动不平衡测量系统频域特性分析及其补偿技术研究

摘要

对转子进行动平衡校正时，平衡转速与转子的质量和几何特征有关，有时还要与转子的工作转速相适应，通用硬支承平衡机的平衡转速范围一般要求为120~60000rps。平衡机的不平衡振动信号与平衡转速有关，低转速下信号微弱且淹没在高频振动干扰中，为此，对测量系统的频率特性提出了要求。不平衡测量系统的频率特性取决于摆架转子振动系统、拾振传感器和测量电路等的频率特性，本文对即对此三个模块的频率特性展开系统性分析，并深入研究了测量电路频率特性在机补偿方法。
　　本文针对硬支承通用平衡机和医用CT机旋转机构现场平衡的性能指标要求和工作频率范围，从灵敏度和振动响应频率特性的角度，结合对现场采集的不平衡振动数据的分析，对常用的拾振传感器的频率特性，从频率响应角度进行拾振传感器适用性分析，并对传感器输出信号进行比较分析。
　　针对动平衡测量系统低通滤波器的频率特性与平衡机不平衡量响应特性不能完全对消，导致实际系统在整个转速范围内存在测量误差的问题，分析研究两种减小频率误差的方法：按转速分段滤波法和频域特性补偿方法。转速分段法通过改变滤波器参数，使得所有工作转速均处于滤波器的阻带范围，直接抵消转速频率因子ω；频域特性补偿方法利用测量系统自身的软硬件条件，采用在机的方法对低通滤波环节的传递函数进行频域辨识，再利用实际传递函数的反函数对滤波器频率特性进行补偿。最后，通过数字仿真以及在通用硬支承动平衡机上的现场实验验证了在机频率补偿方法的有效性。
　　论文最后还对动不平衡测量系统的软件模块进行需求分析和设计。下位机系统采用状态机和中断机制结合的编程方式，实现实时多任务的数据采集和通信功能；上位机系统设计采用多线程程序结构，实现友好的图形化用户界面。

目录

声明

答辩决议书

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2动平衡机简介与发展现状

1.3 论文的组织

第二章 动平衡振动系统与拾振传感器频域特性分析

2.1 动平衡振动系统振动分析

2.2 拾振传感器频域特性分析

2.3 拾振传感器选型

2.4 本章小结

第三章 低通滤波电路频率特性补偿方法研究

3.1 动平衡振动信号频域特征及滤波电路

3.2 按转速分段滤波法

3.3 频域特性补偿方法

3.4 综合实验与分析

3.4 本章小结

第四章 动平衡测量系统软件设计

4.1 下位机软件设计

4.2 上位机软件系统需求分析

4.3 动平衡测试系统上位机软件设计

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

攻读硕士学位期间获得的专利