设备状态监测与故障诊断技术第11章-状态监测软、硬件知ppt课件

1、学习目的：本章将简介形状监测软、硬件知识。要求了解传感器的性能目的；掌握加速度传感器的安装方式；了解数据采集器、滤波器、专家系统、数字化网络监测系统等的根本知识。 第十一章 形状监测软、硬件知识简介.第一节 传感器 一、概述传感器是感受物体运动并将物体的运动转换成模拟电信号的一种灵敏的换能元件，是诊断安装的“眼和“耳。丈量压力的仪器可分为压力表及压力传感器两大类；流量测试仪器包括节流压差式流量计、涡轮番量计、靶式流量计、容积式流量计、计量马达式流量计；振动测试仪器包括压电式加速度传感器、电容式振动传感器、涡流式振动传感器；噪声测试仪器主要有声级计。.传感器的性能目的 灵敏度 它是指沿传感丈量方

2、向，输出信号与输入信号之比，普通在某一指定频率范围内测得。动态范围 当输入和输出信号坚持线性关系时所对应的输入信号的变化范围称动态范围。频响特性 表示传感器在不同频率下输出呼应对输入信号的比值。相移 是指传感器电压输出信号与输入信号的相位滞后量。横向灵敏度 由于工艺、资料、设计等缘由，传感器在被测物体的非丈量方向上也会有信号输出，影响所测信号，横向灵敏度应尽量小。环境条件 每一种传感器都有它适用的环境条件，如温度、湿度、磁场强度、辐射场、声场等。其它如分量、尺寸、大小等都应思索详细运用条件。第一节 传感器 . 设备缺点诊断最常用的振动传感器主要有位移探测器、速度传感器、加速度计三种型式。常用的

3、速度传感器为具有弹簧-质量系统的磁电式传感器，它丈量的是机器相对于地面的绝对运动，因此又称为惯性式或地震式传感器。加速度传感器，特别是压电式加速度传感器，由于其体积小、分量轻、频率范围宽等特点，在旋转机械及往复机械的振动监测与诊断中运用非常广泛 。第一节 传感器 .二、加速度传感器 1任务原理2压电晶体3压电加速度计的主要特性灵敏度 频响特性 线性范围 其它特性 横向灵敏度 温度效应与时间效应 电缆噪声 漏电效应 噪声输出第一节 传感器 .4安装与运用 安装方式 图a是用双头钢制螺栓固定，为测试效果最理想安装方法。被测物体与传感器可看成整体，因此共振频率与其它方式相比为最高，可接受最大加速度，

4、适于冲击丈量。图b是用绝缘螺栓固定，需求电气绝缘时运用。其共振频率略低于图a方式，接受的负荷加速度大。图c是靠永久磁铁固定，便于装拆和现场运用。其共振频率中等，接受的负荷加速度中等200g，运用温度150。图d是用渗腊层粘结，其共振频率较高，接受的负荷加速度小，不宜在高温下运用。图e是用粘结剂固定，如502胶或环氧树脂衔接，其共振频率低5000Hz，接受的负荷加速度小。用手持探针丈量，其共振频率最低1000kHz，负荷加速度也小，特点是运用方便。第一节 传感器 .传感器常用安装方法及特点磁座运用方便而性能适中，是最常用的方法第一节 传感器 . 加速度传感器的选择与运用 加速度传感器选择的主要要

5、素包括准确性，适当的运用、安装。详细而言，选用加速度传感器时应思索以下目的：灵敏度 通常为100mV/g或250mV/g，也有10mV/g和1000mV/g的加速度计。 频率范围 普通加速度计运用频率范围为1Hz-10kHz，共振频率通常为20-30kHz，运用范围的上限普通为共振频率的1/3，其丈量误差1dB。 丈量范围 通常的丈量范围为0.1-100g 与电荷放大器的配置 传感器安装点 传感器应防止安装在高温、潮湿以及有腐蚀气体的环境。 接地 应使丈量系统在一点接地，也可采用绝缘螺栓及安装面加绝缘片等措施。 5加速度计的标定 加速度传感器经运用一段时间后应进展标定以保证其测试的准确可靠。

6、绝对法：标定规范加速度计 比较法：标定普通加速度计第一节 传感器 .第二节 数据采集器 设置采集器回收数据建立参数库数据分析打印报告现场丈量. 单 片 计 算 机程 序存储器数 据存储器电荷放大传感器积 分共振解调程控放大抗混滤波A/D转换速度位移键 盘通讯模块电 源显 示 器积 分数采器原理框图第二节 数据采集器 . 在数据采集器内A/D转换器是设备的关键，它将延续的模拟输入信号转化为数字信号，即量化过程，使之变成微机能接受的二进制数，以进一步用于处置、显示、记录等。下面是典型数据采集器的性能目的：A/D转换器的分辨率 目前A/D的分辨率有8位、10位、12位，有的达16位或更高，为求得高分

