04.06.2014 Дробилка центробежная ДЦ
Главная Оборудование Радиоволновый измеритель параметров вибрации Метод измерения Версия для печати

Метод измерения



В настоящее время существуют три группы бесконтактных методов измерения вибрации:

  • ультразвуковые;
  • оптические;
  • радиоволновые.

Использование ультразвуковых методов ограничивают невысокая разрешающая способность (виброперемещения от 10 мкм), сильное затухание ультразвука в воздухе, зависимость от состояния атмосферы.

 Недостатками оптических методов являются сложность и высокая стоимость оборудования, жесткие требования к состоянию атмосферы (влажность, отсутствие конденсата и запыленности и т.п.), к качеству и к температуре поверхности исследуемого объекта.

Этих недостатков лишены интерференционные радиоволновые методы, основанные на зондировании объекта электромагнитными волнами СВЧ и КВЧ диапазонов. Они:
  • обладают высокой разрешающей способностью,
  • могут быть использованы в условиях высокой влажности воздуха,
  • плохой оптической видимости и высоких температур для объектов практически с любой поверхностью.

 В существующих СВЧ преобразователях используется амплитудный метод, т.е. измеряемый сигнал пропорционален амплитуде отраженного сигнала и, следовательно, амплитуде вибрации объекта. Однако, для получения абсолютного значения амплитуды вибрации необходимо выполнение сложных процедур калибровки (градуировки) при смене объекта и/или изменении расстояния до него, что резко ограничивает области их применения и не позволяет достичь точности контактных датчиков.

Разработанный бесконтактный радиоволновой вибродатчик “RVS-36P”, использует оригинальный фазовый интерференционный радиоволновой метод  (подана заявка на получения патента), в основе которого лежит зондирование вибрирующего объекта электромагнитными волнами СВЧ диапазона, прием и анализ фазы отраженных объектом волн. Закон фазовой модуляции φ(t) отраженного сигнала связан с законом плоскопараллельных колебаний D(t) отражающей поверхности вибрирующего объекта линейным соотношением:


где λ – длина волны зондирующего сигнала.

При помощи цифровой обработки вычисляются мгновенные значения фазы отраженного сигнала, которые содержат всю информация о параметрах движения объекта. Так как амплитуда отраженного сигнала непосредственно не участвует в расчете, то фазовый метод не требует выполнения сложных процедур калибровки (градуировки) при смене и/или изменении расстояния до исследуемого объекта и обеспечивает необходимую точность измерения.

Структура. Структурная схема радиоволнового интеллектуального вибродатчика “RVS-36P” приведена на рисунке:



ППМ содержит СВЧ генератор Г, рупорную антенну с линзой, которая одновременно является и приемной и передающей, и смеситель СМ, в котором осуществляется интерференция отраженного сигнала с опорным сигналом. На варакторный вход перестройки частоты генератора подается модулирующее напряжение с выхода ЦАП1. На выходе СМ при помощи полосового фильтра выделяется сигнал промежуточной частоты, несущий информацию о фазе сигнала и, следовательно, о параметрах вибрации. АЦП обеспечивает преобразование сигнала промежуточной частоты в цифровую форму и передачу его в ПЦОС. В ПЦОС производится математическая обработка сигналов и вычисление измеряемых параметров вибрации. Полученные значения передаются датчиком по цифровым и/или аналоговым интерфейсам в устройство управления и регистрации.

 Отличительной особенностью датчика является цифровая обработка сигнала непосредственно с выхода первичного преобразователя. Это гарантирует высокую точность и стабильность его характеристик во всех допустимых диапазонах измерений, а также низкую чувствительность к внешним помехам. Цифровая шина позволяет одновременно с данными для виброзащиты (СКЗ, размах) передавать данные для вибродиагностики (мгновенное значение сигнала). Цифровая обработка сигнала и возможность модернизации программного обеспечения, позволяют реализовать различные функции преобразования контролируемых величин, с дальнейшим совершенствованием характеристик и выполняемых функций датчика.Интеллектуальный датчик. Вибродатчик “RVS-36P” является интеллектуальным датчиком вибрации (ИД), который относится к новому поколению датчиков вибрации, предназначенных для непрерывного дистанционного контроля вибрации элементов конструкции газоперекачивающих и любых других агрегатов.

 Интеллектуальный датчик определяется стандартом IEEE - P1451 как датчик, который выполняет функции сверх необходимых для формирования правильного представления (отображения) измеряемой величины. К таким функциям относится не только измерение, нормализация и коррекция сигнала, но и самотестирование, а также цифровой интерфейс. Передача измеренной величины происходит по последовательному каналу связи (интерфейс RS-485, протокол Modbus-RTU) в цифровом коде.

Максимальная протяженность линии связи может достигать 1500 метров и зависит от количества датчиков в сети, типа применяемого кабеля и скорости передачи данных. Наличие модификаций с выходным сигналом 4…20 мА и 0…5 В позволяет использовать ИД в составе систем сбора информации с аналоговыми каналами или для замены аналоговых датчиков.

Системы на основе ИД позволяют осуществлять виброзащиту агрегата по уровню вибрации как в полосе частот, так и на гармониках основной частоты вращения вала (например, 0,5f; f; 2f; 3f). Применение ИД в АСУ ТП устраняет необходимость в АЦП на уровне контроллера, гальванической развязки на каждый канал, уменьшает количество проводных линий связи. Минимальные затраты на монтаж линий связи и отсутствие промежуточных аналого-цифровых преобразователей позволяет строить на базе ИД системы вибромониторинга с низкой стоимостью и в короткие сроки. Передача сигнала непосредственно в физических величинах (мкм, мм/с, м/с²) обеспечивает независимость метрологических характеристик канала измерения от внешних линий связи и устройств передачи данных. Отсутствие необходимости метрологической сертификации измерительного канала в составе АСУ ТП сокращает сроки разработки и дает дополнительный экономический эффект.