[发明专利]转子跳动检测仪及其测试数据处理方法

说明书

技术领域

本发明属于旋转机械转子加工质量检测领域，特别涉及一种转子机械跳动及转子被测表面由于制造所产生的剩余磁场或电位差所引起的“电”跳动量的检测仪及其测试数据处理方法。 

背景技术

旋转机械，尤其是高速旋转机械，由于其转子旋转速度很高，转子加工误差所引起的机械跳动和“电”跳动量（简称“机械-电跳量”）直接影响其工作过程中的振动状态，严重时甚至导致机组难以正常运行。作为转子加工误差评定工具之一转子“机械-电跳量”检测仪，是检测转子加工质量的关键仪器，也是旋转机械生产企业的加强产品质量管理、保障产品质量的重要手段。 

目前，转子“机械-电跳量”的机械跳动检测主要通过接触式千分表进行人工检测，“机械-电跳量”的综合跳动检测通过电涡流传感器配合间隙测试仪器通过人工观察记录测量，而电跳动由于需要对机械跳动和综合跳动实施同步测量，并通过人工数据处理的方式进行分离取得。在实际测量中尚无成熟的仪器可能进行自动处理，且测试精度也难以保证。 

发明内容

本发明针对现有转子跳动在线测量的困难以及人工检测效率低下、精度不高的缺点，提供了一种同步检测机械跳动和综合跳动的测试仪器，并通过相配套的数据处理方法对机械跳动和综合跳动数据进行处理，以获取精确的机械跳动、综合跳动及电跳动检测结果。 

为了达到上述目的，本发明所设计的转子跳动检测仪，包括ARM核心板，其特征是所述的ARM核心板前端设置有4通道16位模拟数字转换电路和采样控制逻辑电路，其中采样控制逻辑电路与4通道16位模拟数字转换电路数据连接，在4通道16位模拟数字转换电路和采样控制逻辑电路之前设置有传感器信号调理电路，所述的传感器信号调理电路包括机械跳动传感器信号调理电路、综合跳动传感器信号调理电路和键相传感器信号调理电路；所述的机械跳动传感器信号调理电路连接机械跳动传感器，综合跳动传感器信号调理电路连接综合跳动传感器，键相传感器信号调理电路连接键相传感器；所述 的ARM核心板后端设置有键盘及液晶显示、SD卡接口、USB接口和网络接口。 

作为优选方案，所述的机械跳动传感器信号调理电路连接两通道机械跳动传感器，综合跳动传感器信号调理电路连接两通道综合跳动传感器。 

一种上述转子跳动检测仪的测试数据处理方法，是将机械跳动传感器信号调理电路、综合跳动传感器信号调理电路对2通道机械跳动及2通道综合跳动传感器输入的信号进行变换、滤波、放大处理后输入4通道16位模拟数字转换电路供4通道16位模拟数字转换电路进行数据采集，键相传感器信号调理电路对键相输入信号进行滤波、脉冲整形后输入采样控制逻辑电路，用于提供转子跳动检测的参考相位角，并供采样控制逻辑电路进行转速采集；ARM核心板及采样控制逻辑电路根据键相传感器信号调理电路提供的参考相位，触发控制4通道16位模拟数字转换电路实现转子机械跳动量与综合跳动量的等角度间隔同步数据采集，ARM核心板对采集数据进行运算处理，获取机械跳动、综合跳动及电跳动的最大、最小跳动量及其对应的角度位置并对应向键盘及液晶显示、SD卡接口、USB接口和网络接口输出。 

作为优选方案，用户根据现场实际情况自主确定机械跳动和综合跳动传感器在待测截面的初始安装夹角，检测仪可根据用户指令检测标定实际安装夹角，根据跳动量测量时同一截面内机械跳动和综合跳动传感器的安装夹角，循环平移机械传感器的测试数据实现与综合跳动传感器信号的相位对齐，保证跳动量计算的准确性。 

作为优选方案，用4节高斯滤波器进行检测数据的平滑处理，设测量信号为r(i)，m(i)为中间计算结果，s(i)为零相移滤波输出结果。则有差分方程： 

m(i)=b[r(i)+r(i-1)]+(1-2b)m(i-1) 

s(M-i)=b[m(M-i)+m(M-i+1)]+(1-2b)s(M-i+1) 

式中b为滤波器系数，i=1,…,M，M为一周均匀采样点数。并且为了消除高斯滤波器的边缘效应，利用跳动量采集数据的整周特性，对M个采样数据分两次滤波，第一次滤波去除首尾各N个采样点，保留剩下的M-2N个滤波数据，第二次滤波平移起始点位置，截取对应的2N个滤波数据合并到上一次的滤波数据上，最终得到整个圆周跳动数据的滤波输出。