动平衡机振动信号测量电路设计
汽车车轮动平衡测量系统的设计与实现
ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｂ ａ ｌ ａ ｎｅ ｅ ｒ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：Ｗ ｈｅ ｅ ｌ ｓ ； Ｄｙ ｎａ ｍ ｉ ｃ Ｂａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ Ｉ ｎｓ ｔ ｕ ｍｅ ｒ ｎ ｔ ； Ｄｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ Ｆｉ ｌ ｔ ｅ ｉｎｇ ｒ
崔 秀 萍 ，王成 贵 ， 刘 万峰 ， 梁 衍龙
（ 哈尔滨朗格 科技开发有 限公司 。哈尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘 要 ： 介绍 了车轮动平衡仪 的机械结构设计特点 、 电气部分基本功能及整机 的结构框 图， 同时又介绍 了车轮不平衡量 的解算方
法及动平衡仪 复数影 响系数 的标定方法 。该动平衡仪 中恰当的应用 了数字积分型相 关滤波方法 ， 取得 了很 好的去 噪效果。编 写 了动平衡仪应用软件 ， 通过产 品验证 了论文 内容的正确性 ， 使车轮动平衡仪得 到推广应用 。
关键词 ： 车轮； 动平衡仪 ； 数 字滤波
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ３
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ２ ０ ９ ５—２ １ ６ ３ （ ２ ０ １ ４） ｏ １ — ０ ０ ２ ４— ０ ４
动平衡测量原理
动平衡测量原理
动平衡测量原理是一种确定旋转机械转子不平衡量的方法。
这种方法是通过测量转子在旋转过程中的振动情况来判断转子是否存在不平衡现象，并进一步确定不平衡量的大小和位置。
动平衡测量原理的基本思想是利用振动传感器记录转子的振动信号，并根据振动信号的特征参数来分析转子的不平衡情况。
当转子存在不平衡时，其振动信号具有特定的频率和幅值。
通过测量这些信号的频率和幅值，可以推断出不平衡的位置和大小。
动平衡测量原理的核心是两个基本概念：转子的旋转频率和振动的响应频率。
转子的旋转频率是指转子每分钟旋转的圈数，而振动的响应频率是指转子在旋转过程中产生的振动信号的频率。
这两个频率之间存在一定的关系，通过测量振动信号的频率可以间接地获得转子的旋转频率。
在动平衡测量原理中，需要使用一些专用的设备和工具来实施测量。
一般来说，需要用到振动传感器、信号放大器、频谱分析仪等设备，以及相应的测量软件进行数据处理和分析。
通过动平衡测量原理可以得到转子的不平衡量，并进行相应的校正。
校正的方法包括在转子上添加平衡块，以平衡转子的质量分布，使得转子在旋转时不再产生不平衡。
校正后，再次进行振动测量，验证转子的平衡状态。
总的来说，动平衡测量原理是通过测量转子的振动信号来判断
不平衡情况，并进行相应的校正。
这种方法具有可靠性高、成本低、操作简便等优点，被广泛应用于各种旋转机械的质量控制和故障诊断中。
全自动动平衡机测试系统的研究与设计
文 章 编 号 ：０ ２— ６ ４ ２ １ ） ５— ０ ６— ４ １０ ５ ３ （０ ２ ０ ０ ７ ０
全 自动 动 平 衡 机 测 试 系 统 的研 究 与 设 计
孙 赘 ，云 康 ，冯振 伟
（ ． 州 市 市 政 工 程 管 理 处 ， 南 郑 州 ４ ０ ５ ； ． 州 轻 工 业 学 院 ， 南 郑 州 ４０ ０ ） １郑 ｔ 河 ５０ ３ ２ 郑 河 ５ ０２
统 能 够 准 确 地 检 测 出不 平 衡 量 的 大 小 和 相 位 ． 关键 词 ： 平 衡 机 ； 踪 滤 波 ； 控放 大 ； 散 傅 立 叶 变 换 动 跟 程 离
机 械 转 子 或 轴 类 、 类 零 件 由 于 设 计 、 造 误 差 盘 制
技 术 和 新 产 品 的研 发 ． 者 根 据 动 平 衡 测 试 与 铣 削 笔
贺 （９ ２ ） 女 ， 南 郑 州 人 ， 理 工 程 师 ， 要 从 事 计 算 机 信 息 管 理 与 软 件 开 发 方 面 的 研究 １８ 一 ， 河 助 主
第３ ３卷 第 ５期
孙
基于应变片的动平衡机测试系统的研究设计---优秀毕业论文参考文献可复制..
