設備故障診斷信號采集的方法
對于設備故障的診斷要達到客觀的判斷就必須依靠可靠的信息資源來支持。因此我們就需要學習掌握診斷技術中的信號采集、處理與分析技術。
換句話說對于機械設備的故障診斷來講是否采集到最準確的信號是對設備進行準確診斷的前提在我們對設備進行監測診斷之前選用診斷方法的同時確定相匹配的信息采集方法和類型是搞好設備診斷的第一個關鍵步驟。
信號的采集一般包括選擇什么樣的信號在設備的什么部位采集和使用什么樣的采集工具以及采集周期等等內容。對于不同性質的信號有不同的采集方法下面對一些信號采集方法作一簡單介紹。
㈠振動信號的采集
對于振動診斷技術來講把振動定義為：物體或某種狀態隨時間往復變化的現象。因此是隨時間往復變化的信號都可以看作振動信號對于設備運行中的振動信號主要指力學方面的狀態變化。
比如位移、速度、加速度、轉速、應力、應變力、扭矩等等。信號采集的工具主要是各種傳感器，對應上述各種信號有位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、轉速儀、力傳感器、應復電、掃矩儀等等。由傳感器采集的信號經過放大記錄在磁帶、記錄紙或照片上以及其它方式上然后再進行數據處理。
現在由于設備診斷儀器的智化發展能夠將信號采集處理分析于一體從信號的采集處理的效率和準確性都有了大幅度甚至是質的提高。但是不論怎樣的診斷儀器或裝置傳感器安放的位置對于設備故障診斷的準確性有非常重要的影響需要經過認真地理論分析和實驗探索才能確定。
㈡鐵譜分析中的油樣采集
鐵銹分析是對設備摩擦磨損情況的診斷分析以此來判斷是正常還是非正常磨損因此鐵譜分析所需的油樣采集有較高的要求。鐵譜分析常用的儀器有直讀式分析式和旋轉式鐵譜儀還有磁塞、光譜分析儀等等。
油樣采集方法以分析式鐵譜儀為例其做法是從設備潤滑油中含磨粒最有代表性的潤滑油箱的部位采集油樣把油樣拿回實驗室放入鐵譜儀的油樣槽中然后再把油液按一定的嚴格的操作步驟稀釋后放在譜片上在高強度的磁場作用下磨粒按粒度大小分開、沉淀根據對磨粒沉淀分布情況的分析再用光學或電子顯微鏡觀察磨粒的形和色澤這就會給我們提供了磨粒的數量、粒度、形態和成分這樣一些信息通過鐵譜分析就可以判斷出設備零件的磨損程度。鐵譜分析相對比較便宜但是它對于非磁性材料不夠靈敏它適用于10—50υm的磨粒。
磁塞檢測技術的基本原理是把磁塞插入潤滑系統的管道內搜集潤滑油的殘粒進行對比分析從殘粒的大小、形狀和數量來判斷設備零件的磨損狀態。
㈢溫度信號的采集
溫度信號采集有一般溫度測量技術和紅外信號采集技術。
一般溫度測量技術有常用的各種溫度計、熱電渦溫度傳感器和其它熱敏元件等。溫度測量有直接記錄和遙測技術有自動紙帶記錄和計算機存貯、讀出及打印系統。
紅外信號采集技術是根據紅外光譜輻射原理制成的紅外探測器它能很靈敏地把輻射信號轉變成人可以識別的信號由于紅外輻射可以產生熱效應和充電效應因此目前的紅外探測器有熱敏探測器和光學探測器口紅外溫度檢測一般用紅外探測器檢測溫度時不接觸物體不影響被測的溫度場測溫速度迅速、靈敏測溫范圍較寬。這種紅外溫度檢測技術已被廣泛應用于鐵路機車車輛軸溫不停車檢測電氣控制系統元器件及觸點連接點檢測以及其它設備傳動部位的檢測診斷。
熱象診斷信號采集由于紅外光譜人眼看不見。因此采用紅外成像技術變不可見的紅外光譜為可見光譜把紅外輻射轉換成可見光而顯示出來這一技術使得對溫度信號的采集通過圖象直接顯示出來所以這種熱像診斷信號采集方法在一些設備的診斷中是非常有用的口紅外缺陷檢查紅外技術可以用于設備診斷中對于缺陷檢查在設備簡單、使用方便、探查準確上比X射線和超聲波探傷更為優越。它可用于對設備零部件、結構和焊縫的缺陷探查。探查可分為主動紅外探查和被動紅外探查。
㈣聲信號的采集
根據不同的聲學診斷技術可把聲信號的采集分為聲和噪聲診斷的信號采集、超聲波信號的采集和聲發射信號采集三種方法。
聲和噪聲診斷的信號采集信號的采集方法與振動診斷信號的采集方法類似只是傳感器不同傳感器的安放位置也要根據聲學原理和經過實驗來確定。常用的方法還有用耳朵直接聽和用螺絲刀或電子聽診器聽等等。
超聲波信號采集方法是用超聲波探頭來接受人工發射的超聲波檢測信號它有用一個探頭發射同時接收反射回來的超聲．波的回波脈沖法；有用一個探頭發射超聲波另一個探頭接受超聲波的穿透傳輸法；還有利用超聲波共振來判別被測物體的厚度的共振測量法等等。
聲發射信號采集它使用聲發射信號采集裝置包括用作捕捉聲發射信號的高靈敏度壓電換能器（傳感器）、前置放大器、寬帶適闊放大器和脈沖分析儀。
㈤其它設備診斷技術的信號采集方法
用光學儀器直接采集信號的方法有人觀察法，超聲探傷儀光學顯微鏡內孔檢測儀（透鏡式或纖維式）全息照相電子顯微鏡斷口分析染料滲透技術輻射照相包括X射線、Y射線、中子等等。
用光譜檢測儀采集信號的方法有化學分析電子光譜學方法和電子自旋共振光譜學方法。
光纖信號采集方法是由光導纖維束制成的位移傳感器由導光光纖束和接受光纖束組成可以安裝到設備內部測取振動時的位移信息特別適用于滾動軸承內外圈表面損傷的檢測光線由導光光纖束經過傳感器端面射向軸承座圈表面反射回來由接受光纖束接收經過光電元件變為電壓信號輸出當傳感器端面與座圈表面間距離改變時導光束照射在座圈表面的面積也變化輸出電壓信號也隨之變化。這種傳感器靈敏度高便于安裝。
⒈腐蝕信號的采集
當設備及零部件的腐蝕以電化學過程進行時可直接從腐蝕產生的特殊電流進行識別也就是檢測這個特殊電流。另外還可以用電阻檢測腐蝕計和腐蝕率檢測器進行腐蝕信號采集。
⒉泄漏信號的采集
這些采集方法包括對于設備部件或結構容器可以用吸氣法或氣罩法使用泄漏傳感器檢驗試管測試器即化學反應的方法熱傳導率測試器方法，充氣測試泄漏檢查技術方法超聲波傳感器泄漏測試、脈沖激振加超聲波探測診斷管道泄漏技術的方法氣體污染監測技術也可用于泄漏檢測另外還有擴散式紅外線氣體分析器也可以用于漏氣檢測口
⒊水質監測信號采集
鍋爐給水和內燃機等設備的冷卻系統中的水質監測可用以下傳感器來采集信號有溶解氧傳感器pH值傳感器導電參數傳感器選通離子傳感器混濁度計以及其它水質監測手段。
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