专利名称:一种便携式振动测试仪的制作方法
本实用新型属于振动测试分析仪器领域。
目前国际上常用的现场振动测试仪如美国Bently公司的DVF－2，TK－20等是利用互相关原理实现滤波的。日本明石公司的DEP－D，DEP－E也是建立在相关滤波基础之上的。它们都能给出转速、振幅和相位角(相对参考输入信号)参数。其中DVF－2还设有1／2，2倍频选频按键和手动选频旋钮，它还能够清除轴初始挠度静态变形对振动测量结果影响。这些仪器在旋转机械整机现场振动测试和动平衡工作中广泛应用。但是仪器设计复杂，较重。
本实用新型提供一种便携式现场应用的振动检测和分析仪器，其目的在于籍开关电容的滤波器应用和锁相倍频电路构成跟踪滤波器，对含有噪声的振动信号自动进行无时延或固定时延滤波。除了能给出转速，振幅和相位角(相对某一参考信号)参数，需要时可清除轴初始挠度静态变形对振动测量结果影响等功能外，无论仪器置于自动跟踪或手动选频，都可方便迅速地将滤波器中心频率予置在参考输入信号的 1/2 ，1，2，3，4，5乃至更高倍频上，从而对工作频带内任一周期信号实现倍频谱分析。手动选频时，仪器又可成为一变频移相正弦信号源。
本实用新型主要由一级分频比为N的可程控的锁相环路和另一级分频比为100的锁相环路串联成100N锁相倍频电路。滤波器采用集成开关电容滤波器MF－10，其外时钟由100倍频锁相环路提供，MF－10的一个滤波器用来对振动信号进行带通选频，另一个滤波器用来对N倍方波进行滤波，该滤波器可输出两相正交正弦信号，经由两反相放大器一同输入由电位计和电阻组成的移相调幅网络取样求和，获得相位和幅值任意可调的移相信号输出。
图一为电气原理图。
来自光电传感器或压控振荡器的信号〔称作参考输入信号〕经由 1/2 CD4013，CD4046和可编程N分频器14522组成的N倍锁相倍频电路后，其倍频输出送入另一组由CD4046，14522×2， 1/2 CD4013组成的100倍频锁相倍频电路，从而获得可程控100N参考输入方波和N倍对称方波。
开关电容滤波器〔SCF〕由MF－10组成。MF－10内有两组彼此独立的通用滤波器。每一个滤波器都可以通过变更反馈方法实现各种滤波特性，改变外接电阻值来设计增益和Q值，用外时钟频率来实现其截止频率或中心频率的控制。本实用新型将MF－10设计成两个独立的均备有低通、带通输出端的滤波器。滤波器的外时钟由100N倍信号控制，从而实现两个中心频率自动跟踪参考输入信号或编程方波信号的跟踪滤波器。
MF－10的一路作为本实用新型主滤波器，对求和放大器〔A1〕的输出进行带通选频。再经过转速、振幅和相位测量电路，获得相应数据输出。
MF－10的另一路对N倍对称方波进行滤波，其低通，带通输出端可形成两正交正余弦信号。这两个信号和把这两个信号反相后的信号分别接在电位计〔WR1〕、〔WR2〕的两个固定端，电位计的滑动端通过电阻〔Rφ1〕，〔Rφ2〕接到一起。调节〔WR1〕、〔WR2〕，在电阻〔Rφ1〕、〔Rφ2〕的公共连接端就会产生一个0°～360°相移，幅值可调的正、余弦输出信号。如果转轴有加工误差和初始挠度，在转轴缓慢转动时，用测轴振动的方法将全部拾取这些因素产生的“振动”信号，实际上这是一种静态信号。该信号将一直叠加在振动信号中，使振动测量值产生误差。为清除这些影响，在转轴低速盘车时，将图1中开关〔K1〕合上，拾振器信号和移相信号同时引入求和放大器〔A1〕，调节〔WR1〕、〔WR2〕使输出指示为零。
本实用新型体积很小，可装于公文箱中，还可进一步压缩成手持式，广泛用于机械系统动态测试，旋转机械动平衡处理和设备振动故障诊断技术领域：
。
权利要求
1.一种便携式振动测试仪，其电路是由锁相倍频电路，开关电容滤波电路及电阻移相调幅网络组成，其特征在于a，锁相倍频电路由 1/2 CD4013、CD4046和可编程N分频器14522组成N倍锁相倍频电路及由CD4046， 1/2 CD4013，14522×2组成的100倍锁相倍频电路串联构成，以获得可程控的100N倍信号和N倍信号，b，开关电容滤波器选用MF-10，设计成两个独立的均备有低通、带通输出端的滤波器，其外时钟由100N倍信号控制，从而实现两个中心频率自动跟踪参考输入信号频率变化的滤波器，其中一种对经过求和放大器[A1]的振动信号进行带通选频，另一路对N倍信号进行滤波并获得两个正交正余弦信号。c，电阻移相调幅网络由两个电位计[WR1，WR2]及两个固定电阻[RΦ1，RΦ2]组成，将MF-10中一路对N倍信号滤波的正余弦输出信号及其反相信号，分别接在电位计[WR1，WR2]的固定端，电位计的滑动端通过固定电阻[RΦ1，RΦ2]接在一起，调节电位计[WR1，WR2]，使可在[RΦ1、RΦ2]公共端产生一个0～360°相移，幅值可变的正、余弦输出信号，该信号在需要时通过开关K1送入求和放大器[A1]，便可抵消转子初始挠度对振动信号的影响。
专利摘要
一种便携式振动测试仪可用参考输入信号控制，自动实现跟踪滤波，方便地跟踪参考输入信号的1/2、1、2……15倍频，给出相应转速倍频和振幅分量。在跟踪1倍频时，还能给出相角。仪器可用光电信号触发自动跟踪，也可用内部压控振荡信号手动选频。在用非接触式传感器测量轴振动时，还能清除轴初始挠度对测试结果的影响。本实用新型体积小。在机械系统动态测试，旋转机械动平衡及设备振动故障诊断中有着广泛的用途。
文档编号G01H3/00GK86200213SQ86200213
公开日1987年4月15日 申请日期1986年1月17日
发明者毛乐山, 孙道祥, 严普强 申请人:清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan