基于加速度传感器的电机振动测量解读
电机震动的测量方法
电机震动的测量方法电机在运行中会产生震动，大部分的电机震动都是正常的，但是如果震动过大，就会影响电机的正常运行，甚至会使得电机出现故障，对于电机的震动，我们可以通过测量来判断其是否正常，本文将介绍几种电机震动的测量方法。
1. 加速度传感器测量法加速度传感器是一种常用的测量电机震动的设备，其通过检测电机震动产生的加速度信号来确定电机的震动情况。
加速度传感器可以将震动信号转换成电信号并输出，通常输出的是有效值（RMS）或峰值（Peak），通过这些值可以判断电机的震动是否超过了允许范围。
加速度传感器需要放置在电机的震动部位，如轴承、齿轮等处，通常可以用磁力吸盘将其固定在电机上进行测量。
由于加速度传感器的信号是模拟信号，需要通过信号处理器进行处理，最终输出数字量。
2. 振动计测量法振动计也是一种测量电机震动的设备，其原理是通过检测电机震动产生的位移信号来确定电机的震动情况。
振动计通常使用加速度传感器作为传感器，将位移信号转换成电信号并输出。
振动计需要在电机振动触点的位置放置传感器，如轴承、齿轮等处，也可以将其放置在电机的表面进行测量。
振动计可以直接输出数字量，并可以通过软件进行数据处理和分析。
3. 光电测振仪测量法光电测振仪是一种非接触测量电机震动的设备，其主要原理是通过激光检测电机表面的位移信号来确定电机的振动情况。
光电测振仪通常使用激光测距传感器作为传感器，将位移信号转换成电信号并输出。
光电测振仪可以不需要接触电机，通过激光在电机表面进行检测，因此不会对电机产生影响。
光电测振仪可以直接输出数字量，并可以通过软件进行数据处理和分析。
4. 声音测量法声音测量法是一种间接测量电机震动的方法，其主要原理是通过检测电机在运行时产生的声音信号来判断电机的震动情况。
声音测量法通常使用麦克风作为传感器，将声音信号转换成电信号并输出。
声音测量法需要在靠近电机的位置放置麦克风，通常需要比其他测量方法更加接近电机。
声音测量法对环境和背景噪音比较敏感，因此需要在安静环境下进行测量。
加速度传感器测振动位移
加速度传感器测振动速度与位移方案1. 测量方法（基本原理）设加速度传感器测量振动所得的加速度为：()a t （单位：m/s 2） 对加速度积分一次可得速率： 11()()[]2Ni i i a a v t a t dt t -=+==∆∑⎰ (单位：m/s) 对速率信号积分一次可得位移：11()()[]2N i i i v v s t v t dt t -=+==∆∑⎰ (单位：m) 其中：()a t 为连续时域加速度波形()v t 为连续时域速率波形 ()s t 为连续位移波形 i a 为i 时刻的加速度采样值 i v 为i 时刻的速率值0a =0；0v =0t ∆为两次采样之间的时间差2. 主要误差分析误差主要存在以下几个方面： 1）零点漂移所带来的积分误差由于加速度传感器的输出存在固定的零点漂移。
即当加速度为0g 时传感器输出并不一定为0，而是一个非零输出error A 。
传感器的输出值为：()a t +error A 。
对error A 二次积分会产生积分累计效应。
2）积分的初始值所带来的积分误差0a 和0v 的值并不为零，同样会产生积分累计效应。
3）高频噪声信号所带来的误差高频噪声信号会对瞬时位移值测量精度带来影响，但积分值能相互抵销而不会带来累计。
3. 解决办法1）零点漂移和积分初始值不为零可以加高通滤波器的方法滤除。
2）高频噪声信号的影响并不大，为了达到更高的精度，可以加一个低通滤波器。
选择高通滤波器和低通滤波器合理的截至频率，可以得到较理想的结果。
（注：高通滤波即去除直流分量；低通滤波即平滑滤波算法）。
4. 仿真研究4.1 问题的前提背景1.本课题研究的对象是桥梁振动的加速度()a t ，速度()v t 和位移()s t ，可以认为桥梁的加速度，速度，位移的总和为0。
即：0()0a t dt ∞=⎰0()0v t dt ∞=⎰()0s t dt ∞=⎰其离散表达式为：00()Ni i a N ===∞∑0()Nii vN ===∞∑0()Nii sN ===∞∑2.加速度传感器测量值存在误差，它主要是在零点漂移和测量噪声两个方面。
加速度传感器振动测量实验总结
加速度传感器振动测量实验总结一、实验目的本实验旨在通过使用加速度传感器来测量不同振动情况下的加速度，并分析其特性。
二、实验原理加速度传感器是一种用于测量物体在运动过程中加速度的传感器。
其工作原理基于牛顿第二定律，即F=ma，其中F表示物体所受到的力，m表示物体的质量，a表示物体所受到的加速度。
通过测量物体所受到的力和质量，可以得出物体所受到的加速度。
