微振动测试仪设计06737
测振仪技术方案论证案例
测振仪技术方案论证案例一、项目背景。
咱厂里有好多大型设备，像那些大电机、大风机啥的。
这些设备要是出了问题，那可就麻烦了，生产得停，损失老大了。
所以呢，就想着弄个测振仪来提前看看设备有没有啥振动方面的毛病，就像给设备做个体检似的。
二、需求分析。
1. 测量精度。
这设备振动起来，幅度有时候很小，但是小振动要是不正常，也可能是大问题的前奏。
所以测振仪得能精确测量，就好比称东西，得称得准准的，微克级的误差咱都不想有。
要是精度不够，那设备明明有小问题，测振仪却测不出来，那就跟没测一样。
2. 测量范围。
咱厂里的设备大小不一，振动的幅度差别也大。
小设备可能振动幅度小，大设备振动起来可就猛了。
所以测振仪的测量范围得广，小到像小蚂蚁走路那么轻的振动，大到像地震似的大振动，都得能测出来。
要是测量范围窄了，就像只给小孩做衣服的裁缝，大人来了就没辙了。
3. 使用便捷性。
咱厂里的工人文化水平不一样，操作不能太复杂。
要是测振仪弄一堆复杂的按钮和设置，工人用起来费劲，肯定就不愿意用了。
得像手机一样，简单点几下就能测，最好是拿起来就能测，不用看半天说明书。
4. 数据存储和分析。
光测出来数据可不行，还得能把数据存起来，方便以后查看对比。
比如说设备这个月测的数据和上个月的比，有没有变化。
而且最好能简单分析一下，直接告诉我们这个振动是正常还是不正常，就像有个小助手在旁边给意见似的。
三、现有技术方案调研。
# （一）方案一：国产某品牌测振仪。
1. 精度。
号称精度能达到±5%，对于一些普通设备的测量来说，好像还可以。
但是和国际上那些高精度的比起来，还是有点差距。
就像咱们国产汽车，现在虽然不错了，但和那些豪华进口车在某些精细的地方还是有差别。
2. 测量范围。
测量范围相对较窄，小振动能测，但是大振动超过一定程度就不行了。
这就有点像小马拉大车，超过它的能力范围就歇菜了。
3. 使用便捷性。
操作还算简单，几个基本的按钮，工人稍微培训一下就能上手。
《2024年矿用便携式振动监测分析仪设计及应用》范文
《矿用便携式振动监测分析仪设计及应用》篇一一、引言在矿山生产过程中，设备的运行状态直接关系到生产效率和安全性。
振动是设备运行状态的重要指标之一，因此，对设备振动进行实时监测和分析具有重要意义。
本文旨在设计一款矿用便携式振动监测分析仪，并通过实际应用来探讨其应用效果。
二、矿用便携式振动监测分析仪设计1. 总体设计矿用便携式振动监测分析仪主要包含传感器、信号处理模块、显示模块、电源模块等部分。
传感器负责采集设备的振动信号，信号处理模块对采集的信号进行滤波、放大、数字化等处理，显示模块用于显示处理后的数据和图像，电源模块为整个设备提供电力。
2. 传感器设计传感器是振动监测分析仪的核心部分，其性能直接影响到整个设备的监测效果。
因此，我们选用高灵敏度、低噪声的加速度传感器，以实现对设备振动信号的准确采集。
3. 信号处理模块设计信号处理模块主要负责对传感器采集的振动信号进行处理。
我们采用数字信号处理技术，对信号进行滤波、放大、数字化等处理，以消除噪声干扰，提高信号的信噪比。
4. 显示模块设计显示模块采用液晶显示屏，可以直观地显示处理后的数据和图像。
同时，我们设计了一种人性化的界面，使得操作更加简便。
5. 电源模块设计电源模块采用可充电锂电池，具有体积小、重量轻、续航时间长等优点，以满足矿井环境下设备的移动性和长时间工作的需求。
三、矿用便携式振动监测分析仪的应用矿用便携式振动监测分析仪可以广泛应用于各种矿山设备，如挖掘机、破碎机、输送机等。
通过实时监测设备的振动信号，可以判断设备的运行状态，及时发现设备故障，提高生产效率和安全性。
在实际应用中，我们首先将传感器安装在需要监测的设备上，然后通过信号处理模块对采集的振动信号进行处理。
处理后的数据和图像通过液晶显示屏显示出来，操作人员可以通过界面进行操作和查看。
如果发现设备存在异常振动，系统会发出警报，提醒操作人员及时处理。
四、应用效果分析通过实际应用，我们发现矿用便携式振动监测分析仪具有以下优点：1. 实时性：能够实时监测设备的振动信号，及时发现设备故障。
《2024年矿用便携式振动监测分析仪设计及应用》范文
《矿用便携式振动监测分析仪设计及应用》篇一一、引言在矿山生产过程中，设备的运行状态直接关系到生产效率和安全性。
振动是设备运行状态的重要指标之一，因此，对设备振动进行实时监测和分析显得尤为重要。
矿用便携式振动监测分析仪作为一种新型的监测设备，能够有效地对矿山设备进行实时监测和分析，提高矿山生产的安全性和效率。
本文将介绍矿用便携式振动监测分析仪的设计原理、方法及应用，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、矿用便携式振动监测分析仪的设计原理及方法1. 设计原理矿用便携式振动监测分析仪的设计原理主要基于振动信号的采集、处理和分析。
