被测对象发出的低频、小幅度振动信号后，将该低频、小幅度振动信号转换为振动加速度信号，将所述振动加速度信号输出给前置处理器，前置处理器，和所述加速度传感器连接，对所述加速度传感器输出过来的振动加速度信号进行第一次积分放大，获得振动速度信号，对振动速度信号进行第二次积分放大，获得振动位移信号。本实用新型专利技术实施例克服了由于机械部件的机械疲劳和卡死等现象而导致的测量信号失效问题，加速度传感器的谐振频率远高于水轮发电机组的结构等被测对象的最高有效振动频率，加速度传感器的共振信号将被完全滤除，保证后端电路不受加速度传感器的共振信号的影响。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及振动测量
，尤其涉及一种低频、小幅度振动信号的测量>J-U ρ α装直。技术背景 在水轮发电机组振动测量领域，由于机组的额定转速分布在60r/min到IOOOr/min之间，机组机架、基础等部件的振动信号为低频、小幅度振动信号，而且在低频段，尤其在IHz以下，由于振动信号的振动加速度值和振动速度值很小，只能采用振动位移作为机组振动状态评价的依据。现有技术中的一种低频振动传感器为接触式超低频磁电惯性式振动传感器,该传感器可测量水轮发电机组的机架以及基础的绝对振动，上述接触式超低频磁电惯性式振动传感器的结构如图I所示，主要包括地震检波器和后端的低频补偿电路。其中地震检波器被固定在传感器壳体和传感器底座上，而传感器被固定在被测对象上，随着被测对象一起振动。上述地震检波器是一个固有频率在5Hz-30Hz的磁电式惯性振动传感器，其具体结构如图2所示，由磁路系统、惯性质量m、线圈和弹簧阻尼系统C四个部分组成。在工作时，当被测对象振动时，在地震检波器的工作频率范围内，线圈与磁铁相对运动，切割磁力线，在线圈内产生感应电压，地震检波器输出电压信号，而该电压信号正比于被测对象的振动速度值。后端的低频补偿电路完成上述电压信号的低频补偿和放大，最终输出代表被测对象的振动位移的电信号。上述现有技术中的接触式超低频磁电惯性式振动传感器的缺点为I)传感器机械系统失效问题。由于地震式检波器内安装有惯性质量、线圈和弹簧阻尼等机械装置，在长期运行中极其容易出现机械疲劳和卡死等现象，导致被测对象的振动信号的测量实效，以及传感器的使用寿命缩短。2)由于地震式检波器共振而导致的测量误差和频率补偿电路失效问题。上述地震式检波器的固有频率大多选择在10Hz-30Hz之间。而水轮发电机组的机组机架、基础等部件的实际振动中存在大量的位于10Hz-30Hz之间的振动信号，容易引起地震检波器的共振。在水轮发电机组的某些运行工况条件下，机组对机架、基础等部件存在冲击现象，该冲击也会引起地震式检波器的共振。当引起地震式检波器共振后，该地震式检波器的输出不仅无法保证测量的精确度，而且也引入了虚假频率的振动信号，同时，该共振信号被后端的频率补偿电路放大，极其容易导致频率补偿电路的失效，从而引起测量信号的不可信，大大降低被测对象的振动信号的测量精度。
技术实现思路
本技术的实施例提供了一种低频、小幅度振动信号的测量装置，以实现有效地测量被测对象的低频、小幅度振动信号，并且避免传感器的机械失效情况。一种低频、小幅度振动信号的测量装置，包括加速度传感器，设置在被测对象上，检测到被测对象发出的低频、小幅度振动信号后，将该低频、小幅度振动信号转换为振动加速度信号，将所述振动加速度信号输出给前置处理器，所述加速度传感器的谐振频率大于所述被测对象发出的振动信号的最大有效振动频率；前置处理器，对所述加速度传感器输出过来的振动加速度信号进行第一次积分放大，获得振动速度信号，对所述振动速度信号进行第二次积分放大，获得振动位移信号。由上述本技术的实施例提供的技术方案可以看出，本技术实施例通过利用加速度传感器来测量低频、小幅度振动信号，在这些加速度传感器内，不存在运动的线圈 和弹簧阻尼等机械部件，从而完全克服了由于机械部件的机械疲劳和卡死等现象而导致的 测量信号失效问题，避免了传感器的使用寿命缩短的问题。 本技术实施例选择的加速度传感器的谐振频率远高于水轮发电机组的结构等被测对象的最高有效振动频率，因此正常的振动不会引起加速度传感器的共振。另外，当加速度传感器由于受到机组机架冲击，产生共振时，而由于在前置信号处理单元中，在第一级积分放大模块前存在一个转折频率为被测对象的最高有效振动频率的低通模块，因此可以认为该共振信号将被完全滤除，保证后端电路不受加速度传感器的共振信号的影响。