南京航空航天大学
毕业设计（论文）开题报告
学 院 _____________________________
专 业 _____________________________
题 目 转子转速，机械振动性能的测试
学生姓名 ____________ 学号 ___________
毕设地点 _____________________________
指导教师 ____________ 职称 ___________
年 月 日
1. 结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写1500～2000字左右的文献综述：
一． 概述：
转速是电动机极为重要的一个状态参数， 在很多运动系统的测控中， 都需要对电机的转速进行测量， 速度测量的精度直接影响系统的控制情况， 它是关系测控效果的一个重要因素。不论是直流调速系统还是交 流调速系统， 只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。
机械振动是工业生产和 1 3常生活中常见的物 理现象。很多情况下 ，振动是有害的， 它的存在会影 响机器的正常运转 ，使机床的加工精度、精密仪器 的灵敏度下降， 严重的还会引起机器或建筑结构发 生毁坏。近年来 ，大功率、高速、高效的复杂设备越 来越普及 ，需要分析处理的振动问题越来越重要， 当前，一些复杂机械结构的动力学参数( 如阻尼、 固 有频率、 机械阻抗等) 的求解尚无法用理论公式正 确计算， 振动测试是研究和解决工程技术中复杂振 动动力学问题的最有效的、 必不可少的手段。
传感器是将被测量转化为与之有确定关系的，容易测量，传输或处理的另一种形式的量（大多为电量）的装置。传感器输出的电信号有电压，电流，频率，脉冲等不同形式，以满足信息的传输，处理，记录，显示等要求。
传感器是测量装置和控制系统的首要环节。如果没有精确可靠的传感器，那么，无论是信号转换或信息处理，或者最佳数据的显示和控制，都是不可能的。现代电子技术和电子计算机提供了极其完善的信息转换与处理手段，使检测与控制技术发展到崭新的阶段。但是如果没有各种精确可靠的传感器，把检测到的原始数据提供给计算机，计算机也就无法发挥其应有的作用。
在生产中，特别是自动化生产过程中，人们用各种传感器来监视和控制生产过程的各个参数，以便使生产过程处于最佳状态，得到最好质量的产品。
二．测量要素
1. 在电机的转速测量中， 影响测量精度的主要因素有两个： 一是采样点的多少， 采样点越多，速度测量结果越精确，尤其是对于低转速的测量。二是采样频率，采样频率越高，采样的数据就越准确。
2. 振动测量有两方面：
1）.结构或部件选定点上振动量级的测量与分析。包括振动强度，频谱以及更深入的分析。有助于人们了解被测件的振动状况和寻找振动源。
2）.结构或部件的振动特性的测量与分析，即用某一种激振力作用在被测件上，使之产生受破振动，同时测量出输入（激振量）和输出（被激物体的振动），并依次确定被测件的频域响应，通过模态分析确定其动力特性参数和固有频率，阻尼比和振型等。
振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数，称为振动三要素。
幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法来表示。
频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大 小，从而寻找振源，采取相应的措施。
相位：振动信号的相位信息十分重要，如利用相位关系确定共振点、测量振型、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。对于复杂振动的波形分析，各谐波的相位关系是不可缺少的。
在振动测量时，应合理选择测量参数，如振动位移是研究强度和变形的重要依据；振动加速度与作用力或载荷成正比，是研究动力强度和疲劳的重要依据；振动速度决定了噪声的高低，人对机械振动的敏感程度在很大频率范围内是由速度决定的。速度又与能量和功率有关，并决定动量的大小。
二． 测量方法
转子转速：
M法( 测频法 )
在规定的检测时间内， 检测光电脉冲发生器所产生的脉冲信号的个数来确定转速。虽然检测时间一定，但检测的起止时间具有随机性， 因此 M法测量转速在极端情况下会产生士 1 个转速脉冲的误差。当被测转速较高或电机转动一圈发出的转速脉冲信号的个数较大时， 才有较高的测量精度， 因此 M法适合于高速测量。
T法( 测周期法)