通过安装在设备上的传感器，实时采集设备的振动信号，然后通过信号处理电路对振动信号进行滤波、放大等处理，最后通过微处理器对处理后的信号进行分析，得出设备的运行状态。
2. 设计方法（1）传感器选择：选择适合矿山环境的传感器，如抗干扰能力强、耐高温、防水等特性的传感器。
（2）信号处理电路设计：设计合理的信号处理电路，对采集的振动信号进行滤波、放大等处理，以提高信号的信噪比。
（3）微处理器选择及编程：选择性能稳定、处理速度快的微处理器，并编写相应的程序，实现对振动信号的分析和处理。
（4）设备结构设计：设计便携式的设备结构，便于现场操作和携带。
同时，要保证设备的防水、防尘、抗震等性能，以适应矿山恶劣的环境。
三、矿用便携式振动监测分析仪的应用矿用便携式振动监测分析仪广泛应用于矿山设备的运行状态监测和分析。
通过实时采集设备的振动信号，对设备的运行状态进行判断和预警，及时发现设备故障，减少设备停机时间，提高生产效率。
同时，该仪器还可以对设备的运行数据进行记录和分析，为设备的维护和保养提供依据。
四、实际应用案例以某矿山为例，该矿山采用矿用便携式振动监测分析仪对矿山设备进行实时监测。
通过实时采集设备的振动信号，该仪器能够及时发现设备的故障，并发出预警。
在设备出现故障时，维修人员可以迅速到达现场，对设备进行维修，缩短了设备的停机时间。
微振动测试仪设计
目录1概述...............................- 1 - 2系统硬件电路设计...................- 5 - 2。
1压电陶瓷传感器的等效电路 ............................................. - 5 -2.2 电荷放大电路................................................................................. - 6 -2.3 测量电路 (8)2.4 振动测量 .......................................................................................... - 10 -3 总结.............................- 13 - 参考资料...........................- 14 -1概述振动测试仪是一种能测量机械、物体等振动的测量仪器.比如测振仪、动平衡仪、振动测试与模态分析仪都算是振动测试仪。
振动是自然界、工程技术和日常生活中普遍存在的物理现象。
各种机器、仪器和设备运行时,不可避免地存在着诸如回转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、润滑状况的不良及间隙等原因而引起受力的变动、碰撞和冲击，以及由于使用、运输和外界环境下能量传递、存储和释放都会诱发或激励机械振动。
所以说，任何一台运行着的机器、仪器和设备都存在着振动现象。
在大多数情况下，机械振动是有害的.振动往往会破坏机器的正常工作和原有性能,振动的动载荷使机器加速失效、缩短使用寿命甚至导致损坏造成事故。
机械振动还直接或间接地产生噪声，恶化环境和劳动条件，危害人类的健康。
因此，要采取适当的措施使机器振动在限定范围之内，以避免危害人类和其他结构。
随着现代工业技术的发展，除了对各种机械设备提出了低振级和低噪声的要求外，还应随时对生产过程或设备进行监测、诊断，对工作环境进行控制，这些都离不开振动测量。
《2024年矿用便携式振动监测分析仪设计及应用》范文
《矿用便携式振动监测分析仪设计及应用》篇一一、引言在矿山生产过程中，设备的运行状态直接关系到生产效率和安全性。
因此，对设备进行实时监测和故障诊断显得尤为重要。
其中，振动监测作为一种有效的手段，在矿山设备管理中得到了广泛应用。
本文将重点介绍一种矿用便携式振动监测分析仪的设计及其实际应用，以实现矿山的设备运行状态的实时监控与故障诊断。
二、矿用便携式振动监测分析仪的设计（一）设计原则1. 便携性：仪器体积小、重量轻，方便在矿山现场使用。
2. 可靠性：确保在复杂多变的矿山环境下，仪器能够稳定运行。
3. 实时性：能够实时监测设备的振动情况，及时发现异常。
4. 准确性：监测数据准确可靠，为故障诊断提供有力支持。
（二）硬件设计1. 传感器：选用高灵敏度的振动传感器，能够准确捕捉设备的振动信息。
2. 信号处理电路：对传感器采集的信号进行滤波、放大等处理，以便于后续的信号分析。
3. 显示与控制单元：采用触摸屏显示设备状态和监测数据，同时具备控制功能，如参数设置、数据存储等。
4. 电源模块：采用大容量可充电电池，确保仪器在无外接电源的情况下仍能持续工作。