附图说明图I现有技术中的一种接触式超低频磁电惯性式振动传感器的结构图；图2为现有技术中的一种接触式超低频磁电惯性式振动传感器的地震检波器的结构图；图3为本技术实施例一提供的一种低频、小幅度振动信号的测量装置的结构图；图4为本技术实施例一提供的一种低频、小幅度振动信号的测量装置中的前置处理器的具体结构图；图5为本技术实施例一提供的一种低频、小幅度振动信号的测量装置中的隔直低阻模块的具体实现电路图；图6为本技术实施例一提供的一种低频、小幅度振动信号的测量装置中的低通模块的具体实现电路图；图7为本技术实施例一提供的一种低频、小幅度振动信号的测量装置中的第一级模拟积分模块的具体实现电路图；图8为本技术实施例一提供的一种低频、小幅度振动信号的测量装置中的第一级低阻模块、第二级低阻模块的具体实现电路图；图9为本技术实施例一提供的一种低频、小幅度振动信号的测量装置中的第二级模拟积分模块的具体实现电路图；图10为本技术实施例二提供的一种低频、小幅度振动信号的测量装置中的前置处理器的具体结构图；图11为本技术实施例三提供的一种低频、小幅度振动信号的测量方法的处理方法的处理流程图。具体实施方式为便于对本技术实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本技术实施例的限定。实施例一本技术实施例首次将加速度传感器应低频、小幅度振动信号的测量领域。在实际的加速度传感器中，存在一个很大的问题，就是加速度传感器的输出信号中包含有大量的噪声信号，该噪声起源于电路噪声、传输噪声和压电晶体安装和制造工艺造成的噪声。该噪声表现为频率越小、噪声越大。对于常用的加速度传感器，其IOHz以下的噪声在5ug V Hz IOug V Hz,甚至更高。对加速度信号进行积分放大的积分电路的放大倍数与频率成倒数关系，频率越小的信号放电倍数越大，当频率趋近于OHz的时候，放大倍数接近无穷大，这是积分环节表现出来的特征。因此，在低频段，上述加速度传感器的较大的噪声信号会被积分电路高倍放大，导致加速度传感器的输出信号的信噪比很低。对于加速度传感器，只有低频大幅值信号或者高频小幅值才具有较高信噪比。下述表I是假定加速度传感器的输出噪声为5ug V Hz条件下，不同振动频率、不同振动幅值理论计算的噪声水平和理想加速度的比较统计表表I 频率信号振动理想加速度加速度传感理想信号与噪声与理想 (Hz) M(Um) (ug)器输出噪声的比值信号比值(％) 噪声(ug)" 100^415i80.02533950 0004015^Z5339^5 1000040015^825^Z3^95______ 0510107.071.41470.70.5 100010007^07141.40.7070.5 10000 100007^07 4 40.07071.0 040581Z5 1.01000400058000.125 4001J8253.20^39由上表可见，在给定的加速度传感器的噪声水平下，对于O. IHz振动信号而言，只有当振动幅值高达IOOOOum (IOmm)时，才有较高的信噪比，而对于O. 5Hz的信号而言，只有当振动幅值高达IOOOum(Imm)时，才有较高的信噪比；由此可见低频信号只有当振动幅值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低频、小幅度振动信号的测量装置，其特征在于，包括：加速度传感器，和前置处理器连接，设置在被测对象上，检测到被测对象发出的低频、小幅度振动信号后，将该低频、小幅度振动信号转换为振动加速度信号，将所述振动加速度信号输出给前置处理器，所述加速度传感器的谐振频率大于所述被测对象发出的振动信号的最大有效振动频率；前置处理器，和所述加速度传感器连接，对所述加速度传感器输出过来的振动加速度信号进行第一次积分放大，获得振动速度信号，对所述振动速度信号进行第二次积分放大，获得振动位移信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔悦，任继顺，
申请(专利权)人：北京中元瑞讯科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：