基于应变片的动平衡机测试系统的研究设计重庆大学硕士学位论文学生姓名：***指导教师：王秋晓副教授专业：机械制造及其自动化学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一一年四月Design and Research of Dynamic Balancing Measuring System based on Strain ChipA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement for theDegree of Master of EngineeringByCheng XiaoxiaoSupervised by Associate. Prof. Wang QiuxiaoMajor：Mechanical Manufacture and AutomationCollege of Mechanical Engineering ofChongqing University , Chongqing, ChinaApril 2011摘要动平衡机测试系统是平衡机的主要部分，其设计直接决定着平衡机的测量精度。
本文首先分析了产生转子不平衡的原因以及危害，论述了转子不平衡的分类和各类不平衡的平衡方法。
并把此作为理论依据，以单自由度动平衡机为基础，以摆架为例，提出了摆架系统的力学模型，建立了转子振动的数学模型。
并推导出了转子不平衡量大小和相位的计算表达式，并同实际情况相结合，改进了转子振动的计算方法，特别是振幅的计算方法。
针对动平衡机基本的测量方法的改进，提出了基于应变片的动平衡机振动系统的测量方法。
根据动平衡机的原理，证明了其测量方法原理的正确性。
通过惠斯登电桥电路，将检测到平衡机振动始不平衡量，系统微小的变形，并将其应变转化成电信号的电测系统。
实现精度较高的动不平衡量测量。
为了实现对转子的振动信号的精确提取和转换，本文研究并使用了惠斯登电桥电路，详细的设计了振动信号获取调理电路。
动平衡实验报告
动平衡实验报告动平衡实验报告一、实验目的通过动平衡实验，掌握用重锤来检测旋转物体平衡状态的方法，了解重锤和物体旋转平衡状态的关系，培养实际操作能力和实验数据处理能力。
二、实验原理动平衡实验是一种通过测量旋转物体的震动情况来判断旋转物体是否平衡的实验方法。
主要利用了力学的平衡条件和角动量守恒的原理。
三、实验装置实验装置主要由旋转平台、重锤、振动传感器、计算机和相关软件组成。
四、实验步骤1. 将旋转平台放置在水平位置，调整平台的水平度。
2. 把要检测的物体放在旋转平台上，并确保物体不会滑动。
3. 将重锤固定在旋转平台的一侧，使其与物体的重心在同一直线上。
4. 打开电源，启动计算机上的相关软件。
5. 启动振动传感器，开始测量振动信号。
6. 通过计算机上的相关软件，观察振动信号的变化情况。
7. 根据观察到的振动信号，判断物体的平衡状态并记录数据。
8. 调整重锤的位置，再次观察振动信号的变化情况并记录数据。
9. 根据记录的数据，分析重锤的位置对物体平衡状态的影响。
五、数据处理与分析根据实验数据，我们可以得出以下结论：1. 当重锤位于物体重心位置时，物体的平衡状态最好，振动信号幅度最小。
2. 当重锤位于物体重心位置的一侧时，物体的平衡状态较差，振动信号幅度较大。
3. 当重锤位于物体重心位置的另一侧时，物体的平衡状态也较差，振动信号幅度较大。
六、实验总结通过本次动平衡实验，我们掌握了用重锤来检测旋转物体平衡状态的方法，了解了重锤和物体旋转平衡状态的关系。
在实验操作中，我们遇到了一些困难和问题，但通过与同学们的讨论和老师的指导，我们最终完成了实验，并得到了较为满意的结果。
这次实验不仅培养了我们的实际操作能力和实验数据处理能力，还加深了我们对力学平衡条件和角动量守恒的理解。
七、存在问题与改进措施在实验过程中，我们发现振动传感器的位置会对测量结果产生影响。
因此，我们可以尝试改变振动传感器的位置，找到最佳的测量位置，以提高实验的准确性。
动平衡机测试原理
动平衡机测试原理动平衡机是一种用于旋转机械设备的动态平衡测试仪器。
其原理是通过测量旋转设备的振动情况，找到设备中存在的不平衡现象，并采取相应的措施进行平衡校正，以达到减小振动、降低噪音、提高设备稳定性和寿命的目的。
动平衡机的测试原理主要包含以下几个方面：1. 振动测量原理：动平衡机通过传感器或振动计测量旋转设备在旋转过程中产生的振动。
振动信号包含了旋转设备的本征振动以及因不平衡而引起的附加振动。
通过对振动信号进行分析处理，可以定量分析设备的不平衡情况。
2. 不平衡量的计算原理：设备的不平衡量可以通过振动测量数据进行计算。
传感器测量到的振动信号经过放大和滤波处理后，转换为不平衡量的幅值和相位。
振动测量数据通常表示为振动矢量，包含了幅值和相位信息。
根据振动矢量的大小和方向，可以计算出设备的不平衡量以及其位置。
3. 平衡校正原理：平衡校正是为了消除设备中的不平衡现象，使其达到平衡状态。
平衡校正通常采用增重和去重的方式进行。
增重是在设备转子上增加适量的质量，使其与不平衡质量在相同半径上形成平衡，从而消除不平衡现象。
去重是通过在设备转子上去除适量的质量，使设备达到平衡状态。
4. 校正方式选择原理：根据设备的特点和不平衡情况，选择合适的校正方式是平衡校正的关键。
常见的校正方式包括单面校正和双面校正。
单面校正是指在转子的某一侧进行校正，适用于只有一个不平衡质量的情况。
双面校正是指在转子两侧分别进行校正，适用于存在两个不平衡质量的情况。
选择不同的校正方式可以降低设备的振动水平和不平衡质量。
5. 校正效果评估原理：校正效果评估是校正过程中的重要环节，主要是通过振动测量数据的比较，判断设备的振动水平是否降低到预期的范围内。
校正前后的振动矢量可以进行比较，通过计算差异值或者误差幅值，评估校正效果的优劣。
动平衡机通过以上原理进行振动测试和校正，可以帮助用户消除设备的不平衡现象，提高设备的质量和性能。
在实际应用中，动平衡机被广泛应用于各行各业的旋转设备，包括发电机、风机、压缩机、离心泵等。
平衡测量
压电陶瓷在交变电场作用下能产生电致伸缩效应，压电陶瓷超声波换能器在交变电场作
用下能产生振动，共振时能产生很强的超声波。由于压电陶瓷为容性器件，因此在压电陶瓷
超声波换能器馈电电路中，常采用电感与压电陶瓷配合构成LC谐振电路，对这类LC谐振馈
电电路，谐振频率由压电陶瓷的等效电容值、电感值、晶体管的放大倍数、放大电路的工作
squared potential. The dechanneling fraction has been derived for a strained superlattice. The main
—resorence and sub— resorence have been inverstigated using multi—scale method.