（三）软件设计1. 数据采集与处理：通过软件实现数据的实时采集、处理和存储功能。
2. 故障诊断算法：集成多种故障诊断算法，如频谱分析、波形分析等，实现对设备故障的快速诊断。
3. 人机交互界面：设计友好的人机交互界面，方便操作人员查看设备状态和监测数据。
4. 数据通信：支持与上位机的数据通信，便于将监测数据传输至其他设备或系统。
三、矿用便携式振动监测分析仪的应用（一）实时监测设备运行状态通过安装在设备上的传感器，实时采集设备的振动信息，并将数据传输至分析仪进行处理。
在仪器的人机交互界面上，操作人员可以查看设备的运行状态和振动数据。
一旦发现异常，可以及时采取措施，避免设备故障的发生。
（二）故障诊断与预警通过集成的故障诊断算法，对设备的振动数据进行频谱分析、波形分析等处理，实现对设备故障的快速诊断。
《2024年基于变幅放大的机械振动精密测量仪设计》范文
《基于变幅放大的机械振动精密测量仪设计》篇一一、引言在工程实践中，机械振动的精密测量已成为多个领域中的关键环节。
在生产线上、工业环境中及实验室的许多任务中，需要测量仪器来获取高精度的振动数据。
为了满足这一需求，本文提出了一种基于变幅放大的机械振动精密测量仪设计。
该设计旨在提高测量精度，同时确保设备的稳定性和可靠性。
二、设计背景与需求分析随着科技的进步，对机械振动测量的精度要求越来越高。
在机械系统、车辆工程、地震监测等领域，精确的振动数据对于设备运行、故障诊断以及安全性能的评估具有重要意义。
因此，开发一种高精度的机械振动测量仪成为行业发展的迫切需求。
此外，变幅放大技术在振动测量中能够提高信号的灵敏度，使得微小的振动也能被精确捕捉。
三、设计原理与关键技术（一）设计原理本测量仪的设计原理基于变幅放大技术，通过传感器捕捉机械振动的微小变化，并利用电路系统进行信号的放大和处理，最终以数字或图形的方式显示出来。
（二）关键技术1. 传感器技术：采用高灵敏度的振动传感器，确保微小的振动变化能够被精确捕捉。
2. 变幅放大技术：通过电路设计，实现振动信号的变幅放大，提高信号的信噪比。
3. 数据处理技术：采用先进的数字信号处理技术，对放大的信号进行滤波、分析，提取有用的振动信息。
4. 显示技术：采用高分辨率的显示屏，以数字或图形的方式直观展示振动数据。
四、设计方案与实现（一）硬件设计1. 传感器部分：选用高灵敏度的振动传感器，安装在需要测量振动的部位。
2. 电路部分：设计变幅放大电路，将传感器捕捉的微弱信号进行放大。
同时，加入滤波电路，去除噪声干扰。
3. 数据处理与显示部分：采用微处理器进行数据处理，将处理后的数据通过显示屏展示出来。
（二）软件设计1. 传感器数据采集：通过编程控制传感器，实时采集振动数据。
2. 数据处理与分析：利用数字信号处理算法，对采集的数据进行处理和分析，提取有用的振动信息。
3. 数据显示与输出：将处理后的数据通过显示屏或接口输出，供用户使用。
基于压电式加速度传感器的微型振动测试仪设计
基于压电式加速度传感器的微型振动测试仪设计朱方园;赵海峰【摘要】振动信号的监测分析是判断机械设备状态的有效方法.针对工业设备运转时广泛存在的振动特征,基于压电加速度传感器设计了一种以单片机为核心,采用电荷运算交流反向两级放大电路、巴特沃斯二阶低通滤波调理电路的微型振动信号测试仪.应用于普通数控加工中心的振动监测,实现了工作台X/Y向振动数据的采集,分析发现了机床转速引起的振动异常现象,避免机床加工可能引发的问题,降低了机床故障监测成本.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2018(047)008【总页数】3页(P101-103)【关键词】振动信号;加速度信号;故障监测【作者】朱方园;赵海峰【作者单位】南京信息职业技术学院机电学院,江苏南京 210023;南京信息职业技术学院机电学院,江苏南京 210023【正文语种】中文【中图分类】TN919.60 前言自动化、智能化的数控加工设备可以节约人力，提升现代工业的生产效率。
随着科技的不断发展，企业设备的自动化率越来越高。
在这些高度自动化的企业，日常生产环节中设备的平稳运行可以保证产品的数量和质量。
因此，设备的正常运行成为企业正常运转、生产目标顺利实现的前提。
目前，自动化设备运行的保障方法，主要基于正常运转的机械设备存在稳定振动规律这一现象。
通过加速度传感器、外接信号采集器、上位机进行设备振动信号的监测、分析，从而判断设备当前的运转状态，保证日常生产正常进行。
当前，基于设备振动信号分析的这一监测方法已经成为企业诊断机械设备是否存在故障的一种有效手段。
在数控机床主轴的振动测试[1]、大型轮机轴承监测[2]、齿轮箱的振动分析[3]、车削加工过程中工件和刀具之间的振动测试[4]等领域，不少学者已经开展了大量研究，也取得了丰富成果[5-8]。