7、辨率，需提高A/D的位数，随着位数的添加，信噪比也不断提高。频率范围 0-20kHz或0-40kHz。频率分辨率 100，200，400，800，1600，3200，或更高谱线。存贮器内存 256kB-1MB，目前可以更大。动态范围 70dB。通道数 1-4。功能 可进展数据采集、谱分析、数据分析、动平衡等。数据采集器的性能目的 第二节 数据采集器 .滤波器 未滤波的原始信号 滤波后的信号高通滤波低通滤波带通滤波带阻滤波第二节 数据采集器 .第三节 专家系统 一、专家系统概述 “专家系统Expert System，简称ES是一个智能计算机程序，它利用知识和推理过程来处理那些需求大量的人类专家知

8、识才干处理的复杂问题。所用的知识和推理过程可以为是最好的领域专家的专门知识的模型。普通将专家系统的设计人员称知识工程师Knowledge Engineer，将参与专家系统开发的人类专家称为领域专家Domain Expert。作为人工智能一个重要分支的专家系统Expert System，ES是在20世纪60年代初期产生和开展起来的一门新兴的运用科学，而且正随着计算机技术的不断开展而日臻完善和成熟。1982年美国斯坦福大学教授费根鲍姆给出了专家系统的定义：.第三节 专家系统 专家系统是一种智能的计算机程序，这种程序运用知识与推理过程，求解那些需求出色人物的专门知识才干求解的复杂问题。专家系统有三个

9、特点，即：启发性，能运用专家的知识和阅历进展推理和判别；透明性，能处理本身的推理过程，能回答用户提出的问题；灵敏性，能不断地增长知识，修正原有的知识。.第三节 专家系统 专家系统通常由5个根本组成部分：知识库(中心)、推理机灵魂、数据库以及解释程序、知识获取程序。二、建立专家系统的目的和义务 建立专家系统的主要目的就是为了保管和推行人类专家的珍贵知识。 建立专家系统的一个主要义务就是方式化表达人类专家的专门知识。 .三、专家系统与传统程序的区别 专家系统的目的是获取和运用人类专家的启发性知识，传统程序的目的是实现一组算法。 其中最根本的区别是在于专家系统以知识为处置对象，而传统程序是以数据为处

10、置对象，因此，专家系统注重知识表示和推理方法，而传统程序那么强调数据构造和算法。 假设传统程序的构造可表示成：数据构造+算法=程序那么，专家系统的构造为：知识+推理=专家系统专家系统传统程序知识的表示和使用数据的表示和使用作出决定计算结果基于启发式基于算法符号推理数值计算能处理信息的不确定性不能能处理信息的不完全性需要全部信息能提供解释不能控制和知识分离控制和知识混合第三节 专家系统 .四、专家系统的构造知识库和推理机称为专家系统的中心。 专家系统的根本构成 设备缺点诊断专家系统构造 第三节 专家系统 .CAN / 485 Network1-8 sensors (Vibration,rpm,

11、& etc.)1-256 Netmonitor.计算机监测第四节 网络化在线监测与缺点诊断DCS系统/MIS系统语音效力互连网Internet.大型在线监测系统运用复杂 维护困难价钱太高模拟式在线仪表功能过于简单只能现场监测不能诊断老式在线技术的缺陷第四节 网络化在线监测与缺点诊断.-在线监测的开展趋势数字化网络监测数字化 - 抗干扰、低本钱硬件规范化、模块化 - 易于安装维护软件中文组态 - 设计简单快速第四节 网络化在线监测与缺点诊断.两种网络在线监测方式 传感器 调理模块 DCS系统传感器 网络数采器 计算机振值远程监测第四节 网络化在线监测与缺点诊断.- 可远程输出振值(真有效值)和报

12、警信号振动调理模块 NETMONITOR第四节 网络化在线监测与缺点诊断. 设备振动维护； 现场仪表盘上的振值监测； 远程计算机延续监测； 在已有工控系统中添加振动监测功能如DCS系统； 作为电荷放大积分器用于通用振动丈量主要用途：振动调理模块 - NETMONITOR第四节 网络化在线监测与缺点诊断.输入：压电加速度传感器振值输出: 0-5 V 静态电压 4-20 mA 静态电流 真有效值丈量波形输出+5V电压： 加速度 速度 位移形状输出：超限报警TTL第四节 网络化在线监测与缺点诊断.其 它 特 点 与 规 格： 振值输出, 可选加速度、速度和位移的真有效值、等效峰值或峰峰值 振值超限开