9BH 32.05KHz 64H
第1期漳州师范学院学报（自然科学版）61
换能器的次共振频率点，换能器输出功率易于调整。实际测试结果表明，在生产过程中只要
器件焊接无误，电路的参数无须调整。
参考文献
[1]窦振中，汪立森. PIC系列单片应用设计与实例[M].北京:北京航空航天大学出版社
[2]李东星，林培灿. PIC16CXX系列单片机应用设计[M].福州:高奇电子科技有限公司
晶体管的放大倍数需要筛选、配对的电感值误差不能太大；三是工作不稳定，环境温度的变
化将使谐振频率偏离共振点，换能器摩损导致其质量变化，使共振频率发生变化；这些问题
导致存压电陶瓷超声波换能器的生产工艺复杂，不利于批量生产。利用单片机控制技术可非
常简便地解决这些问题，本文介绍利用PIC16C712单片机、PWM技术、变频技术设计压电陶
第1期漳州师范学院学报（自然科学版）59
高速磨削在线动平衡系统硬件设计
高速磨削在线动平衡系统硬件设计尹明泉;景敏卿;刘恒;樊红卫【摘要】For unbalance of grinding wheel-motor spindle in high -speed grinding, bardwares of online dynamic balancing system are designed. Monitoring and control unit is proposed, and preprocessing and filter circuit of vibration signals is designed. A auto balancer with electmmagnetic drive and electromagnetic lock is designed, and its thee-dimensional model is btilt in Pro/E. These researches lay an important foundation for online dynamic balancing system.%针对高速磨削加工过程中砂轮一电主轴系统的不平衡现象,设计了在线动平衡系统的主要硬件.研究了在线动平衡测控系统的设计原理和组成,对振动信号的调理和滤波电路进行了设计.研究了电磁力驱动与锁紧的平衡头结构,在Pro/E中建立了该平衡头的三维模型.研究工作为动平衡系统开发奠定了基础.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】4页(P156-159)【关键词】高速磨削;在线动平衡;砂轮一电主轴;测控系统;自动平衡头【作者】尹明泉;景敏卿;刘恒;樊红卫【作者单位】西安交通大学机械工程学院机械电子及信息系统研究所,陕西西安,710049;西安交通大学机械工程学院机械电子及信息系统研究所,陕西西安,710049;西安交通大学机械工程学院机械电子及信息系统研究所,陕西西安,710049;西安交通大学机械工程学院机械电子及信息系统研究所,陕西西安,710049【正文语种】中文【中图分类】TG580.236现代高速数控机床普遍采用电主轴取代传统机械主轴，因此主轴转速可达上万转，甚至数十万转。
项目任务书-动平衡
项目任务书平衡感觉检测原理：测试者头戴摇晃传感器，闭上双目，单脚立地，保持静止状态，按下测试开关，仪表开始测试。
传感器每检测到摇晃超过一度就发出一个脉冲信号，该脉冲信号送入计数器累计。
规定测试时间一到，仪器给出提示并停止计数，仪器上显示的脉冲的累计值就是测试者的平衡感觉指数。
显然，平衡感觉指数检测仪收集不同年龄组的平衡指数及收集自己在不同时期的平衡指数是非常有趣和有意义的。
譬如，心脑血管患者可以利用平衡指数来监测康复状况。
患者病重期间平衡指数较高，病愈后平衡指数较低。
电路工作原理：平衡感觉检测仪器是由摇晃传感器，定时控制单元及计数单元三部分组成，如图18-1所示。
摇晃传感器采用东南大学力学研究所研制的HY-9型光电式摇晃传感器，其检测范围为±90度，最小分辨力为一度，特征频率为80Hz，即每摇晃一度传感器就输出一个脉冲信号给计数单元。
计数单元电路有很多，本文采用四位计数集成块(MM74C926)，电路简洁，最大计数为9999。
该集成块内部具有驱动显示的多路转换器，只需通过四只外接开关管接到七段LED显示的公共阴极，多路转换频率约为1Hz。
定时控制单元由二进制计数器(MC4060)及D触发器等门电路组成。
定时单元主要完成复位置数与定时控制的任务。
MC4060内含振荡器，CR决定振荡器的时钟频率，Q14、Q13、Q12为三档定时控制输出。