但是，在诸多测试现场，往往采用信号感知、信号采集设备相互分离的模式来完成振动数据的提取。
这种测试方式应用广泛、数据采集齐全，但信号采集系统价格昂贵，对于一些测试环境较为苛刻的场合使用不便，也无法满足一些中小型企业设备的日常监测。
一种振动测量仪的设计
3 上位机部分设计
上位机部分具有接收现场测量部分发送回来的数 据，实现与现场部分同步数据、曲线实时显示与越限报 警功能，还具有数据保存和回放等功能。
上位机部分控制芯片采用 LPC2478，其内部集成 LCD 控制器； 液晶显示器采用 LMT057DCDFWU － NBN 型号 TFT 显示屏，其内部有 TFT 控制器，触摸可选，与 控制芯片串行连接； 蓝牙模块设置与现场测量部分的 蓝牙模块匹配。
［3］ 徐军，赵敏，雷红路，等． 一种基于 ARM 的航空发电机振 动测量仪的研究［J］． 仪器仪表用户，2007（ 1） ： 35 － 36．
［4］ 朱丽莉，王朝墀． 蓝牙无线通信技术的应用［J］． 信息技 术，2002（ 12） ： 76 － 79．
［5］ 陈文辉，罗文广，杨叙． 基于蓝牙技术的振动测量仪设计 ［J］． 实验技术与管理，2010（ 11） ： 120 － 123．
0 ～ 25
0. 2 ～ 2 000
0. 01
0. 2
电机拖动的旋转设备机械振动主要是低频振动， 因此选振动频率在 0 ～ 2 000 Hz 范围内的 YD － 30 加 速度传感器即可满足要求。该传感器为内置集成压电 式 IEPE 型传感器，高灵敏度、低输出阻抗、抗干扰能力 强，适合远距离传输。供电与信号输出共用电缆线。
www. dianzikeji. org
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电子·电路
李剑平，等： 一种振动测量仪的设计
台［6 － 7］，方便在程序编译过程中调用 μC / GUI 开放源 码对实时曲线进行绘制。在移植过程中根据系统要求 对 LCDConf. h、GUIConf. h 等 μC / GUI 函 数 库 进 行 修 改，定义数据类型，至此完成显示部分的移植。
2024年振动仪项目建议书
振动仪项目建议书目录概论 (4)一、工程设计说明 (4)(一)、建筑工程设计原则 (4)(二)、振动仪项目工程建设标准规范 (4)(三)、振动仪项目总平面设计要求 (4)(四)、建筑设计规范和标准 (5)(五)、土建工程设计年限及安全等级 (5)(六)、建筑工程设计总体要求 (5)二、工艺先进性 (5)(一)、振动仪项目建设期的原辅材料保障 (5)(二)、振动仪项目运营期的原辅材料采购与管理 (6)(三)、技术管理的独特特色 (7)(四)、振动仪项目工艺技术设计方案 (9)(五)、设备选型的智能化方案 (10)三、背景和必要性研究 (11)(一)、振动仪项目承办单位背景分析 (11)(二)、振动仪项目背景分析 (12)四、振动仪项目概论 (13)(一)、创新计划及振动仪项目性质 (13)(二)、主管单位与振动仪项目执行方 (13)(三)、战略协作伙伴 (14)(四)、振动仪项目提出背景和合理性 (16)(五)、振动仪项目选址和土地综合评估 (17)(六)、土木工程建设目标 (18)(七)、设备采购计划 (18)(八)、产品规划与开发方案 (18)(九)、原材料供应保障 (19)(十)、振动仪项目能源消耗分析 (20)(十一)、环境保护 (21)(十二)、振动仪项目进度规划与执行 (21)(十三)、经济效益分析与投资预估 (22)(十四)、报告详解与解释 (23)五、人员培训与发展 (25)(一)、培训需求分析 (25)(二)、培训计划制定 (26)(三)、培训执行与评估 (27)(四)、员工职业发展规划 (28)六、振动仪项目落地与推广 (30)(一)、振动仪项目推广计划 (30)(二)、地方政府支持与合作 (31)(三)、市场推广与品牌建设 (32)(四)、社会参与与共享机制 (32)七、振动仪项目收尾与总结 (33)(一)、振动仪项目总结与经验分享 (33)(二)、振动仪项目报告与归档 (36)(三)、振动仪项目收尾与结算 (38)(四)、团队人员调整与反馈 (39)八、危机管理与应急响应 (40)(一)、危机管理计划制定 (40)(二)、应急响应流程 (41)(三)、危机公关与舆情管理 (42)(四)、事故调查与报告 (43)九、市场营销与品牌推广 (44)(一)、市场调研与定位 (44)(二)、营销策略与推广计划 (45)(三)、客户关系管理 (46)(四)、品牌建设与维护 (48)十、合规与风险管理 (50)(一)、法律法规合规体系 (50)(二)、内部控制与风险评估 (51)(三)、合规培训与执行 (52)(四)、合规监测与修正机制 (53)十一、资源有效利用与节能减排 (55)(一)、资源有效利用策略 (55)(二)、节能措施与技术应用 (55)(三)、减少排放与废弃物管理 (56)概论在快速变化的商业世界中，振动仪企业要想保持竞争力和持续增长，就必须进行战略层面的思考和规划。
