数据采集2..pdf

第二部分数据采集 1 、数据采集技术的基本概念 2 、振动数据采集的基本原理 3 、噪声测试 4 、红外测试数据采集技术的基本概念数据采集(测试)技术是实验科学的一部分,主要研究各种物理量的测量原理和测量信号的分析处理方法。 测试技术是进行各种科学实验研究和生产过程参数检测等必不可少的手段,它起着类似人的感觉器官的作用。通过测试可以揭示事物的内在联系和发展规律,从而去利用它和改造它,推动科学技术的发展。科学技术的发展历史表明,科学上许很多新的发现和突破都是以测试为基础的。同时,其它领域科学技术的发展和进步又为测试提供了新的方法和装备,促进了测试技术的发展。在工程技术领域中,工程研究、产品开发、生产监督、质量控制和性能实验等,都离不开测试技术。在工程技术中广泛应用的自动控制技术也和测试技术有着密切的关系,测试装置是自动控制系统中的感觉器官和信息来源,对确保自动化系统的正常运行起着重要作用。测试技术几乎涉及任何一项工程领域,无论是生物、海洋、气象、地质、雷达、通信以及机械、电子等工程,都离不开测试与信息处理。在日常生活中,你也会随处可见测试技术的应用例子。例如,空调、电冰箱中的温度测量和压缩机起/ 停控制装置,洗衣机中的液位测量和洗衣电机起/ 停控制装置。简单的测试系统可以只有一个模块,如下图所示的玻璃管温度计。它直接将被测对象温度的变化转化为温度计液面示值,这中间没有电量的转换和分析处理电路,很简单,但测量精度底,同时也很难实现测量自动化。为提高测量精度,增加信号传输、处理、存储、显示的灵活性和提高测试系统的自动化程度,以利于和其它控制环节一起构成自动化测控系统,在测试中通常先将被测对象输出的物理量转换为电量,然后再根据需要对变换后的电信号进行处理,最后以适当的形式显示、输出。如下图所示。一般说来,测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。测试过程中传感器将反映被测对象特性的物理量,如压力、加速度、温度等,检出并转换为电量,然后传输给中间变换装置;中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经 A/D 变换后用软件进行计算,再将处理结果以电信号或数字信号的方式传输给显示记录装置; 最后由显示记录装置将测量结果显示出来,提供给观察者或其他自动控制装置。 根据测试任务复杂程度的不同,测试系统中传感器、中间变换装置和显示记录装置等每个环节又可可划分为多个模块组成。例如,下图所示的机床轴承故障监测系统中的中间变换装置就由带通滤波器、 A/D 信号采集卡和计算机中的 FFT 分析软件三部分组成。测试系统中传感器为加速度计,它负责将机床轴承振动信号转换为电信号;带通滤波器用于滤除传感器测量信号中的高、低频干扰信号和对信号进行放大, A/D 信号采集卡用于对放大后的测量信号进行采样,将其转换为数字量; FFT 分析软件则对转换后的数字信号进行 FFT 变换,计算出信号的频谱;最后由计算机显示器对频谱进行显示。另外,测试系统的测量分析结果还可以和生产过程相连,当机床振动信号超标时发出报警信号,防止加工废品的产生。数据采集的工程应用在工程技术领域,工程研究、产品开发、生产监督、质量控制和性能等,都离不开测试技术。特别是近代自动控制技术已越来越多地运用测试技术,测试装置已成为控制系统的重要组成部分。 下面是几个典型的应用领域。 a) 产品质量测量 在汽车、机床等设备,电机、发动机等零部件出厂时,必须对其性能质量进行测量和出厂检验。下图是汽车制造厂发动机测试系统原理框图,发动机测量参数包括润滑油温度、冷却水温度、润滑油压力、燃油压力以及每分钟的转速等。通过对抽取的发动机进行彻底的测试,生产工程师可以了解们产品的质量。 b) 设备运行状态监控系统 在电力、冶金、石化、化工等众多行业中,某些关键设备的工作状态关系到整个生产线正常流程。如:汽轮机、燃气轮机、水轮机、发电机、电机、压缩机、风机、泵、变速箱等等。对这些关键设备运行状态的实施 24 小时实时动态监测,及时、准确掌握它的变化趋势,为工程技术人员提供详细、全面的机组信息,是设备由事后维修或定期维修向预测维修转变的基础。国内外大量实践表明,机组某些重要测点的振动信号非常真实地反映了机组的运行状态。由于机组绝大部分故障都有一个渐进发展的过程,通过监测振动总量级的变化过程,完全可以及时预测设备的故障的发生。结合其它综合监测信息如:温度、压力、流量等,运用精密故障诊断技术甚至可以分析出故障发生的位置,为设备的维修准备提供可靠依据,将因设备故障维修带来的损失降到最低程度。下面是某火力发电厂 30MW 汽轮发电机组的计算机设备运行状态监测系统原理框图。 f) 数据采集与测控技术应用实例制造业自动化- 纺织印染厂自动化- 钢铁厂自动物料配送系统- 韩国汽车制造厂发动机测试系统服