扭振测试与分析

在采样点间数字化重建波形的过零位
误差 ~ ADC 分辨率
6 copyright LMS International - 2005
扭振信号的采集处理
- QTV 技术原理
QTV 技术将动态转速信号的高精度24位AD转换与革新性的朗格朗日插值技术巧妙结合。
脉冲 信号 信号调理 抗混叠滤波
A D
↑2
32 点拉格朗日 插值
Proximity probe
Shaft 1
Shaft 2
Accelerometers
扭振测试用传感器
Nbr of rotating shafts
1 SCM + IE
Tacho frequency
20
40
200
1 Mhz
k Hz
脉冲速率 = 转动频率 * 每转脉冲数（PPR）
扭振信号的采集处理
传统计数器方法： 脉冲采样时钟频率 决定 瞬态转速测试精度 LMS专利技术-QTV技术： 精确测定脉冲触发过零位，结合拉格朗日插值，突破传统时钟频 率精度限制，实现高精度扭振测试。 每转脉冲数（PPR）= 最大分析阶次 * 2
2036.00
° Amplitude
Amplitude
rpm Amplitude
0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 800
0.00 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Hz torsional vibration flywheel side (DC1)
角度域分析（Angle Domian） 原理
传统方法 (模拟量系统)
幅值
测试转速脉冲 每个脉冲对应一个采样点 在角度域等角度采样
t
数字量系统
1. 在时间域采样 2. 精确测试转速脉冲信号 3. 计算角度-时间关系 4. 在角度-时间曲线上确定各采样点所对应的角度 5. 根据各采样点的角度信息，在角度域重采样
（角度域采样定理）
如：120脉冲/转，最大分析阶次为60阶
扭振信号的采集处理 - 计数器方法 vs. QTV 技术

无脉冲信号的幅值/波形信息

滤除高频干扰成分 得到精确的波形信息


误差 ~ 1/ 时钟频率
误差 ~ 每转脉冲数（各转速） 误差 ~ 每转脉冲数确定后的瞬态转速精度 对噪声污染敏感
扭振在角度域的分布
传动带的传递率研究
多转速通道 在线扭转振动计算 在线计算:

传动带传递率 % 传动带拉伸 传递误差 传动带/带轮 线性位移，速度，加速度 轴转动角位移，角速度，角加速度 轴间相对角位移，角速度，角加速度(2 轴之间)
Inc. Encoder Crank Shaft 1800 ppr Optel-Thevon G7 Alternator Pulley 60 ppr
最终的线性 内插
数字滤波 降采样 转速跟踪同步 重采样 ….
升采样
连续的瞬态转速信号 (时域数据)
Δ
1Δ
y[1]
过零位 升采样 实际 ADC 采样点
实际 ADC 采样点
y[0]
7 copyright LMS International - 2005
扭振信号的采集处理
- QTV 技术与传统技术器技术精度对比
1.00 1.40 Spectrum torsional vibration flywheel 1.30 side 2328.8 rpm F F 1.20 F 1.10 1.00 0.90
Amplitude ° Amplitude
1.00 2039.00 Order 2.00 torsional vibration flywheel side Order 4.00 torsional vibration flywheel side Order 6.00 torsional vibration flywheel side
LMS – 扭转振动测试分析解决方案
孙卫青 LMS China weiqing.sun@lmsintl.com
扭振产生的根源 旋转机械的交变载荷或不平衡
由旋转机械动平衡问题或载荷交变所产生的惯性
力矩所造成： 本质上是周期性的扭矩不平衡 表现为传动轴转速的瞬态波动及不规则动 态扭转 扭振大小随转速变化 较大的扭振会由动态剪切应力造成轴的疲 劳断裂
0.00 1994.00 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 rpm 3000 10.00 s 10.20
2003.00
角速度,角加速度,扭振角,轴扭矩,传动失效比
分析与时间,频率,角度,阶次的关系
另外,还有导出通道计算功能以及时域原始信号后处理功能
rpm
absolute error
6000
7000
8000
9000
10000
8 copyright LMS International - 2005
扭振数据分析
3000.00 10.00 3000.00 10.00
2328.80
Tacho2 (T2)
三维谱分析
Tacho2 (T2)
三维阶次谱分析
rpm
rpm
频谱特性分析
0.80
Amplitude
各主要阶次成分 随转速的变化
Baidu Nhomakorabea
瞬态转速 随时间或旋转角度的变化
dB
-90.00
°
扭矩的计算

32ML ( D 4 d 4 )G
2*转速 脉冲
M
( D 4 d 4 )G
32L
扭转刚度K
(如. 120 脉冲/转)

动态扭矩测试
静态扭矩测试
其中： ：扭振角 M ：扭矩 L ：弹性轴工作长度 D ：弹性轴外径 d ：弹性轴内径 G ：剪切弹性模量
°
dB
800.00 0.00 Hz torsional vibration flywheel side (DC1) 500.00
-90.00 800.00 0.00
2.00
4.00
6.00 order Derived Order (Tacho1) 20.00
0.17 F 0.15 0.14 0.13 0.12 0.11 0.10 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.00 0 25 50
传递误差计算:

传递误差 % = (皮带轮1的实际转速 –皮带轮1的理论转速) / 皮带轮1的理 论转速 皮带轮1的理论转速=皮带轮 2 的实际转速 x 传动比
振动、位移、噪声等信号在角度域的分布
谢谢！
孙卫青 LMS China weiqing.sun@lmsintl.com
应用领域： • 船用柴油机 • 电机（启动过程） • 汽车/卡车 • 飞机螺旋桨 • ….
扭振测试原理
将脉冲信号在时域进行记录，并在线计
算得到每个脉冲间的瞬态转动速度，得 到瞬态转速时域波形 与其它动态模拟信号（如振动或声学信 号）同步采集，进行重采样。
Amplitude
t
Pulse type signals
(120 pulses per rev)
rpm Absolute Error (Counter 100 MHz) rpm Absolute Error QTV 10 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001 600 1000 2000 3000 4000 5000
rpm
rpm Absolute Error (Counter 40 MHz)