《2024年基于变幅放大的机械振动精密测量仪设计》范文
《基于变幅放大的机械振动精密测量仪设计》篇一一、引言随着科技的不断进步，机械振动精密测量技术已经广泛应用于多个领域，如机械工程、物理学、地质学等。
为满足现代精密测量的需求，设计一款基于变幅放大的机械振动精密测量仪显得尤为重要。
本文将详细介绍该测量仪的设计思路、原理、方法及实施过程。
二、设计背景与需求分析机械振动精密测量仪主要用于测量各种机械结构的振动参数，如振幅、频率、相位等。
在许多领域中，如精密制造、设备维护、地震监测等，对机械振动的测量要求越来越高。
传统的振动测量方法往往存在精度低、响应速度慢等问题，无法满足现代工业的需求。
因此，设计一款基于变幅放大的机械振动精密测量仪，以提高测量精度和响应速度，成为当前的重要任务。
三、设计原理本测量仪的设计基于变幅放大原理。
通过将微小的振动信号进行放大，使其便于测量和分析。
具体来说，该测量仪主要由传感器、放大器、数据处理与显示单元等部分组成。
传感器负责捕捉微小的振动信号，放大器对信号进行放大处理，数据处理与显示单元则对放大后的信号进行进一步处理和显示。
四、设计方法与实施过程1. 传感器设计：选用高灵敏度的加速度传感器，用于捕捉微小的振动信号。
传感器的灵敏度、响应速度等性能指标应满足测量要求。
2. 放大器设计：采用高精度、低噪声的放大器，对传感器捕捉的振动信号进行放大处理。
放大器的增益、带宽等参数应根据实际需求进行优化设计。
3. 数据处理与显示单元设计：数据处理与显示单元应具备高精度的数据处理能力和友好的人机交互界面。
通过数据处理算法，对放大后的信号进行进一步处理和显示。
4. 整体结构设计与组装：将传感器、放大器、数据处理与显示单元等部分进行合理布局和组装，确保整体结构的稳定性和可靠性。
五、性能测试与优化为确保测量仪的测量精度和响应速度达到预期目标，需要进行性能测试与优化。
具体包括：1. 静态测试：在无振动环境下，测试传感器、放大器、数据处理与显示单元等部分的性能指标，如灵敏度、噪声等。
《2024年基于变幅放大的机械振动精密测量仪设计》范文
《基于变幅放大的机械振动精密测量仪设计》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展，机械振动精密测量在众多领域中扮演着至关重要的角色。
从精密制造到航空航天，从地质勘探到生物医学，机械振动的精确测量已成为提升产品质量、保障设备运行安全的重要手段。
因此，设计一款基于变幅放大的机械振动精密测量仪显得尤为重要。
本文将详细阐述该测量仪的设计思路、原理及实现方法。
二、设计目标本设计旨在开发一款基于变幅放大的机械振动精密测量仪，其目标为：1. 精确测量机械振动的幅度、频率及相位；2. 具备高灵敏度、高稳定性的测量性能；3. 适应不同环境及工况下的振动测量需求；4. 操作简便，维护成本低。
三、设计原理本测量仪基于变幅放大原理，通过传感器将机械振动转换为电信号，再经过信号处理电路进行放大、滤波、采样等操作，最终实现精密测量。
具体设计原理如下：1. 传感器设计：选用高灵敏度、低噪声的振动传感器，将机械振动转换为微弱的电信号。
2. 变幅放大原理：通过电路将微弱的电信号进行放大，以提高测量的灵敏度和稳定性。
3. 信号处理：采用数字信号处理技术，对放大后的电信号进行滤波、采样、计算等操作，得到振动的幅度、频率及相位等信息。
4. 显示与输出：将测量结果以数字或图形方式显示，同时提供接口与上位机进行数据传输与交互。
四、具体设计1. 传感器选型与安装：选用高精度、高稳定性的振动传感器，确保其与被测物体紧密接触，以获取准确的振动信息。
2. 电路设计：包括信号放大电路、滤波电路、采样电路及数字信号处理电路。
采用高性能的运算放大器、滤波器及微处理器，确保电路的稳定性和测量精度。
3. 软件设计：编写信号处理软件，实现滤波、采样、计算等功能。
采用数字化处理技术，提高测量的精度和稳定性。
4. 显示与输出接口：采用液晶显示屏显示测量结果，同时提供接口与上位机进行数据传输与交互。
5. 结构设计与制造：根据设计要求，进行结构设计与制造，确保测量仪的稳定性和可靠性。
传感器课程设计
微振动测试仪设计电子信息工程08级2班指导老师：摘要：微振动测试仪的设计主要组成部分为压电式加速度传感器、电荷放大器和运算放大器。
压电传感器用于信息的采集；通过电路连接把所采集的信息传递给电荷放大器，对微弱的电荷信号进行放大，除了电荷放大，还要用运算放大器再一次对信号进行放大。
这样，输出的电压就会反映出物体的振动状态。
