锁相技术在时域平均分析中的应用(1)

、
时 域 平 均 分析 克服 了领 域 分 析 中边 带难 以 识 别 对 弱 信 号反 映 不 灵 敏 的 特 点 能有 效诊 断 出齿 轮 的 微 小 局部 故障 但 这 种 分 析 方 法是 在 对 齿 轮振 动 信 号 作同 步 平 均 的基 础 上 完成 的 平 均 的 精 度 直 接 影 响到 分 析 的 准确 度 因 此 在 测 取齿 轮 振动 信号 的同 时 拾 取作 为同步 触 发的 时 标脉 冲和 离散采 样 的 时 钟 信 号是
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锁 相技 术 理 论 分 析
锁相就 是 相位 同 步 的 自动控 制 实 现 两 个 信号相 位 % 同 步的 自动控 制 系统称 锁相 环 路伊, , 锁相 环 路 为什 么 能 够进 行 相 位 跟 踪 实 现 输 出 与 输人 信号 同 步 呢 Β 因 为 它是 一 个相 位误 差 的 负反馈 控 制系统 一 个最 基 本 的 锁 相环 路 由鉴 相 器口< 环 路 滤 波 器 伍 Χ 压控振 荡器 7 Δ Ε % % % > % 6 75 为输 出 组成 如 图 ∀ 所示 图 中 玫 5 为输 人 信 号 % 信号 以Ε 与 以Ε 为 误 差 电 压信 号 鉴 相 器 比较系 统 输人 信号 , 5 与 输 出 信号 价7 之 间 7 % % 5 一 个对 应于 两信 号相位 差 的 误差 电压 的相位 产 生 % 以5 经环 路滤 波 器 滤 波 后 得 到一 个 去 除 了 高频 分量 和 噪声 干 扰的 误差 电压 以 Ε 以此 电压 去 调 整 压 控 振荡 器
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第∃ 期
曾其 勇
Λ
锁 相技 术 在 时 域 平 均 分 析 中 的 应 用
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之 波 分量 习动 恤 这 表 明两 齿 轮发 生 严 重磨 损 故 障 不 同 的 是 平 均 响应 谱 图 = 消 除 了与时 标周 期 无 关 的 分 ς 量 而 有 关 的 啮 合 频率 分 量 则 得 到 加 强 谱 峰 更 突 出 此外 图 = 中 遥 ∗ 魂 分 量 淹没 在 噪 声 之 中 而 从 图 加 加 ς = 中却 看 得 非 常 清楚
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锁 相 环路 框 图
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收 稿 日期
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作者
曾其 勇
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男
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年生
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硕士
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讲师
第
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期
曾其 勇
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锁 相 技 术 在时 域 平 均分 析 中的 应 用
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两 幅 图的 频 谱 结 构 基本 相 同 图 中 谱 峰 最 高处 频 率 为 . . ) / 0 对 应齿 轮 与 Ρ = Μ Γ 与 Ρ Ρ 二 : 啮 合 频 < ( ) 九 Ρ Γ Τ + 图 中 还 可 看到 两 齿轮 啮 合 频 率 基 波 加 及其 三 次 四 次 谐 率 的 二 次 谐 波 功 Σ齿 轮 的 转 速 为 Γ ∗ ∗ ) Ο ? > Β
一 般 功率 谱
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谱图用
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辽 宁 工 程 技 术 犬 学学 报
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长科学 版 %
书
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一 月双 踪 示 波器
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电荷放 大 器
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后 续处
理电 路
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测 试 系统 原 理 框 图
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例 诊 断时
并取 得 满 意的 结 果
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引
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言
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均
时 域平 均 方 法 是 以 一 定 的 时 标周 期 去 截 取 信号 然 后 将 所截 得 的 信 号 段离 散 采 样 后 对 应 点相 加 求 平 这 样 可 消 除 与 时标 周 期 无关 的 信 号 分 量 平 均 后 信 噪 比 提 高 了 了 倍 7其 中 Α 为 平 均 次 数 % ! 丽
曾其 勇
7 南 工业 学 院 安 徽 淮
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摘
要
分 析 了 锁相 技 术 的 基 本工 作 原 理 作 为 时 城 平均 处 理的 外 采样 时 钟 锁 相 ? 同步 ? 时城 平 均
、
,
剖 析了 锁相 环路 工 作 时 的 两 个 基 本 过 程
可 消 除 转 速不 均 的 影 响
,
将 该 项技 术 运用 于 一 齿 轮 箱 中 齿 轮 故障 的 实
电晶 体加 速 度传 感器 在 齿轮 箱 轴承 座上 提取 振动信 号
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经
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Τ ∀ 电荷 放 大器 放 大 后 送人
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高精度 信号 分析 仪 做 时域平 均 处 理 同时 用位 移传 感器 拾取 一
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个 与转速 同步 的 时标脉 冲送人 信号 分析 仪进行 外触 发采 样 并且在 触 发 的 每个 周 期 内 通 过 锁相环 路及 后
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代表 回路 的 瞬 时 频 差 ? 第二 项是 压控 振荡器 受 误 差 电压 控
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制 而产 生 的 频 率变化
称 控 制频差
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瞬时 频差 与 控 制 频差 之和 总 是 等 于 固 有 频 差
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Θ ! ≅Υ 和 为 看 清 调 制 效 应 和 低 频 分 量 分别 以 ; > ≅ Υ 为 中心 频 率 儿 把 平 均 响 应谱 放 大 ∃ 倍得 细 化 功 图 ∴ 和 图 Θ 所 示 7为 节 省 篇 幅 图 Θ 仅 绘 出 轨 迹 % 率谱如
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: 中 光 标处 谱 峰 频率 = ; ≅ Υ 即两 齿 轮 啮 合频 率 的 二 次 谐 波 7细 化 后 频 率 分 辩 力 提 高 % 在 其两 侧 可 清楚 地 看 到 由于 调 制效 应 而 对 称 分布 的边 频 带 系 边 带 间 隔 、 7调 制 频 率 %为 ; = ≅ Υ > 对 应齿 轮 β 的 轴 频 从 图 Θ 中 Υ 也 可 看 到 频 率 为 加 = = ≅ 的 谱 峰 7光标 处 % 这 表 明 相 啮 合 齿 轮 且 以 小 齿 轮 ; 更 为 严重 图