按下复位开关后，MC4060与MM74C926清零，D触发器置数为Q高(Q低)，则计数门开通，计数器呈计数(检测)状态，每一个脉冲的到来计数器加1。
规定时间后，定时控制输出端产生一个正跳变，触发器反转，Q输出为低(Q为高)，计数门关闭，计数器停止计数，Q控制与非门，驱动压电晶体发出“哔哔”提示音响。
同时，D触发器的状态被锁定，直至复位开关起作用。
电路各点时序见图所示，整机电路耗电约为150mA。
旋转体动平衡测试数显装置的毕业设计正文
1 引言1.1选题的意义在机械设备中，旋转是一种很普遍的运动形式。
日常见到的大部分机械都以转子作为工作的动力，如汽轮发电机组轴系、陀螺转子、风机、泵、压缩机等都以转子系统作为工作的主体。
转子系统运行的平稳性决定机器运转时的可靠性，但机器运转时不产生振动是没有的，且不说制造安装工艺及环境条件等因素会引起转子系统不平衡振动，即使以上各方面都是很理想的，在一定条件下正确安装高精度的转子系统也会因为运行过程中磨损及负载冲击而产生较大的振动。
振动过大危害极多直接造成机组事故，例如，汽轮机组高压端振动过大，可能引起危及保安器运作而停机；损害机组零件，如造成轴瓦和轴承的紧固螺钉、联接管道、传动机构等部件损害；造成机组动静部分摩擦或咬合，导致机组发生严重损坏而被迫停机；过大的振动将会使各个部件之间的联接发生松动，削弱轴承座、基础台板和基础之间联接的刚性，甚至使基础松裂、建筑物共振，造成严重事故。
研究表明，旋转机械产生振动的主要原因是由于转子具有不平衡的惯性力或惯性力矩，其在高速旋转机械中这一现象显得更为突出。
由于结构材质、均匀以及制造安装误差等原因，转子中惯性主轴或多或少的偏离其旋转主轴。
当转子转动时，转子各微元质量的离心惯性力所组成的力系不是一个平衡力系，这种情况就称为转子具有不平衡。
因此，研究本课题对提高校正转子的校正效率及校正精度，以及提高其自动化程度具有重要意义。
1.2动平衡技术的发展动平衡技术是随着旋转机械的。
发展而发展起来的在旋转机械发展初期，由于机器的工作转速低，对平衡精度的要求不高，只需对转子进行静平衡即可。
随着机器工作转速的不断提高，对平衡的要求也日益严格。
静平衡已经不再适应工业发展的需要，由此，动平衡技术开始产生、发展并日益成熟起来。
动平衡机是动平衡技术的一个重要组成部分，其作用是测量并校正转子的不平衡[1]。
第一台动平衡机的出现至今已有一百多年的历史，而动平衡的迅速发展主要还近几十年的事。
实现动平衡实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解动平衡的概念和原理。
2. 掌握实现动平衡的方法和步骤。
3. 通过实验验证动平衡的必要性和有效性。
二、实验原理动平衡是指通过调整旋转体上质量分布，使其在旋转过程中产生的惯性力相互抵消，从而实现平稳旋转。
动平衡实验通常包括以下步骤：1. 测量旋转体的质量分布。
2. 根据测量结果，确定平衡点位置。
3. 通过添加或移除质量，调整旋转体的质量分布。
4. 验证调整后的旋转体是否达到动平衡。
三、实验器材1. 旋转体（如飞轮、电机转子等）。
2. 磁力测力计。
3. 滑轮和绳子。
4. 平衡配重块。
5. 移动平台。
6. 秒表。
7. 记录本。
四、实验步骤1. 准备实验器材，将旋转体固定在移动平台上。
2. 使用磁力测力计，测量旋转体在不同位置上的质量分布。
3. 根据测量结果，确定平衡点位置。
4. 在平衡点位置添加或移除平衡配重块，调整旋转体的质量分布。
5. 使用磁力测力计，测量调整后的旋转体在不同位置上的质量分布。
6. 重复步骤4和5，直至旋转体的质量分布达到动平衡。
7. 使用秒表，测量调整后的旋转体在固定时间内旋转的圈数。
8. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验数据：旋转体旋转圈数：100圈旋转体质量分布调整次数：3次调整后的旋转体质量分布：质量分布均匀，无较大质量偏移。
2. 分析：通过实验验证，调整后的旋转体质量分布均匀，无较大质量偏移，达到了动平衡。
实验结果表明，动平衡对于旋转体的平稳旋转至关重要。
在旋转过程中，若质量分布不均匀，会产生惯性力，导致旋转体振动，影响旋转性能。
因此，实现动平衡对于提高旋转体的性能和寿命具有重要意义。
六、实验结论1. 动平衡是旋转体平稳旋转的关键因素。
2. 通过调整旋转体的质量分布，可以实现动平衡。
3. 动平衡实验有助于提高旋转体的性能和寿命。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免受伤。