关键词：压电传感器；振动；加速度；放大第一章整体电路设计整体电路组成框图如图1-1所示：图1-1整体电路工作原理：将被测物体与传感器放在一起，当物体受到振动时，传感器将这种微弱的振动传递给电荷放大器，电荷放大器对微弱的电荷信号进行放大。
然后，还要再一次将信号用运算放大器进行放大，然后再将该信号输出，这样就可依据输出的电压判断振动的大小。
微振动测试仪用于各种大型构件、桥梁、水坝、高层建筑、船舶、海流等的晃动测量；精密机械制造和超大集成规模电路的生产，为保证成品的精度，要求生产环境的振动位移限制在即微米到几百微米之间（1～10Hz），也就是说它的加速度g值在几μm/s²～百μm/s²之间，相当于10^-6g级的振动，对这种环境也需要微振动测试仪进行监测。
第二章压电式传感器第一节压电式传感器工作原理一压电效应某些单晶体或多晶体陶瓷电介质，当沿着一定方向对其施加压力而使它变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个对应晶面上便产生符号相反的等量电荷，当外力取消后，电荷也消失，又重新恢复不带电状态，这种现象称为压电效应，如图2-1所示。
当作用力的方向改变时，电荷的极性也随着改变。
相反，当在电介质的极化方向上施加电场（加电压）作用时，这些电解质晶体会在一定的晶轴方向产生机械变形，外加电场消失，变形也随之消失，这种现象称为逆压电效应(电致伸缩)，如图2-2所示。
具有这种压电效应的物质称为压电材料或压电元件。
图2-1 图2-2在晶体的弹性限度内，压电材料受力后，其表面产生的电荷Q与所施加的力F成正比即Q=d33F （2-1）式中d33—一压电常数。
《2024年矿用便携式振动监测分析仪设计及应用》范文
《矿用便携式振动监测分析仪设计及应用》篇一一、引言随着现代矿山生产需求的不断提高，对于设备状态监测的精度和实时性要求也越来越高。
在此背景下，矿用便携式振动监测分析仪的研发显得尤为重要。
本文旨在介绍一种矿用便携式振动监测分析仪的设计思路、特点以及在矿山生产中的应用，以供参考。
二、设计思路1. 硬件设计矿用便携式振动监测分析仪的硬件设计主要包括传感器、信号处理电路、微处理器和通信模块等部分。
传感器用于实时采集设备的振动信号；信号处理电路负责对传感器采集到的信号进行滤波、放大和数字化处理；微处理器负责分析处理后的信号，并通过通信模块与上位机进行数据传输。
2. 软件设计软件设计主要包括数据采集、信号处理、特征提取、故障诊断等模块。
数据采集模块负责从传感器中获取振动信号；信号处理模块对采集到的信号进行滤波、降噪等预处理；特征提取模块从预处理后的信号中提取出有用的特征信息；故障诊断模块根据提取出的特征信息对设备进行故障诊断。
三、特点1. 便携性：矿用便携式振动监测分析仪采用轻量化设计，方便携带，适用于矿山现场的快速部署。
2. 高精度：采用高精度的传感器和信号处理电路，确保监测数据的准确性。
3. 实时性：具备实时数据采集和传输功能，方便用户及时了解设备状态。
4. 智能化：采用先进的故障诊断算法，实现设备的智能化监测和预警。
四、应用矿用便携式振动监测分析仪在矿山生产中具有广泛的应用。
它可以对矿山设备进行实时监测，及时发现设备故障，为维修人员提供准确的故障信息，提高维修效率。
同时，该仪器还可以对设备的运行状态进行评估，为设备的维护和更换提供依据。
此外，它还可以对矿山的生产过程进行监控，为生产管理提供数据支持。
五、案例分析以某矿山企业为例，该企业引入了矿用便携式振动监测分析仪，对矿山设备进行实时监测。
通过该仪器，企业能够及时发现设备的故障，并及时进行维修，避免了设备故障对生产造成的影响。
同时，该仪器还能够对设备的运行状态进行评估，为企业提供了设备维护和更换的依据。
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1.绪论1.1振动测量的概念物体围绕平衡位置作往复运动称为振功。
从做功对象来分，有机械振动(例如机床电机、泵风机等远行时的振动)；上木结构振动(房屋、桥梁等的振动)；运输工具振动汽车、飞机等的振动)以及武器、爆炸引起的冲击振动等。
从振动的频率围来分．合高频振动、低频振动和超低频振动等；从振动信号的统计特征来看，可将振动分为周期振动、非周期振动以及随机振动等。
期振功是指经过相同的时间间隔，其振动特征量重复出现的振动。
它包括简谐振动和复杂周期振动。
复杂周期振动是由一些不同频率的简谐分量合成的振动。
非周期振动的时域函数是一个衰减曲数，冲击振动是最常见的非周期振功。
随机振动是一种非确定性振动，事先允法确定共振幅、频率从相位的瞬时值，但有一定的统计规律性。
振动测量主要是研究上述各种振动的持征、变化规律以及分析产生振动的原因，从而找到解决问题的方法。
物体标动一次所需的时间称为周期，用丁表示，单位是s。
每秒振动的次数称频率，用f表小，单位为Hz、频率是分析振动的最重要容之一。
