1 Sơ đồ tổng quan một hệ thống đo
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.15 MB, 69 trang )
3.1.2 i tng o
i tng o l nhng vt gõy ra dao ng trong quỏ trỡnh lm vic. Trong ni dung chn oỏn
rung, i tng o l cỏc mỏy múc, thit b sn xut, tớn hiu rung t cỏc b phn bờn trong mỏy
c truyn ra v mỏy, mỏy... Do ú, bng cỏc u o t trờn v v mỏy, ta cú th thu
c cỏc tớn hiu ny. Tuy nhiờn, v trớ t cỏc u o cú nh hng rt ln n chớnh xỏc ca
tớn hiu.
ổ lăn
cốc lót
Đầu đo 1
phơng dao động dọc trục
trục
nắp ổ
phơng dao động hớng
kính
Đầu đo 2
Hỡnh 3.2 Cỏc v trớ t ỳng ca u o trờn i tng o
Trong hỡnh 3.2, u o 1 c t trờn np v dựng o cỏc tớn hiu dao ng theo phng
dc trc cũn u o 2 c t phớa di cc lút v dựng o cỏc tớn hiu dao ng theo
phng hng kớnh. V trớ t cỏc u o 1 v 2 nh trờn hỡnh l ỳng cỏch, bo m cho tin
cy ca tớn hiu o c.
3.1.3 u o
u o cú nhiu loi vi nhiu chc nng o khỏc nhau nh:
- u o dch chuyn khụng tip xỳc
- u o vn tc dao ng
- u o dao ng xon ca trc
Tuy nhiờn, c s dng rng rói nht hin nay vn l u o gia tc dao ng s dng cm
bin piezo (cũn gi l gia tc k - accelerometer). Loi u o ny cú nhy cao, n nh, chu
c nhit ln, khi lng nh v c bit nú l dng c t phỏt, tc l khụng cn ti bt kỡ
30
mt ngun cung cp nng lng no hot ng. Cỏc tớn hiu mu vớ d c s dng trong
ỏn ny u c thu t u o gia tc, hỡnh 3.3.
Hỡnh 3.3: u o gia tc s dng cm bin piezo
Tõm ca u o gia tc l cỏc ming ỏp in, chỳng c lm t mt loi hp kim st t ó
c phõn cc nhõn to. Nhng ming ỏp in ny cú c tớnh l in tớch ca chỳng t l thun
vi bin dng. Trong s thit k ca u o gia tc, hỡnh 3.4, khi ton b u o rung ng
thỡ lũ xo cựng vi trng vt s to ra lc tỏc ng ln cc ming ỏp in. Khi o nhng rung
ng cú tn s thp hn tn s cng hng ca u o, gia tc ca cỏc ming ỏp in s tng
ng vi gia tc ca u o. Do ú, tớn hiu ti u ra s t l vi gia tc im o.
Lò xo
Trọng vật m
Miếng áp điện
Đế
Đầu ra
Hỡnh 3.4: S cu to u o gia tc
Vic chn v s dng u o gia tc phi cn c vo khong tn s, nhy, khi lng v
phm vi ng lc. Hỡnh 3.5 l th c tớnh ca mt u o gia tc kiu ỏp in. f0 l tn s
cng hng ca h trng vt - lũ xo.
31
Độ nhạy tương đối (dB)
30
f0: tần số cộng hởng
f0/3
20
10
0
Vùng tần số có ích
lg (f/f0)
-4
-3
-2
-1
0
1
12%
-10
Hỡnh 3.5: ng c tớnh tn s ca u o gia tc
Vic o lng thng c din ra trong vựng tn s cú ích (vựng tuyn tớnh ca ng c
tớnh), gii hn trờn l 1/3 tn s cng hng. Quy tc chung l sai s ca thnh phn dao ng
c o ti tn s ny phi bộ hn 12%. Nhng u o gia tc cú khi lng nh, tn s cng
hng ca chỳng vo khong 180 kHz cũn i vi nhng u o gia tc cú nhy cao thỡ tn
s cng hng li mc 20 - 30 kHz. Vi cựng mt loi vt liu ỏp in, nhy ca u o gia
tc l hm ng bin ca khi lng, do ú, tng nhy ca u o ng ngha vi tng khi
lng ca nú. Nhng iu ny li lm cho tn s cng hng gim xung, gim gii hn o ca
u o. Cỏc u o gia tc cú gii hn o ln thng cú kớch thc nh gn, khi lng bộ
nhng li cú nhy kộm. Thụng thng, khi lng ca u o khụng c vt quỏ 10% khi
lng ca vt m nú c gn lờn.