2. 实验器材应保持清洁、干燥，避免影响测量结果。
基于压电传感器的动平衡测量系统设计
摘要传感器是动平衡测量系统中的重要元件之一，是一种将不平衡量产生的振动信号不失真地转变成电信号的装置。
利用压电式力传感器作为动平衡测量系统中的敏感元件来测量不平衡质量引起的振动。
重点阐述了该压电式力传感器的结构设计、安装位置设计及振动信号检测中的关键问题。
同时，详细分析了该传感器的信号调理电路特点。
现场实验结果表明。
设计的压电式力传感器在动平衡测量中的性能良好。
关键词：动平衡振动信号压电式力传感器调理电路测量系统前言动平衡测量是将转子不平衡离心力产生的振动信号，通过传感器转换成电信号，经前置滤波、放大、A／D转换后，由信号处理得到转子不平衡量信息。
其中，获取高质量的振动信号是保证高精度动平衡测量的首要环节。
因此，作为测振系统重要部件之一的传感器，其选择至关重要。
目前，国内外动平衡机中广泛采用压电加速度传感器作为敏感器件来测量不平衡质量引起的振动，由于这种传感器是测量振动的加速度值，而在位移幅值相同时，加速度值与信号的频率平方成正比。
所以对于低频段的信号而言，加速度值可能会相当小，而对于高频段的信号，加速度值则可能会很大。
例如：对于振动位移1 mm、频率lHz的低频信号，其加速度值仅为0.04 m／s2；而对振动位移0.1 mill、频率10 kHz的高频信号，其加速度值则可达4 X 105 m／s。
所以加速度传感器不适合测量高低两端频率的振动信号。
由于本动平衡测量系统的平衡转速设计为220 r／min，对应信号频率为3．67 Hz的低频信号，设计中考虑采用压电式力传感器来测量周期性离心力经振动系统传递后的振动信号。
这种传感器结构简单、制作方便、灵敏度高、频率特性好，尤其是其刚度和谐振频率较高，保证了振动力的无损失传递，特别适用于动态测量。
针对本设计的新型动平衡测量系统，制作了一种压电式压力传感器。
重点讨论了传感器的结构设计、安装位置和传感器信号调理电路的设计，并进行了现场实验。
1 压电传感器的结构设计和测量原理1．1压电传感器的结构设计压电式力传感器的结构如图1所示，主要由上盖板、密封圈、绝缘片、压电陶瓷片组、电极、绝缘套、壳体、底座等组成。
压电传感器在动平衡测量系统中的设计与应用
ｉ ｎ ｍ ｉ Ｂ ｌｎ ｉｇ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅｎ ｙ ｔ ｎ Ｄｙ ａ ｃ ａａ ｃｎ ａ ｕｅ ｔＳ ｓｅｍ
李乒 霞 簦 簿 豢 鹏 胡度 翰
（ 上海 交通 大 学仪 器科 学 与工程 系， 上海 ２０４ ） ０２０
摘
要 ：传感 器 是动平 衡测 量 系统 中 的重要 元件 之一 ， 是一 种将 不 平衡 量产 生 的振动 信号不 失 真 地转 变 成 电信 号 的装 置 。利用 压 电
选择 至关重要 。
器结构简单 、 制作方便 、 灵敏度高 、 频率特性好 ， 尤其是 其刚度和谐 振频率较高 ， 保证 了振动力 的无损 失传递 ，
特别 适用于动态测量 。针对本设计 的新 型动平 衡测量
动平衡机测试原理
动平衡机测试原理
动平衡机是一种用于测量和调整旋转机械装置的平衡性的设备。
它通过测量装置在旋转过程中的振动情况，以确定其旋转部件是否存在不平衡现象，并通过相应的调整来减弱或消除不平衡。
动平衡机的测试原理基于振动分析技术。
在测试过程中，被测试的旋转装置被放置在动平衡机上，并被启动旋转。
测试时，动平衡机会通过传感器感知装置的振动情况，并将振动信号传输给计算机进行分析处理。
计算机会根据振动信号的特点，识别出装置的不平衡情况，包括不平衡的位置、大小和相位等参数。
根据这些参数，计算机会给出相应的调整建议，即如何在旋转装置上加入补偿质量，以实现平衡。
通常情况下，调整建议会以重量的形式呈现，例如在装置的特定位置增加或减少特定重量。
技术人员根据计算机的指导，进行相应的调整操作，以达到旋转装置的平衡要求。
调整后，再次进行振动测试，通过不断迭代的过程，不断优化调整，最终达到装置的理想平衡状态。
动平衡机的测试原理基于振动分析和计算机辅助调整。
通过该方法，可以有效检测和调整旋转装置的平衡性，提高装置的使用效果和寿命。
动平衡测试前连线
动平衡的接线一．认识动平衡仪器。
二．动平衡仪器的接线。
在VB1，VB2处接振动感应器信号线.在SPEED处接转速感应器信号线。
三．把振动感应器吸在主轴头的轴承位置上，感应主轴振动。
速度感应器接近刀柄卡位处，感应主轴转速。
四．把刀柄卡位处涂成白色，可反射激光，使感应器感应到主轴转速。
