專利名稱：一種動平衡測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型為一種單片機控制的動平衡測試儀。
在現有的動平衡測試儀中多采用光電瓦特表式或表頭式動平衡測試儀，其特點是利用模擬電路進行信號的處理和運算，有造價高、操作不便和性能不穩定等缺點。在近期出現的微機化動平衡測試儀中，仍采取模擬電路參與積分運算和相關分析運算，不能充分利用微機的軟件運算能力，限制了儀器的使用范圍。
本實用新型的目的是提供一種微機控制的動平衡測試儀，其特點是在前置電路中只對振動信號進行濾波和放大，分析和處理全由軟件完成，既可以做硬支承動平衡測試儀，也可以做軟支承動平衡測試儀(包括現場動平衡測試儀)。
本實用新型的構成如附圖2所示，其中1、2、3分別為機械轉子和左右支承，在這里是被測對象。首先由光電傳感器4將轉子上的基準標記轉變為脈沖信號，一周一個脈沖，頻率等于轉子旋轉頻率fo；fo脈沖信號輸入鎖相環電路5，產生128fo、64fo等各整數倍頻信號，其中128fo用于控制8、9開關電容式雙二階低通跟蹤濾波器，64fo用于控制A／D轉換器17和輸入微機18進行計數測速。16fo－fo用于控制N分路濾波器12(13)。轉子不平衡引起的左右支承的振動由振動傳感器6(7)轉變為電訊號，并輸入濾波器8(9)，濾波器8(9)是由兩個開關電容式雙二階跟蹤低通濾波器串聯組成，用以濾除信號中的高頻噪聲；再輸入到程控放大器10(11)進行放大；信號放大后輸入N分路濾波器12(13)，N分路濾波器有窄帶梳狀特性，能進一步濾除不平衡振動信號fo頻率的近頻噪聲，然后再經程控放大器14(15)對信號進一步放大。至此前置電路對不平衡振動信號只有濾波和放大作用。18為微機系統，由8031單片機、8K程序存貯器、8K隨機存貯器和2K掉電保護參數存貯器組成；19為鍵盤顯示控制器，直接查詢24鍵鍵盤21和掃描十六字數碼顯示器22，18、19、21、22構成人機對話系統，操作者可通過鍵盤向微機輸入數據或發出操作命令，微機可以通過十六字數碼管顯示器顯示結果。20為板面狀態控制器，由一個八位輸出口控制的八個發光二極管和一個四位輸入口連接的四個琴鍵開關組成，微機可通過20查詢操作者設置的測量方式和顯示系統的內部狀態，在進行測量時，微機系統18通過多路電子開關16和A／D轉換器17可以采樣到程控放大器10、11、14、15輸出的信號數值并設置其放大倍數。在完成放大倍數設置后，微機系統18控制采樣14、15的輸出信號并存入數據存貯器作為分析不平衡量的原始數據。另外微機系統18通過對64fo定時計數，可以計算轉子轉速。
本實用新型充分利用微機的軟件計算能力進行分析處理，其一是對采樣到的不平衡振動信號進行數字相關處理，計算出兩路振動信號的幅值和相位。其二，式(1)、(2)表示了不平衡量m1m1＝(A11 V1＋A12 V2)／ω………(1)m1＝(A21 V1＋A22 V2)／ω………(2)m2和不平衡振動V1 V2的一般關系，其中A11、A12、A21、A22為矢量影響系數。本實用新型設計了式(1)、(2)不平衡解算軟件和相應的標定軟件，完成標定計算后將標定參數存入掉電保護內存。其三，m1＝［(1＋A／B)V1 K1－C／B V2 K2］／R1 w3(3)m2＝［(1＋C／B)V2 K2－A／B V1 K1］／R2 w3(4)式(3)、(4)為硬支承動平衡機上不平衡量m1、m2與不平衡振動V1、V2的關系，其中ABCR1R2為轉子參數，K1、K2為左右支承剛度。本實用新型設計了(3)、(4)解算軟件和相應的標定軟件，完成標定算后自動存貯K1、K2。
與現有技術相比，本實用新型有如下優點其一前置電路加強了濾波能力，從而提高了測試精度；其二將前置電路的積分運算、相關運算變為軟件運算，從而擴大了儀器的靈活性，既可作硬支承平衡測量，也可作軟支承動平衡測量(包括現場動平衡)；其三現有技術都采用硬件調整標定，本實用新型采用軟件標定，簡化了操作。
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。
圖1是本實用新型的外部結構示意圖。
圖2是本實用新型的電路方框圖。
圖3－9是本實用新型的電路原理圖。