Phm vi ng lc ca u o gia tc cng cn phi c quan tõm khi mun o nhng giỏ tr
quỏ thp hoc quỏ cao so vi mc bỡnh thng. Gii hn trờn ca phm vi ng lc l sc bn
kt cu ca u o. Mt u o gia tc bỡnh thng cú th t bc nhy t 0 n 50 hay 100
km/s2 cũn vi nhng u o gia tc c thit k c bit, chuyờn dng o sc thỡ bc nhy
cú th l 1000 km/s2.
Ngoi ra, yu t mụi trng cng cú nh hng rt ln ti cỏc loi u o gia tc, c bit l
yu t nhit . Cỏc loi u o gia tc bỡnh thng cú th chu c nhit n 250 0C. Nhng
nu nhit cao hn, cỏc ming ỏp in s bt u mt phõn cc, lm gim nhy. Tuy
nhiờn, cng cú nhng u o gia tc c ch to c bit lm vic trong iu kin nhit
lờn ti 4000C.
32
3.2 C s lý thuyt chung
3.2.1 Cu trỳc ca tớn hiu dao ng
Tớn hiu dao ng o c núi chung gm nhiu thnh phn khỏc nhau. Khỏi nim thnh phn
õy c hiu trờn mt s phõn loi no ú:
- Theo tn s (VD: Thnh phn tn s quay, thnh phn tn s riờng...)
- Theo c im ca tớn hiu (VD: Tớn hiu ngn ngi, thnh phn tớn hiu ngu nhiờn, thnh
phn tớn hiu iu bin...)
- Theo ngun gõy rung: (VD: Thnh phn tớn hiu do mt cõn bng, thnh phn tớn hiu do
xung va chm,..)
Mt cỏch tng quỏt, cỏc thnh phn tớn hiu lin kt vi nhau theo cỏc cu trỳc sau:
a) Chng cht:
x(t)=x1(t) + x2(t)
b) Nhõn:
(superposition)
x(t) = x1(t) . x2(t)
(iu bin Modulation)
(iu bin Modulation)
c) Chp:
x(t) = x1(t)* x2(t) =
t
x1 ().x 2 (t )d
(Tớch chp - folding)
Trong ú ph bin nht l cu trỳc "chng cht". Dng ny l tuyn tớnh v cú th phõn tớch
bng cỏc phng phỏp gin n nh phõn tớch ph v lc s. Cu trỳc iu bin thng gp trong
cỏc tớn hiu o ti mỏy quay, hp s bỏnh rng v cú th ỏp dng k thut tỏch tớn hiu mang
(theo lý thuyt truyn tin) Demodulation. Cu trỳc chp mụ t mi quan h gia lc kớch ng ng truyn - phn hi v cú th phõn tớch bng mt s phng phỏp c bit: phng phỏp
Cepstrum.
3.2.2 Bin i Fourier (Fourier_ Transform)
c phỏt trin trờn nn tng lý thuyt chui Fourier do nh vt lý hc ngi Phỏp l Jean
Baptiste Joseph Fourier (1768 - 1830) tỡm ra. Theo lý thuyt ny, bt kỡ mt tớn hiu tun hon
no u cú th c khia trin thnh tng ca cỏc tớn hiu dao ng iu hũa n gin theo chui
Fourier.
a) Chui Fourier
Cho mt tớn hiu tun hon chu kỡ T cú dng x(t ) = x(t + T ), nh vy ta cú th phõn tớch x(t )
theo chui Fourier nh sau:
33
x(t ) = xk (t ) =
k =0
1
A0 + Ak cos(2 f k t + k )
2
k =1
Trong ú: fk = k.
(3.1)
1
T
(3.2)
Nu biu din (3.1) di dng phc: ei2fkt = cos(2fkt) + i.sin(2fkt)
x(t ) =
=
1
A0 + Re Ak .e i (2 f k t +k )
2
k =1
(
1
A0 + Re Z k .ei 2 fk t
=
2
k =1
(
)
)
vi Z k = Ak e ik (3.3)
x(t ) =
=
(3.3)
1
i 2 f t +
i 2 f t +
A0 Ak e ( k k ) e ( k k )
2 k =1
k =
Ak i (2 f k t +k )
.e
2
=
X
k =
n
Nh vy, so sỏnh (3.3) v (3.4) ta thy: X k =
.ei 2 f k
(3.4)
Z k Ak ik
= .e
2
2
T (3.2) f(-k) = -fk; A(-k) = Ak; (-k) = -k X . ( k ) = X k *
(3.4)
(3.5)
(3.6)
(*): l s phc liờn hp
th biu din Ak(fk) gi l ph biờn
k(fk) gi l ph pha (pha ban u)
(3.1)gi l chui Fourier thc 1 phớa
(3.3)gi l chui Fourier phc 1 phớa
(3.4)gi l chui Fourier phc 2 phớa
b. Bin i Fourier liờn tc
- Bin i Fourier biu din di dng phc:
F X ( t) = X ( f ) =
x(t) e
( i 2 ft )
dt
(3.7)
34