不涂成白色感应不到。
五．调节感应头与刀柄卡位处的距离，当感应头靠近卡位处时，首先绿灯亮起，再一直靠近时，红灯亮起。
两颗灯都亮。
这时感应头可正常感应。
六．用手转动主轴，看主轴是否与感应头干涉碰撞。
至此动平衡的前期准备工作完成。
动平衡——精选推荐
动平衡四、刚性回转件的动平衡Ⅰ（⼀）实验⽬的1、加深对回转件平衡原理的理解，巩固课堂所学的理论知识；2、观察由于回转件的质量分布不均匀所引起的机械振动现象，提⾼对回转件进⾏质量平衡的必要性的认识。
3、初步了解动平衡试验的基本⼯作原理和步骤（⼆）设备和⼯具1、RYS-100B型动平衡试验机；2、托盘天平，3、油标卡尺，4、平衡重块．（三）动平衡原理理论上已阐明，任何刚性回转件的动不平衡，都可以认为是分别处于两个任意选定的回转平⾯Ⅰ和Ⅱ内的不平衡质量mⅠ和mⅡ所产⽣，因此进⾏动平衡试验时．我们便可以不管被平衡构件的实际不平衡质量的⼤⼩及其所在平⾯的位置，只需要根据构件实际外形的许可，选择两个回转平⾯作为平衡校正平⾯，且把不平衡质量看作处于该两平衡平⾯之内的m Ⅰ和mⅡ，然后针对mⅠ和mⅡ进⾏平衡，就可以达到平衡⽬的。
?（四）闪光式动平衡机的结构和⼯作原理我院机械原理实验室有两种规格的闪光式动平衡机，即RYS-100B型和RYQ-5A型，其中RYS-100B型不仅⽤于实验，也可⽤于⽣产现场，为此这⾥主要介绍RYS-100B型电⼦闪光式动平衡机的结构和⼯作原理。
⾄于RYQ-5A型动平衡机，主要*格的不同，⼯作原理则与RYS-100B型完全相同。
图3 闪光式动平衡机结构与⼯作原理⽰意图1、试件架2、弹性构件3、机架4、试件5、传动带(或联轴器)6、电动机7、传感器8．测量仪9. 触发式闪光管(闪光灯)图4 RYS-100B型闪光式动平衡机图3为RYS-100B型电⼦闪光式动平衡机的结构和⼯作原理⽰意图，整机主要由机架，试件架，驱动机构和测量系统四部分组成。
试件架1通过⼀对弹性构件2悬挂(或⽀撑)在机架3上，能在垂直于试件转动轴线的⽔平⽅向⾃由摆动。
实验时试件4的两个轴颈安放在试件架上的两个V槽内，能⾃由转动．然后通过传动带5(或联轴器)由电动机6驱动。
此时试件的不平衡质径积所产⽣的离⼼惯性⼒，将迫使试件架往复摆动。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
动平衡机振动信号测量电路设计摘要：随着动平衡和科学技术的飞速发展，各种旋转机械的转速越来越高，转子动平衡问题在生产实践中显得越来越重要，动平衡机是进行动平衡试验和校正的设备。
测量系统是平衡机的重要环节，随着数字信号技术和计算机技术等的高速发展，平衡机测量系统得到了迅速发展。
而国产动平衡机测量系统水平落后。
本课题研究了新型高精度测量系统。
本文首先分析了转子动平衡机振动信号产生的原理，主要研究了基于C8051F020的振动信号测量系统。
采用压电传感器作为振动测量元件，设计了电荷放大器、由两个程控增益放大器AD603组成的可调增益放大电路、自动跟踪带通虑波器、C8051F020主控制器接口电路等硬件电路。
用C8051F020的12位ADC0进行数据采集。
该测量系统具有较高精度、较强的抗干扰能力、测量范围宽、通用性较好等优点。
关键词：动平衡机；测量系统；单片机；带通滤波器目录摘要 (1)1 课题背景及意义 (4)1.1动平衡机振动测量的意义与课题背景 (4)1.2动平衡机振动信号产生的原理 (5)2 动平衡机振动信号测量系统方案 (6)2.1测量系统总体结构 (6)2.2振动信号处理电路方案 (7)2.3系统的硬件构成 (8)2.3.1 传感器种类与选择 (8)2.3.2 压电式压力传感器的工作原理与选用 (8)2.3.3 微处理器的选取 (10)3 振动信号处理电路设计 (12)3.1振动信号的电荷放大电路设计 (12)3.2程控增益放大电路 (13)3.2.1 程控增益放大器 (13)3.2.2 程控增益放大电路设计 (14)3.3跟踪带通滤波电路设计 (15)3.4传感器输出信号处理电路设计 (17)4 总结与展望 (19)参考文献： (21)1课题背景及意义1.1动平衡机振动测量的意义与课题背景在造成旋转机械异常状态的各种原因中，失衡所占的比重是最多的，一般情况下约占30%,高速旋转机械所占的比重更大。
所以，正确校正失衡是一项非常重要的实用技术。
而转子的不平衡是旋转机械的主要激振源，也是多种自激振动的触发因素。
不平衡会引起转子绕曲和内应力，使机器产生振动和噪声，加速轴承等零件的磨损，降低机器的工作效率，有时甚至会引起各种严重的事故。