參考圖1，本實用新型在面板上有十六字數碼管顯示器1、發光二極管組2、電源開關3、琴鍵開關組4和鍵盤5，機箱8內有電源7和線路板6。
參考圖2－9，轉子的基準標記經光電傳感器轉變為電訊號后輸入鎖相環電路5產生128fo－fo倍頻信號，鎖相環電路5如圖6所示，由鎖相環CD4046和十二位計數器CD4040組成。上述的128fo輸出用于控制跟蹤濾波器8(9)，跟蹤濾波器8(9)是由兩個圖7所示開關電容式低通跟蹤濾波器串連而成，能夠濾除振動傳感器6(7)輸出中的高頻噪聲。10、11、14、15為程控放大器，其電路構成如圖8所示，是由DACO832芯片和運算放大器741組成，可以設置×1至×255，255級放大倍數，振動信號經濾波器8(9)濾波和程控放大器放大后，再輸入到N分路濾波器12(13)，N分路濾波器12(13)如圖9所示，由兩片模擬電子開關CD4067和32個電容組成，濾波過程由鎖相環輸出的fo至16fo控制。N分路濾波器有窄帶梳狀特性，能進一步濾除信號中的近頻噪聲。
單片微機18的構成如圖3所示，由單片機8031、鎖存器74LS373、程序存貯器2764、隨機存貯器6264、6116、譯碼器74LS138等組成，其中6116用雙＋4.5伏電池供電，WR用切換開關KJ1連接，CBUS為譯碼器74LS138產生的8個外設口地址線。板面狀態控制器20如圖5右半部分所示，狀態顯示由74LS374帶的八個發光二極管組成，狀態控制由74LS244和四個琴鍵開關組成。鍵盤顯示控制器19和鍵盤21，顯示器22的連接如圖4所示，由8279、三個74LS138譯碼器、24鍵盤和十六數碼管組成。18、19、20、21、22構成了完整的微機系統，操作者可以通過琴鍵開關設置測量方式，通過鍵盤向微機輸入測試條件，微機可以通過發光二極管顯示內部狀態，通過顯示器顯示測試結果。
在測量過程中，8031通過用計數器O對64fo進行定時計數，進行測速；通過控制多路電子開關16和A／D轉換器17可以測得四個程控放大器的輸出的量化數值。其中多路電子開關16和A／D轉換器17的連接如圖5左半部分所示，多路電子開關采用CD4051芯片，由8031的P1.0、P1.1控制切換；A／D轉換器由7574和鎖存器74LS374組成，轉換時由64fo進行觸發，轉換完成后，由74LS374鎖存數據，7574向8031發出轉換完成中斷，8031接受中斷后，讀取74LS374鎖存的數據。
權利要求1.一種動平衡測試儀，它包括檢測轉子兩端振動信號的兩個振動傳感器和檢測轉子轉速信號的光電傳感器及與該光電傳感器輸出端相連的鎖相環電路，其特征是兩個振動傳感器的輸出端分別依次串聯連接開關電容式雙二階跟蹤低通濾波器、程控放大器、N分路濾波器、程控放大器，上述程控放大器的輸出端均經一多路電子開關電路與A/D轉換器的輸入端相連，A/D轉換器的輸出端與單片微機相連，采用單片微機作為數據計算及數據存貯元件，同時該單片微機經鍵盤顯示控制器與鍵盤及顯示器相連，鎖相環電路輸出的多個整數倍頻信號分別送至開關電容式雙二階跟蹤低通濾波器、N分路濾波器、A/D轉換器的控制端及單片微機的計數輸入端。
2.根據權利要求1所述的動平衡測試儀，其特征是單片微機由單片機8031、隨機存貯器6264、程序存貯器2764、隨機存貯器6116、鎖存器74LS373構成。
3.根據權利要求1和2所述的動平衡測試儀，其特征是單片微機中隨機存貯器6116采用雙＋4.5V電池供電，WR與控制線連接一切換開關KJ1。
專利摘要一種動平衡測試儀，其特征是前置電路采用雙二階跟蹤低通濾波器、程控放大器、N分路濾波器與程控放大器依次串聯。單片微機通過多路電子開關和A/D轉換器對程控放大器輸出采樣，并設置放大倍數。本實用新型加強了前置電路濾波能力，從而提高了測試精度，擴大了儀器的靈活性，既可做硬支承動平衡測量，也可做軟支承動平衡測量和現場動平衡測量，操作方便。
文檔編號G01M1/16GK2124469SQ92210848
公開日1992年12月9日 申請日期1992年5月8日 優先權日1992年5月8日
發明者叢培田 申請人:沈陽工業學院
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