振动物体偏离平衡位置的最大距离称为振幅，用x表示，单位为mm。
振动的速度用v表示，单位为m／s；加速度用a表水，单位m/s2。
1.2振动信号分类确定性振动可分为周期性振动和非周期性振动。
周期性振动包括简谐振动和复杂周期振动。
非周期性振动包括准周期振动和瞬态振动。
准周期振动由一些不同频率的简谐振动合成，在这些不同频率的简谐分量中，总会有一个分量与另一个分量的频率之比值为无理数，因而是非周期振动。
随机振动是一种非确定性振动，它只服从一定的统计规律性。
可分为平稳随机振动和非平稳随机振动。
平稳随机振动又包括各态历经的平稳随机振动和非各态历经的平稳随机振动一般来说，仪器设备的振动信号中既包含有确定性的振动，又包含有随机振动，但对于一个线性振动系统来说，振动信号可用谱分析技术化作许多谐振动的叠加。
因此简谐振动是最基本也是最简单的振动。
1.3压电式传感器的结构原理当传感器与被测振动加速度的机件紧固在一起后，传感器受机械运动的振动加速度作用，压电晶片受到质量块惯件引起的压力。
其方向与振动加速度方向相反，大小奏F＝ma决定。
惯性引起的压力作用在压电晶片上产生电荷。
电荷由引出电极输出．由此将振动加速度转换成电参量。
弹簧是给压电晶片施加预紧力的。
预紧力的大小基本不影响输出电荷的大小，若预紧力不够，而加速度又较大时．质量块将宅压电晶片敲碰，预紧力也不能太大，否则又会引起压电晶片的非线性误差、常用的压电式加速度传感器的结构多种多样．这种结构有较高的固有振动频率，可用于较高频率的测量(几千赫兹至几十千赫兹)，它是目前应用较多的一种形式。
1.4 压电传感器的性能指标压电式加速度传感器属于自发电型传感器，它的输出为电荷量，以Pc(皮库仑)为单位，1Pc = 10-12C；而输入量为加速度，单位为m／s2，所以灵敏度以Pc／(m/s2)为单位，但是在振动测量中，往往用标准重力加速度g(1g=9．8m/s*s)作为加速度的单位，这是检测行业的一种习惯用法。
几乎所有测量振动的仪器都用g作为加速度单位，并在仪器的面板上以及说明书中标出。
目前许多压电加速度传感器已将电荷放大器做在同一个壳体中，它的输出是电压，所以许多压电加速度传感器的灵敏度单位为mv／g，通常为l0—1000mV/g灵敏度并不是越高越好，灵敏度低的传感器可用于动态同很宽的扳动测量，例如打桩机的冲击振动、汽车的撞击试验、炸弹的贯穿延时引爆等，而高灵敏度的压电传感器可用于测量微弱的振动。
例如用于寻找地下行道的泄漏点(水管漏水处可发出几千赫兹的特殊振动)；或测量桥梁、楼房、桩基的受激振动以反分析精密机床床身的振动以提高加工精度等。
频率围大多数压电加速度度传感器的频率围为0.1HZ-10KHZ。
动态围常用的测量围为0.1—100g，测量冲击振动时应选用100—10000g；而测量桥梁、地基等微弱振动往往要选择0.00l—10g 的高灵敏度的低频加速度传感器。
2.压电式传感器的工作原理2.1压电效应某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时部会产生极化现象，同时么其表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电的状态．这种现象称为压电效应。
反之，在电介质的极化方向上施加交变电场或电压、它会产生机械变形；当去掉外加电场时，电介质变形随之消失，这种现象称为逆压电效应(电致伸缩效应)例如音乐贺卡中的压电片就是利用逆压电效应而发声的。
具有压电效应的物质很多，如天然形成的石英晶体、人工制造的压电瓷等。
在晶体的弹性限度，压电材料受力后，其表面产生的电荷Q与所施加的力F成正比即Q=d×F式中 d—一压电常数。
自然界中与压电效应有关的现象很多，例如在敦煌的鸣沙丘，当许多游客在沙丘上蹦跳或从鸣沙厅上柠下滑时，可以听到雷鸣般的隆隆声；产生这个现象的原因是无数干燥的沙子(siO2晶体)在重压下表面产个电荷。
在某时刻，形成电压串联，产生很高的电压。
并通过空气放电而发出声音。
2.2压电材料的分类及特性压电式传感器中的压电元件件材料一般有三类：一类是压电晶体(单晶体)；第二类是经过极化处理的压电瓷(多晶体)；第三类是高分子压电材料。
这里我们主要介绍第二类。
压电瓷是人工制造的多晶压电材料．它由无数细微的电畴组成这些电畴实际上是分子自发极化的小区域在无外电场作用时，各个电畴在晶体中杂乱分布．它们的极化效应被相互抵消了，因此原始的在电瓷呈中性，不具有压电性质。
为了使压电瓷具有压电效应，必须在一定温度下做极化处理。
极化处理之后，瓷材料部存在有很强的剩余极化强度。
当压电瓷受外力作用时，其表面也能产生电荷，所以压电瓷也具有压电效应。