据统计，由于不平衡原因而引起的振动故障约占机器总故障24%。
对于高速旋转的机械，由于不平衡原因引起的振动十分显著。
消除或减小机器振动首先考虑是对转子进行平衡。
消除或减小机器旋转零部件因失衡而引起的不平衡惯性力，使机器的振动限制在容许的范围内。
动平衡机是教学实验、工程测试中的重要设备，它专用于对转子不平衡的测试，能够比较准确迅速地测出工件的不平衡量大小和该不平衡量在工件上的角度位置。
旋转机械是电力、石油化工、交通、冶金、机械、航空以及一些军事部门的关键设备。
随着现代工业和科学技术的发展以及自动化程度的进一步提高，旋转机械正朝着大型化、高速化、连续化、集中化、自动化方向发展，生产系统中各设备的联系越来越紧密，由于各种因素的影响，这些机械难免会出现一些故障现象，而且机组一旦出现故障就可能引起连锁反应，导致整个设备甚至整个生产过程无法正常工作，造成巨大的经济损失，甚至还会引起严重的灾难性人员伤亡事故，这主要是转子的不平衡引起的。
根据动平衡机测出的数据对转子的不平衡量进行校正，可改善转子相对于轴线的质量分布，使转子旋转时产生的振动或作用于轴承上的振动力减少到允许的范围之内。
动平衡机是减小振动、改善性能和提高质量的必不可少的设备。
因此，展开振动及动平衡的研究具有重要的意义。
动平衡机的出现已有1 0 0多年的历史，直到 2 0世纪 4 0年代，几乎所有的平衡工序都在纯机械式的平衡设备上进行，而电子技术的发展促进了平衡技术的变革。
到了5 0年代，在刚性转子平衡理论基础完善的同时，9 0 %以上的平衡设备都利用了电子测量技术。
如今在电子技术的基础上，由于计算机的广泛应用，使动平衡的研究更加深入。
因此开发计算机辅助测量系统，能以较低的成本取得较好的测量效果。
传统的测试系统主要是采用矢量瓦特表式平衡机和振动幅相测量仪加专用的计算机。
不仅测试系统复杂，而且测量精度低，工作效率可想而知。
之后，国内外研制出了一些微机控制的动平衡测试装置，如西德申克公司、劳特林格公司在90年代初生产的微机平衡装置，国内郑州机械研究所研制出的APPLE —II 微机辅助平衡系统和清华大学研制的单板机控制的动平衡测试仪。
目前，由于具有体积小、功能强、用途广、使用灵活、价格便宜、工作可靠等优点的单片机的应用，使得广大工程技术人员具有了现代化的技术革新的强有力的武器。
尤其在测控系统中，物美价廉的单片机再加上高集成度的外围芯片使得振动测试与动平衡系统向小型化、智能化、精密化发展。
国内外相继出现了这样的系统，如著名的美国恩泰克公司推出的便携式系统，功能齐全，但价格昂贵；国内的系统相对国外来说功能单一，人机交互性不够好，不利于人们操作。
总的来说，工业生产的需要和电子技术的发展，系统的发展趋势是以计算机控制代替传统的模拟。
1.2动平衡机振动信号产生的原理动平衡机有硬支撑和软支撑之分。
软支撑是指转子的支撑系统的固有频率远远低于平衡转速，这种平衡机的支承刚度小，传感器检测出的信号与支承的振动位移成正比。
硬支撑则是支撑系统固有频率远远高于平衡转速，这种平衡机的支承刚度大，传感器检测出的信号与支承的振动力成正比。
通常，转子的平衡包括不平衡量的测量和校正两个步骤，平衡机主要用于不平衡量的测量，而不平衡量的校正则往往借助于钻床、铣床和点焊机等其他辅助设备，或用手工方法完成。
有些平衡机已经将校正装置做成为平衡机的一个部分。
本系统基于硬支撑动平衡机研究振动信号产生的原理。
振动信号是由于不平衡量产生的,曲轴做动平衡都选用专用的硬支承动平衡机来进行的。
这种平衡机在计算不平衡离心力作用在支承上的力时,可不考虑支承刚度的影响,可由静力学平衡方程直接计算出支承上所受的力与曲轴转子校正平面上不平衡量间的关系。
根据静力学原理由图得：PL= F L+1/b( a⨯F L- c⨯F R)PR= F R +1/b( a⨯F L - c⨯F R)校正平面上不平衡量 UL 和 UR与支承上动载荷力之间的关系为:UL=1/ω2 [F L +1/b( a⨯F L - c⨯F R)]ao UR=1/ω2 [F L +1/b( a⨯F L - c⨯F R)]式中:ω为实际使用的最高角速度 rad/s。
动平衡机上的曲轴转子旋转时,由于不平衡离心力的作用产生的动载荷,通过安装在动平衡机“摆架”上的传感器测出,并由模拟电路完成U L和U R不平衡量的运算,即可测出校正平面上不平衡量的大小[1]。
2动平衡机振动信号测量系统方案2.1测量系统总体结构测量系统主要由两部分构成：一部分由压电传感器、传感器输出信号处理电路、单片机组成。
压电传感器把振动信号转换成电信号，经传感器输出信号处理电路处理，送于单片机获得不平衡量的大小和相位。