13、关量输出(TTL电平)，可外接声光报警系统 加速度、速度和位挪动态波形输出，可接示波器、分析仪诊断设备缺点 可配接模拟量数据采集模块和Windows工控组态软件做远程设备监测 振值输出可选单参数型或三参数型 电源和振值超限LED指示 24V直流供电，本安型防爆 输出有短路/开路维护 国际规范工业端子外壳 频率范围:10 Hz 20 KHz 任务温度：0 50 oC 丈量精度：5% 体积：258075mm第四节 网络化在线监测与缺点诊断.监测诊断型网络数采器 - N1:- 兼具振值监测和波形诊断功能第四节 网络化在线监测与缺点诊断.主要特点： 可分析振动趋势 配缺点诊断专家系统 有转速丈量 14

14、位A/D，80dB 信号动态范围 包络共振解调 滚动轴承、齿轮诊断特效药 规范Windows组态软件，运用极方便、灵敏 多种传感器输入：加速度计(电荷和ICP)、电涡流位移、磁电式速度、电压、电流第四节 网络化在线监测与缺点诊断.技 术 规 格：触发采样可做时域平均同步采集数据 2 x 8 方式高可靠的CAN网络数据传输也可用作多通道动态信号分析仪。可选多种信号的真有效值、等效峰值、真峰值和平均值等可在计算机上发出声光报警内置电涡流和ICP传感器电源;24VDC供电，内置电源隔离减少地线干扰可灵敏选择上传的参数、特征值和波形波形长度(32-4096)点可选8阶椭圆抗混滤波：频率程控可设、可切除

15、第四节 网络化在线监测与缺点诊断.系统其它特点可同时监测振动,转速,轴温暖其它参数可选语音查询功能，用普通拨号方式查询测点振值、设备形状或诊断结论可接互连网,支持远程设备医院第四节 网络化在线监测与缺点诊断.填表和搭积木方式为网采系统编程第四节 网络化在线监测与缺点诊断.网采设置主程序第四节 网络化在线监测与缺点诊断.以动态数据交换方式DDE向Windows发送数据第四节 网络化在线监测与缺点诊断.组态软件：系统主界面第四节 网络化在线监测与缺点诊断.网采监测系统主界面例如第四节 网络化在线监测与缺点诊断.组态王中定义DDE 设备 第四节 网络化在线监测与缺点诊断.第四节 网络化在线监测与缺点

16、诊断.第四节 网络化在线监测与缺点诊断.您熟习的信号分析与缺点诊断工具第四节 网络化在线监测与缺点诊断.CAN总线通讯协议一、CAN总线标识符定义ID10ID4节点ID0127ID3ID0命令字最多支持16种命令二、CAN命令ID3ID00、0000联络命令用于上位机和各个网采之间的握手联络。为远程帧1、0001初始化命令l PC to Collector：上位机初始化网采各通道 发送8个字节的数据，其中字节18代表组18的各参数字。其各字节定义：D7：组别标志 1电压组；0电荷组D6 D5两通道公用：设置上传的振值参数和存储在黑匣子中的波形参数00加速度A波形、25.6khz；01速度V波形

17、、2.56khz；10位移D、1.28khz；11包络E、5.12khz；D4 D3：传感器类型A，V，D，E00电荷加速度传感器A两次积分可与各种诊断软件衔接- 开放协议第四节 网络化在线监测与缺点诊断.小 结传感器是感受物体运动并将物体的运动转换成模拟电信号的一种灵敏的换能元件，是诊断安装的“眼和“耳。加速度传感器，特别是压电式加速度传感器，由于其体积小、分量轻、频率范围宽等特点，在旋转机械及往复机械的振动监测与诊断中运用非常广泛。加速度传感器根据不同的运用条件和环境有各种安装方式：用双头钢制螺栓固定、用绝缘螺栓固定、靠永久磁铁固定、用渗腊层粘结、用粘结剂固定、用手持探针丈量。数据采集器可

18、以进展数据采集、谱分析、数据分析、动平衡等操作。滤波器是数据采集器的重要组成部分。运用滤波器可以有目的去除频谱中某些频段的数据，或者抽取频谱中某一频段的数据。常用滤波器有高通、低通、带通、带阻四种。设备缺点诊断专家系统是利用各种类型的诊断知识，对设备运转形状正常和异常进展判别和推理的软件系统，一旦设备发生异常，它可以经过推理判别找出缺点的缘由和发生的部位，最后给出诊断推理过程的解释和缺点处置对策。数字化网络监测是在线监测的开展趋势。.问 题 与 回 答互动时间.一、单项选择题在备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干中的横线上1 由于其体积小、分量轻、频率范围宽等特点，在旋转机械及往复机械的振动监测与诊断中运用最广泛。 A、位移探测器 B、速度传感器 C、加速度计 D、计数器2在现场实践丈量时，尤其是大范围的普查测试，以采用 传感器最简便且性能适中，是最常用的方法。 A、螺栓固定