三、实验步骤1. 连接电路：将加速度传感器与数据采集卡连接，并将数据采集卡连接至计算机。
2. 安装软件：安装并打开LabVIEW软件。
3. 编写程序：编写程序以读取和显示传感器输出数据。
4. 进行振动测试：将传感器固定在不同振动源上进行测试，并记录数据。
5. 分析数据：使用LabVIEW软件分析数据并绘制图表。
四、实验结果及分析通过对不同振动源进行测试，得出了相应的加速度数据。
根据图表可以看出，在不同频率下，振幅对应的加速度值也有所不同。
此外，在相同频率下，不同振幅下的加速度值也有所不同。
这表明振动源的频率和振幅对加速度传感器的输出有着重要影响。
五、实验结论本实验通过使用加速度传感器来测量不同振动情况下的加速度，并分析其特性。
结果表明，振动源的频率和振幅对加速度传感器的输出有着重要影响。
此外，通过对数据的分析可以得出更深入的结论，从而为工程应用提供参考。
六、实验注意事项1. 实验时应注意安全，避免发生意外事故。
2. 实验前应检查设备是否正常工作。
3. 实验中应仔细记录数据并进行分析。
4. 实验后应及时清理设备并妥善保存数据。
电机振动测试方法
电机振动测试方法电机振动测试是对电机性能进行评估和监测的重要手段，通过振动测试可以了解电机的运行状态、故障特征以及性能指标，为电机的维护和保养提供重要依据。
本文将介绍电机振动测试的方法和步骤，帮助读者更好地了解电机振动测试的要点和技巧。
一、设备准备。
进行电机振动测试首先需要准备相应的设备，包括振动测试仪、加速度传感器、数据采集器等。
振动测试仪是用于测量电机振动信号的仪器，而加速度传感器则是用于将振动信号转换为电信号，数据采集器则用于采集和记录振动信号的数据。
在进行振动测试前，需要确保这些设备的正常运行和准确性。
二、测试点选择。
在进行电机振动测试时，需要根据实际情况选择合适的测试点。
一般来说，可以选择电机壳体、轴承座、风扇叶片等位置作为测试点，以全面了解电机的振动情况。
同时，还需要考虑测试点的安全性和可操作性，确保在测试过程中不会对设备和人员造成损害。
三、测试参数设置。
在进行电机振动测试前，需要对测试参数进行设置。
包括采样频率、测量范围、滤波器类型等参数的设置，这些参数的选择将直接影响到测试结果的准确性和可靠性。
在设置参数时，需要根据电机的实际情况和测试需求进行调整，以确保测试结果能够反映电机的真实运行状态。
四、测试步骤。
进行电机振动测试时，需要按照一定的步骤进行操作。
首先是安装加速度传感器，将传感器安装在选定的测试点上，并确保安装牢固和位置准确。
然后是连接数据采集器和振动测试仪，进行参数设置和校准。
接下来是启动电机，进行振动测试，并记录测试数据。
最后是对测试数据进行分析和评估，得出相应的结论和建议。
五、数据分析。
在完成电机振动测试后，需要对测试数据进行分析和评估。
通过对振动信号的频谱分析、时域分析等方法，可以了解电机的振动特征、频率分布、幅值大小等信息，从而判断电机的运行状态和存在的问题。
通过数据分析，可以及时发现电机的故障和隐患，为后续的维护和保养工作提供参考依据。
六、结论与建议。
最后，根据电机振动测试的结果，可以得出相应的结论和建议。
加速度传感器振动测量实验3页
加速度传感器振动测量实验3页实验目的：1.了解加速度传感器的原理和使用方法；2.掌握利用加速度传感器进行振动测量的基本方法和技巧；3.通过实验测量，理解和验证振动信号的基本参数和特性。
仪器设备：1.加速度传感器2.数据采集卡3.计算机4.振动发生器5.电缆和连接器实验原理：加速度信号可以用来测量物体的振动运动状态。
基于牛顿第二定律，物体的加速度与所受的外力成正比，因此可以通过测量物体受到的加速度信号来反推其所受的外力信号，从而了解其振动状态。
加速度传感器是一种常用的测量振动信号的传感器，它可以通过对物体运动状态的微小变化进行测量，进而反推出物体受到的外力信号。
加速度传感器中通常采用压电效应进行测量，即物体受到外力时会产生微小的形变，从而在压电材料上产生电势差，通过这个电势差就可以测量出物体所受的加速度信号。
在进行加速度传感器测量时，需要注意一些基本原则：1.测量前要校准传感器，确保其输出信号的稳定和准确；2.传感器的安装位置和方向应该固定，并在进行测量前进行校准；3.测量时应注意消除环境干扰信号，保证测量结果的准确性。
实验步骤：1.将加速度传感器与信号采集卡连接起来，连接电缆和连接器，并将信号采集卡插入计算机中。
2.将振动发生器与被测物体连接起来，设置合适的振动参数，启动振动发生器。
3.使用计算机软件进行数据采集和测量。
4.根据测量结果，分析得出被测物体的振动特性和参数，如振幅、频率、周期等。