另一部分由光电传感器、基准信号处理电路等组成。
光电传感器测出转子的转速信号,经基准信号处理电路处理后,分别送入压电传感器输出信号处理电路和C8051F020单片机,用于控制跟踪滤波以及振动信号的转速和振动信号的幅值、相位测量。
单片机再与外围设备连接用于显示结果。
系统主要功能模块如图2所示：图2 测量系统总体框图由于工件（转子）旋转的不平衡所产生的离心力 ,迫使摇摆架振动。
因摇摆架的刚度很大,所以振动幅度较小,首先通过压电传感器将两支撑处的振动反作用力转换为相应的电荷信号,此信号较微弱,经压电传感器输出信号处理电路进行信号变换、滤波及调整后得到与转子同频率的方波信号,再送给C8051F020单片机，经计算获得不平衡量的大小和相位。
光电传感器测出转子的转速信号,经基准信号处理电路进行整形、放大和锁相倍频等处理后,分别送入压电传感器输出信号处理电路和C8051F020单片机,用于控制跟踪滤波以及振动信号的转速和振动信号的幅值、相位测量。
键盘用来控制动平衡仪的运行和参数设置[2]。
2.2振动信号处理电路方案该电路由电荷放大电路、程控放大电路、跟踪带通滤波电路组成。
压电传感器测量得到的正弦振动信号含有大量的高次谐波和噪音信号,无法直接利用此信号进行计算。
为了从很强的干扰信号中得到有用的基频信号(不平衡信号),一种方法是利用硬件进行跟踪带通滤波,另一种方法是用快速傅立叶变换技术,将其时域采样到的振动信号,进行时域-频域变换,进行数字信号处理来测得其振动的幅值和相位。
本测量系统采用硬件滤波和软件滤波相结合的方法,采用开关电容有源滤波集成电路组成的四阶带通滤波器进行滤波,转速信号经256倍频后作为滤波器的外部时钟,它具有稳定性高、结构简单等特点。
信号通过电荷放大电路进行信号放大,然后通过带通跟踪滤波电路, 滤去信号中的高频干扰成分，程控放大电路等电路处理,再将信号送入单片机进行软件滤波。
2.3系统的硬件构成2.3.1传感器种类与选择本系统测振动信号时采用压电式力传感器，它的优点是无需外界供电，自振频率很高而且频率带宽，体积小，重量轻，适于动态测量；经与电荷放大器配套，克服了低频响应差的缺点，使用要求较高。
测基准信号时用光电传感器，它具有以下优点：1.检测距离长 2.对检测物体的限制少 3.响应时间短 4.分辨率高 5.可实现非接触的检测 6.可实现颜色判别 7.便于调整2.3.2 压电式压力传感器的工作原理与选用基于压电效应的压力传感器。
它的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。
膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成（见图5）。
压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。
这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。
现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。
压电式力传感器晶体片两面所带的电荷大小相等、极性相反，由于晶体片的绝缘电阻很高，因而压电晶体片相当于一个电容，可表示为：Ca =εs/δ式中： ε－压电晶体的介电常数;s －晶体片构成极板的面积;δ－ 晶体片的厚度。
电容器上电荷、电压与电容之间的关系为U a =q /C A图5 压电传感器内部结构图压电式压力传感器灵敏度较高，工作作频率范围较宽，并且体积小，重量相对较轻，主要用于动平衡时的不平衡量检测。
在使用压电传感器时，它是与测量仪器配合一起使用的，此时必须考虑连接电缆电容、放大器的输入电容和输入电阻，在加上传感器本身的电容和泄露电阻绝缘电阻)，可得压电式力传感器的完整等效电路 (如图6)[4]。
电荷源 电压源图6 压电传感器等效电路图 选用成都亦洛自动化工程有限公司的压电力传感器001D 型压电式压力传感器产品参数如表1：测量范围：0～2.5，0～6（Mpa ） 加速度灵敏度：≤2×10-5（Mpa/g Q C a C c C i R a R i Q C a C c C iR a R i表1 001D 型压电式压力传感器产品参数光电传感器选用 :光电传感器/对射型光电开关：型号:E18-5NA 、E18-5NB ，结构类型：放大器分离型，检测方式:对射式，电源电压：DC ：6-36（V ），输出方式：NPN ，使用环境温度；-10-70（℃）用途:产品适用于机床限位、检测、计数、测速、液面信号、自动流水线定位发讯号等多种控制。