机械故障诊断技术3_振动信号测取技术(4)

到地线汇流排(Ground Plane通常是金属底板)上，如图3—46所示。多点接图3—46多点接地方式地不能用在低频系统中，因为各个电路的地电流流过地线汇流排的电阻会产生阻抗耦合噪声。电路3

I1

R1 I2

R2 I3

R3

R3

图3—45并联单点接地方式

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一般的选择标准是，在信号频率低于lMHz时，应采用单点接地方式，而当频率高于10MHz时，选用多点接地系统。对于频率处于1~10MHz之间的系统，可采用单点接地方式，对于机械故障诊断系统信号频率与机械转速相关，都再lMHz以下，因此采用单点接地方式。具体在进行系统接地设计时还应注意两个基本要求，一是消除各电路电流流经一个公共地线阻抗时所产生的噪声电压，另一是避免形成接地环路，引起共模干扰。

二.屏蔽技术屏蔽技术主要是抑制电磁感应对检测装置的干扰，这是利用铜或铝等低阻材料或磁性材料把元件、电路、组合件或传输出线等包围起来以隔离内外电磁的相互干扰，屏蔽包括静电屏蔽、电磁屏蔽、低频屏蔽和驱动屏蔽等。

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1.静电屏蔽在静电场作用下，导体内部无电力线，即各点等电位，因此采用导电性能良好的金属做屏蔽盒，并将它接地，可使其内部的电力线不传，同时也使外部的电力线不影响其内部。静电屏蔽能防止静电场的影响，用它可以消除或削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合而产生的干扰。常见于信号电缆中的铜网屏蔽层。

三.滤波技术有时尽管采用了良好的电、磁屏蔽和接地技术，但在传感器输出到下一环节的过程中仍不可避免地含有各种噪声，这时就必须用滤波器有效地抑制无用信号的影响。

2.电磁屏蔽电磁屏蔽是采用导电性能良好的金属材料做成屏蔽层，利用高频干扰电磁场在屏蔽体内产生涡流，再利用涡流消耗高频干扰磁场的能量，从而削弱高频电磁场的影响。若将电磁屏蔽层接地，同时兼有静电屏蔽的作用。也就是说，用导电良好的金属材料做成的接地电磁屏蔽层，可同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽两种作用。如工业现场的金属电缆管、金属软管就起了这样的作用。

3.低频磁屏蔽电磁屏蔽的措施对低频磁场干扰的屏蔽效果是很差的，因此对低频磁场的屏蔽，要用导磁材料做屏蔽层，以便将干扰磁通限制在磁阻很小的磁屏蔽体的内部，防止其干扰。通常采用坡莫合金等对低频磁通有高磁导率的材料做成磁环使用。

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3.8模拟量转换为数字量为了便于计算机进行数据处理，经常需要将模拟信号转换为数字信号；另一方面，为了推动执行元件调整被控对象，或输入仪表进行模拟显示和

记录，往往也需要将数字处理系统输出的离散数字信号转换成连续变化的模拟信号。能实现这种功能的装置称为模/数(A/D)和数/模(D/A)转换器。

一、数/模(D/A)转换器D/A转换器是将离散的数字量转换为模拟量的转换器。D/A转换电路主要有电阻网络、模拟开关、运算放大器和电源组成。实质上是一种译码电路。图3—50是一种常用的D/A转换电路。模拟开关决定支路中是否有电流通过： bi=1,有电流流过该支路； bi=0,无电流通过。运算放大器的作用是对各支路的电流求和，并为后续电路提供低的输出阻抗和较高的带负载能力。

图3—50梯形电阻网络D/A转换器

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二、模/数(A/D)转换器A/D转换器是将时域内连续变化的模拟量转换成离散的数字量的装置。测试过程中的模拟量大多是电压量，所以模拟转换，主要是模拟电压与数字量的转换。