它是测量光电脉冲发生器所产生的相邻两个转速脉冲信号的时间来确定转速。相邻两个转速脉冲信号时间的测量是采用对已知高频脉冲信号进行计数来实现的。在极端情况下， 时间的测量会产生士 1 个高频脉冲周期， 因此 T法在被测转速较低( 相邻两个转速脉冲信号时间较大) 时， 才有较高的测量精度， 所以T法 适合于低速测量。
M／ T法( 频率， 周期法)
它是同时测量检测时间和在此检测时间内光电脉冲发生器所产生的转速脉冲信号的个数来确定转速。由于同时对两种脉冲信号进行计数， 因此只要“ 同时性” 处理得当， M／ T法在高速和低速时都具有较高的测速精度。
采用光电传感器测量
振动性能测量方法：
电阻应变计法测量
加速度计法测量
速度传感器法测量
加速度传感器法测量
四．传感器测量转子转速和振动性能：
采用光电传感器测量：
将反光纸贴在圆盘的侧面，调整光电传感器的位置，一般推荐把传感器探头放置在被测物体前2～3cm，并使其前面的红外光源对准反光纸，使在反光纸经过时传感器的探测指示灯亮，反光纸转过后探测指示灯不亮（必要时可调节传感器后部的敏感度电位器）。当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可知道转速n。
编写转速测量脚本，将传感器的信号将通过采集仪输入到计算机中。启动转子试验台，调节到一稳定转速，点击实验平台面板中的“开始”按钮进行测量，观察并记录得到的波形和转速值，改变电机转速，进行多次测量。
采用磁电传感器测量：
将磁电传感器安装在转子试验台上专用的传感器架上，使其探头对准测速用15齿齿轮的中部，调节探头与齿顶的距离，使测试距离为1mm。在已知发讯齿轮齿数的情况下，测得的传感器输出信号脉冲的频率就可以计算出测速齿轮的转速。如设齿轮齿数为N，转速为n，脉冲频率为f，则有：n=f/N 。
通常，转速的单位是转/分钟，所以要在上述公式的得数再乘以60，才能转速数据，即n=60×f/N。在使用60齿的发讯齿轮时，就可以得到一个简单的转速公式n=f。所以，就可以使用频率计测量转速。这就是在工业中转速测量中发讯齿轮多为60齿的原因。
编写转速测量脚本，将传感器的信号将通过采集仪输入到计算机中。启动转子试验台，调节到一稳定转速，点击实验平台面板中的“开始”按钮进行测量，观察并记录得到的波形和转速值，改变电机转速，进行多次测量。
振动测量：
对于多功能转子实验台底座的振动，可采用加速度传感器和速度传感器两种方式进行测量。将带有磁座的加速度和速度传感器放置在试验台的底座上，将传感器的输出接到变送器相应的端口，再将变送器输出的信号接到采集仪的相应通道，输入到计算机中。
在转子试验台的一个配重圆盘上拧上一个螺钉作为偏重质量块，启动转子试验台，调整到一个稳定的转速。观察并记录得到的振动信号的波形和频谱，比较加速度传感器和速度传感器所测得的振动信号的特点。改变转速后，振动的信号、频谱也会随之变化，观察并记录，与前面的记录进行比较可得到结果。 在转子试验台的配重圆盘上改变试重的大小和位置，进行多次测量，分析比较得到的结果。
4. 参考文献：
[1] 郑叔芳，吴晓琳. 机械工程测量学[M]. 北京：科学出版社，1999.
[2].机械工程测试原理与技术
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…………（期刊格式忘记）
3. 毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：
本毕业设计的主要内容是传感器在振动、机械转速中的应用的探讨：
利用现有的德普施科技公司的 DRZZS-A 型多功能转子试验台进行转子转速的测量、振动性能的测试：
1. 利用光电传感器进行转速测量。
2. 利用磁电传感器进行转速测量。
3. 利用速度传感器进行振动性能测试。
4. 利用加速度传感器进行振动性能测试。
在DRVI3.0软件当中得出相应的数据输出，对数据进行有效的分析。在光电传感器测量的转速和磁电传感器测量的转速进行比较分析，分析产生差异的原因，和外界对与测量的影响分析。
在速度传感器测量的振动数据和加速度测量的振动数据比较分析，分析产生差异原因和外界对于测量的影响分析。
指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：
指导教师签字: 年 月 日
系审查意见：
系主任签字： 年 月 日
说明： 开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，
此报告应在导师指导下，由学生填写，经导师签署意见及系审查后生效。
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2010年9月4日：