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    正確檢測軸承振動噪聲解決辦法
    作者:廣州依納  發表時間:2013-03-04  點擊:91
    軸承振動噪音檢測,是對一種軸承產品是否合格的重要依據,如何得到精確的數據,成為一個難題,提供一些簡要的方法,相信對檢測軸承振動噪聲有一定的幫助。 在軸承生產行業中,軸承振動噪聲的峰值檢測是一項重要的指標。以往,該檢測都是采用傳統的模擬電路方法,很難做到1:1地捕捉和保持較窄的隨機波形的最大正峰值。本文敘述了基于Verilog-HDL與高速A/D轉換器相結合所實現的快速軸承噪聲檢測方法。1 振動噪聲電壓峰值檢測方案的確定1.1 軸承振動噪聲的產生及檢測軸承振動噪聲電壓峰值檢測系統的示意圖。由于加工設備、技術、環境等因素的影響,生產的軸承都程度不同地帶有傷疤。圖1中,假設某待測軸承有一處傷疤。由于傷痕的存在,軸承在轉動過程中,傷疤將與滾珠產生摩擦,從而表現在軸承整個產生微小的振動。這一振動通過加速度傳感器輸出電壓信號,經電荷放大器、峰值檢測后,即后得到振動噪聲的峰值電壓。圖2給出了在有傷疤情況下的傳感器輸出電壓波形。1.2 模擬式的峰值電壓保持電路  以往的軸承振動噪聲峰值電壓檢測,均采用了模擬式的峰值電壓檢測法。圖3示出了由采樣保持電路LF398H構成的該類檢測電路。當噪聲電壓到來后,采樣信號跟隨模擬信號電壓到峰值處,之后采樣脈沖消失,電路處于保持狀態。保持電容C上即存儲了模擬信號的峰值電壓Vm。要想較快地跟隨輸入電壓Vin的變化,保持電容C的容量就應相對減??;而C的相對減小,又會導致在保持電壓期間,輸出電壓Vout的下降速率加快。這兩者相互矛盾,從而使這種電路難以達到較高的性能。1.3 數字式的峰值電壓檢測模擬式的峰值檢測電路不易做到高速采樣。采橋保持電路經長期使用后,多方面的性能會發生明顯變化,且不易批量化生產;而由數字電路組成的系統可以做到結構簡單、調試方便,長期使用不會導致系統性能指標的下降。圖4是一種數字式的峰值檢測系統的組成方案。它由A/D轉換部分和數字電壓的峰值檢測部分組成,接口電路內含微處理器,負責與微機進行數據通信和接收來自微機的控制信號,并控制檢測系統的工作。根據應用對象的不同,A/D轉換器的采樣速率可高達上百Msps[1],并可自帶采樣保持電路。與A/D轉換器相接的數字電壓峰值檢測電路可采用FPGA,其工作速度也中達上百Msps。因此,在信號的處理速度方面兩者都是優于傳統的模擬電路方式的。 2 基于Verilog-HDL的峰值電壓檢測方案2.1 邏輯功能的設計給出了數字電壓峰值檢測框圖。圖中除了A/D轉換器外,虛線部分所示均為FPGA組成的功能模塊。其功能由Verilog-HDL(HDL:硬件描述語言)來實現[2]。工作原理如下:由A/D轉換器取得的數字電壓送入數據緩沖模塊GET_DATA,GET_DATA中的數據與來自數據存儲模塊DATA_MEM中的數據都送入數據比較模塊DATA_COMP進行比較。如果X端的數據大于Y端的數據,比較標志模塊產生標志信號,同時該信號將X端的數據打入數據存儲模塊DATA_MEM中(系統復位后,DATA_MEM中的數據為最小值0),進而實現了保持2個數據中較大的一個功能。當振動噪聲電壓經A/D轉換器轉換成數字電壓后,數據存儲模塊便依A/D轉換的次數做相應次的比較,最終將噪聲電壓的峰并保持下來。VDOUT為數字式的峰值輸出電壓。邏輯功能框圖還不能方便地用Verilog-HDL來描述。為此將其進一步細化為圖6所示的形式。圖6中虛線框內的功能由XC9572(Xilinx公司的產品)實現。圖6中,Vin為模擬電壓的輸入,VDOUT為數字峰值電壓的輸出,VDOUT、RB1、RB21均與接口電路相接,RB1、RB2受微機的控制。2.2 時序圖按照軸承檢測的工藝,當系統復位RB2、啟動脈沖RB1到來后,經0.7s的延時,便產生1個寬度為1s的門脈沖G_P。在此期間,A/D轉換器連續轉換的數據送入數據緩沖器GET_DATA,之后進行數字信號的峰值檢測和保持。A/D轉換器在此采用MAX120。該轉換器的分辨率為12bit,轉換時間為1.6μs。2.3 邏輯仿真。在硬件電路實現之前,用Verilog-HDL對圖6所示的邏輯電路進行了仿真,圖8即為仿真結果。從仿真結果中可以看出,系統復位后,D_OUT(VDOUT)輸出為0,在1s門脈沖G_P有效期間,GET_DATA接收時鐘GET_DATA_CLK。此間來自A/D轉換器的數字電壓(分別為FROM_ADC=10、15、18、17、4、6、2)相繼輸入至GET_DATA。由于這期間的最大值為FROM_ADC=18,故有D_OUT=18。在門脈沖G_P無效期間,即使有數據FROM_ADC=11輸入,仍有D_OUT=0。寧波軸承有限公司總機電話:0574-87223344 87222434 87220319 87220519 銷售電話:0574-87220315 87222422(直撥)87222434 87223344 87220319 87220519(轉分機)采購部電話:0574-87221977傳真:0574-87223781地址:寧波市麗園北路1728號--1736號E-mail:web@bearing.com網址:www.bearing.com www..com 特種非標軸承網: www.fbearing.com
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