2.逐次比较逼近式A/D转换器这种A/D转换器的工作过程为：转换开始，第一个时钟脉冲使逐次逼近寄存器的最高位b7置“1”,此状态送给D/A转换器转换成电压e。后与瞬时模拟信号电压er进行比较。如果e0小于er那么比较器输出高电平，使逐次逼近寄存器的最高位 b7保持置“1”状态；如果e。大于er,则最高位置“0”。第二个时钟到达逐次逼近寄存器，使其第二位又置“1”,即 b6=1,同理，又经D/A转换器、比较器来决定b6位是保持“1”态还是变为“0”态。照此循环下去，逐次比较，直到最后一位然后由逐次逼近寄存器发出溢位信号，这一瞬时的模拟信号电压值的转换结束，又转入下一个循环。所得的二进制数送入锁存寄存器。这种A/D转换器的转换精度主要取决于D/A转换器和电压比较器的精度。

1.双积分式A/D转换这种转换器利用的是电压一时间转换原理，它是一种转换精度高，但转换速度较低的一种A/D转换器。这种A/D转换电路由于转换速度低，常用于数字式万用表、工艺参数(压力、流量、温度等)的数字式采集模块中。图3—52逐次逼近式A/D转换原理图

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三、模/数转换器的性能指标 1.转换时间转换时间是指完成一次完整的A/D或D/A转换工作所需要的时间。对A/D转换器而言转换时间越短意味着可以用更高的采样频率采样。还要注意，转换时间不等于采样时间。在大多数生产厂家提供的采样频率参数都是按转换时间来计算的，它指的是单通道连续进行A/D转换，每秒种可以完成的最高次数。实际信号分析系统的采样时间=通道切换时间+信号稳定时间+转换时间+数据传送时间。由于数据传送时间则与驱动A/D转换软件的控制

策略相关。因此实际系统的采样频率是达不到厂家所提供的采样频率的。

2.转换位数和分辨率对D/A转换器，分辨率反映了输出模拟电压的最小变化量；对A/D转换器，分辨率表示输出量变化一个相邻数码所需要输入模拟电压的变化量。例如：具有12位分辨率为A/D转换器能够分辨出满刻度的 212 (12位二进制数的最低有效位值)。一个10V满刻度的12位A/D转换器能够分辨出输入电压变化的最小值为10 212

i

=2.4mV。

实际上，不论A/D或D/A,当转换位数确定以后，它的分辨率就已经确定。转换器的位数增多，分辨率提高，但另一方面又会使电路复杂，转换时间拖长，转换器的价格也相应提高。

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4.同步采样与伪同步采样 3.通道数能同时输入或者输出模拟信号的路数称为通道数。在考察一个A/D或D/A转换器的通道数时，还需要注意一个情况，通道是并行的输入 (出)、还是顺序输入(出)的。并行输入(出)每个通道都有一个转换器工作，而顺序输入(出)是用一个转换器交替切换工作。在多通道工作时的容许采样频率就比单通道工作时要低，若单通道工作时容许最高采样频率为20MHz,则双通道工作时容许最高采样频率将为10MHz。设备故障诊断系统是一种多通道信号分析系统，它与工业控制系统在信号采集方面的要求是不一样的。工业控制系统中工艺参数往往是缓变量，但数据采集点多，在数据采集策略上基本都是对一个数据采集点取多个样，取平均值作为该采样的采集值，然后切换到下一个数据采集点。也就是说：各个采集点的数据实际上都是在不同时间采集的。多通道信号分析系统则要求各通道的采样值都是同一时刻的(A1、B1、C1、…F1是同一时间的信号样本，Ai、Bi、 Ci、…Fi也是同一时间的信号样本),即要求同步采样。因此多通道信号分析系统的A/D转换装置有两种硬件策略，一是每通道一个A/D转换电路，实现同步采样，这种方案的同步性最好，也是成本最高的，通常用于少通道(如2通道、 4通道)采样；另一种是带有多通道同步保持器的单A/D转换电路，同步保持器类似照相机的快门，将各通道的信号电压拍摄进来并保持，再等待A/D电路依次进行转换采样。

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另外还有一种伪同步采样，它使用普通的高速A/D卡，从控制软件上实现伪同步采样。其基本思路是这样的 …… 此处隐藏：2791字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……