压电瓷制造工艺成熟，通过改变配方或掺杂微量元素可使材料的技术件能有较大改变，以适应各种要求它还具有良好的工艺性．可以方便地加工成各种需要的形状，在通常情况下，它比石英品体的比电系数高得多，而制造成本较低，因此日前冈外压电元件绝大多数都采用压电瓷。
常用的压电资材料主要有以下几种：(1)锆钛酸铅系列压电瓷(PZT) 锆钛酸铅压电瓷是由钛酸铅和铁酸铅组成的固熔休。
它有较高的压电常数[d—(200—500)*10-12c/n]和居里点(500c左右)，是目前经常采用的一种压电材料。
在上述材料小加入微量的镧(La)、铌(Nb)或睇(Sb)等，可以得到不同性能的PZT材料。
PzT 足工业中应用较多的压电瓷。
(2)铌镁酸铅压电瓷(PMN) 铌镁酸铅压电瓷具有较高的压电常数{dll＝(800一900)x10-12C／n}和居里点(260ºC)，它能在压力大至70MPa时正常工作。
因此可作为高压下的力传感器。
目前还有一些铌酸盐(如铌酸锂)具有很高的居里点，可作为高温压电传感器。
（3)使用Pv—96型压电加速度传感器进行测量，Pv—96型采取剪切型结构，它不受周围环境温度的影响，外型为圆柱体，重量较大。
它的灵敏度为100OPC／g，也就是说在1g(g＝9．8m／s*s)加速度的作用下，传感器能产生一万微库的电荷，Pv—96型压电传感器的性能如表2—1：表2—1PV-96型压电传感器特性3.微振动测试仪电路的具体设计3.1压电瓷传感器的等效电路压电式传感器对被测量的变化是通过其压电元件产生电荷量的大小来反映的，因此它相当于一个电荷源。
而压电元件电极表面聚集电荷时，它又相当于一个以压电材料为电介质的电容器，其电容量为r o n c c s c =∂式中 S ——极板面积；n C ——压电材料相对介电常数；c 。
——真空介电常数；3——压电元件厚度。
当压电刀件受外力作用时，两表面产生等量的正，负电荷Q ，压电元件的开路电压（认为其负载电阻为无穷大）u 为 U=Q/C n 。
这样，可以把压电元件等效为一个电荷源Q 和一个电容器n C 的等效电路，如图3—1(a)中的虚线方框；同时也等效为—个电压源u 和—个电容器 Cn 串联的等效电路，如图3—1(b)的虚线方框所示。
其中Ra 为压电元件的漏电阻。
图3—1压电式传感器测试系统等效电路工作时，压电元件与二次仪表配套使用，必定与测量电路相连接，这就要考虑连接电缆电容c C ，放大器的输入电阻Ri ，和输入电容C 。
图3—1示出压电式传感器测试系统完整的等效电路。
图(a)、(b)的工作原理是相向的。
压电式传感器的灵敏度有电压灵敏度u k 和电荷灵敏度q k 两种，它们分别表示单位力产生的电压和单位力产生的电荷。
它们之间的关系为qu n k k C3.2电荷放大器电路电荷放大器是压电传感器的一种专用的前置放大器，实际上是一个具有深度负反馈的高增益运算放大器。
它能将高阻的电荷源转换为低阻的电压源，而且输出电压正比与输入电荷，因此电荷放大器同样也起阻抗变换作用，输入阻抗高达1010～1012Ω，而输出阻抗小于100Ω。
若放大器的开环增益足够高，则运算放大器的输入端的电位接近“地”电位。
由于放大器的输入级采用场效应晶体管，保证其输入阻抗极高，放大器输入端几乎没有分流，电荷q只对反馈电容Cf充电，充电电压接近等于放大器的输出电压，即输出电压为Vo=-q/C f。
图3—2电荷放大器电路3.3电压放大电路uA776是低功耗可编程运算放大器，为了降低噪声，可在8脚输入适当的电流Iset=15uA。
在低频测量时，随着频率的降低会增大闪烁噪声，由于采用的运放uA776的电压噪声在1uA以下，噪声主要由前端的电荷放大器产生。
所以在降低噪声设计中不仅要选择电压噪声小的集成电路而且应有低的输人电压、低的偏压及失调漂移等特性。
在电路设计中，反馈电容应尽可能小，因为即使很小的漏电流进人放大器也会产生误差，故输人部分要用聚四氟乙烯绝缘纸进行绝缘。
电压放大器信号从反相端输入，其电路图3—2所示，可知放大倍数A F2：图3—2电压放大器电路3.4测量电路测量电路如图3-3所示，图中的模拟测量电路由两级放大器组成。
图3—3微振动测试仪电路总图AD544L组成一个电荷放大器，它的输入为电荷，输出为电压，也是一个Q/V转换器。
它的输出为 Vo1=Q0/C1,传感器受到1g加速度的作用，它产生的电压，理论值为Vo1=-10000x10-12 C/300 x10-12 F=-33V(实际上，1g的加速度使运放的输出为饱和值Vs),即放大器AD544L的灵敏度为-33V/g = -33 .7mV/gal(l gal=1/980g=1cm/s2) 电荷放大器的低频响应由反馈电容C1和反馈电阻R1确定，其截止频率为fo=1 /2πR1C1=0.053Hz由上式可见，低频时电荷放大器的频率响应仅决定于反馈电路参数Rf和Cf，反馈电阻Rf还有直流反馈功能。
因为在电荷放大器中采用电容负反馈，对直流工作点相当于开路，故零漂较大而产生误差。