[发明专利]动平衡分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种动平衡分析装置，尤其涉及一种对各种主轴、大型转台等振动测试分析的便携动平衡检测装置。

背景技术

常用机械中包含着大量的作旋转运动的零部件，例如各种传动轴、主轴、转台和电动机等，统称为回转体。在理想的情况下回转体旋转时与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的，这样的回转体是平衡的回转体。但工程中的各种回转体，由于材质不均匀或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，甚至设计时就具有非对称的几何形状等多种因素，使得回转体在旋转时，其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上，引起振动，振动的幅度将和物体的角速度、物体的不均衡点的有效质量、有效半径、以及支撑物的刚度有关，产生了噪音，加速轴承磨损，运行不稳等，严重影响设备的使用寿命、安全性和设备的精度，严重时能造成破坏性事故。为此，必须对回转体进行平衡分析和补偿，使其达到允许的平衡精度等级，或使产生的机械振动幅度降在允许的范围内。

国产动平衡检测和振动分析设备的数字化、智能化、集成化还是很低的，随着人们对动平衡检测和振动分析设备的应用越来越广泛深入的了解和越来越大的需求，学习国外的先进技术，大力开发智能动平衡检测和振动分析专用芯片，赶上世界先进水平，大力发展动平衡检测和振动分析专用芯片在各个领域内的应用己成为国内动平衡分析设备发展的方向和必然趋势。

另外，在工程应用上，多数的动平衡测量系统的工作环境比较恶劣，周围存在很多其他设备，电磁干扰和机械干扰可能同时存在，所以对测量系统的抗干扰性等要求更高。所以提高系统集成度，减小系统复杂度，提高系统运算能力，对现有测试系统的改造势在必行。国外的一些厂商提供的现场动平衡检测设备一般都采用加速度传感器和转速传感器的方法，这样不仅成本高，而且在某些场合操作不方便，所以一种根据实际机械设备的特性，而研制一种适于在数控系统中应用，进行实时的动平衡监测的检测系统，是十分必要的。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种利用根据机械体在运行时往往是复合的特征反映，即在机械上所有的振动都将是一个相互耦合的关系的特点基础上，通过采用快速傅立叶变换(FFT)可以精确地对特征频率进行提纯，得到需要分析的某个特征频率的幅值和相位从而进行平衡分析的动平衡分析装置。本发明采用的技术手段如下：

一种动平衡分析装置，包括前端信号处理单元，用于将采集到的模拟量信号即电机不平衡旋转造成振动信号转换成数字量；

其特征在于还包括：

FIFO，用于对外部输入电机不平衡旋转造成振动信号的数字量进行缓冲；

控制单元，用于产生读地址、写地址、使能信号以及各个相关模块的启动信号和控制信号；

双端口RAM储存单元，用于对外部输入的原始数据进行缓存，以及用来暂存经过蝶形运算后的中间数据；

显示单元，用于对数据处理单元传送过来的数据处理单元传送过来的振动信息和补偿信息的数据进行显示；

FFT处理器，利用傅立叶变换对由于电机不平衡旋转造成振动信号的频率进行提纯，将电机转速对应的频率转换成回转体不平衡旋转导致振动特征频率的幅值和相位；

数据处理单元，用于对FFT处理后的复域数据进行求模值运算和相位计算，通过振动的模值和偏心点质量的关系对动平衡振动数据进行分析，输出补偿的质量和相对位置；

所述外部输入的电机不平衡旋转造成振动信号经前端信号处理单元处理后发送到与其连接的FIFO中；所述FFT处理器同FIFO相连接，在对电机不平衡旋转造成振动信号进行频率的幅值和相位转换过程中将处理的中间数据和原始数据储存在于其连接的双端口RAM储存单元中；所述数据处理单元同双端口RAM存储单元相连接，通过计算获取输出补偿的质量和相对位置后发送于其连接的显示单元上进行显示；所述控制单元分别同前端信号处理单元、FFT处理器、双端口RAM存储单元以及数据处理单元相连接用于读地址、写地址、使能信号以及各个相关模块的启动控制。

所述FFT处理器包括地址控制模块、蝶形运算单元、旋转因子表存储单元和倒序模块；

所述地址控制模块，用于产生使能信号、旋转因子表查找地址以及双端口RAM储存单元的读写地址，并对各单元的时序进行控制；

所述蝶形运算单元，用于对存储双端口RAM储存单元的电机不平衡旋转造成振动信号进行蝶形运算；

所述旋转因子表存储单元，用于存储蝶形运算单元所需的旋转因子，其中N为采样点数，P为旋转因子指数；