注意事项：1.进行实验前要对仪器设备进行检查和保养，确保其工作正常；2.操作过程中要注意安全，避免仪器设备损坏或个人受伤；3.实验结束后要及时关闭仪器设备，将其存放在干燥、通风、安全的地方。
加速度传感器振动测量实验总结
加速度传感器振动测量实验总结引言在工程领域中，振动测量是一个重要的应用领域。
通过监测和分析振动信号，可以获取到物体的运动状态、结构的健康状况以及运动中的异常情况。
而加速度传感器是常用的振动测量设备之一，可以用来测量物体在振动过程中的加速度变化。
本次实验旨在探究加速度传感器在振动测量中的应用，以及对其实验结果进行分析和总结。
实验目的本次实验的目的是通过加速度传感器测量不同振动情况下的加速度信号，并对实验结果进行分析，从而探究加速度传感器在振动测量中的应用。
实验步骤实验器材准备1.加速度传感器：保证传感器的正常工作状态，检查传感器的运行指示灯，确认传感器已连接到计算机。
2.计算机：用于接收和分析加速度传感器测得的数据。
实验操作流程1.将加速度传感器固定在待测物体上。
2.设置实验参数，如采样率、采样时间等，并开始数据采集。
3.对待测物体施加不同类型的振动，如单频振动、多频振动等。
4.停止数据采集，保存实验数据。
5.使用数据分析软件导入实验数据，并进行分析。
实验结果与分析单频振动实验1.实验条件：振频为20Hz，持续时间为30s。
2.实验结果：根据实验数据绘制加速度-时间曲线，观察到振动状态随时间呈周期性变化。
3.分析：从曲线中可以得知物体的振幅、频率，进而判断出物体的振动特性。
多频振动实验1.实验条件：振频为10Hz和30Hz，持续时间为30s。
2.实验结果：绘制加速度-时间曲线，观察到振动状态随时间的变化，其中包含两个频率的振动信号。
3.分析：通过分析曲线中不同频率的振动成分，可以判断物体的多频振动特性，并进一步分析结构的稳定性和异常情况。
实验心得优点1.加速度传感器可以实时、准确地测量振动加速度信号，为振动分析提供了有效的数据基础。
2.实验操作简单，操作流程清晰，适合工程实验室内的日常学习和科研活动。
不足之处1.在实验过程中，传感器的位置和固定方式对实验结果可能会产生一定的影响，需要注意传感器的安装调整。
基于光纤加速度传感技术的发电机端部振动监测系统的应用
图2光纤测振传感器安装示意基于光纤加速度传感技术的发电机端部振动监测系统的应用Generator and Vibration Monitoring System Based on Optical Fiber Acceleration Technology张俊（广东珠海金湾发电有限公司，广东珠海519050）摘要介绍了一种基于光纤加速度传感技术的发电机端部振动监测系统的构成,以及其安装、调试及应用。
经长期运行表明,该系统实施后测量准确稳定，实现了发电机端部振动实时在线监测和分析，实际应用效果良好。
关键词：光纤加速度传感，发电机，端部振动AbstractThis paper introduces the composition of a generator end vibration monitoring system based on optical fiber accelera-tion technology,and the installation,debug and application of such system．During long－time operation,the measurements of the system have remained stable and accurate,online monitoring and analyzing the generator end vibration have become a reality,and the results are good．Keywords :optical fiber acceleration sensing,generator,end vibration发电机定子绕组端部电气环境非常恶劣，目前300MW 及以上容量的发电机线棒工作电压达20kV 左右，电流在10kA 以上，是一个高电压、强交变电磁场的特殊环境。
振动测量方法、标准及准则
振动测量方法、标准及实际振动原因分析及解决方案目录1、振动测量方法 21.1 加速度传感器21.1.1工作原理31.1.2优缺点41.2 速度传感器41.2.1工作原理41.2.2速度传感器优缺点51.3 位移传感器51.3.1工作原理61.3.2优缺点72、振动测量标准 82.1 ISO 10816系列标准82.2ASME标准82.3 DIN标准83、结论 84钢平台振动原因分析及解决方案84.1钢平台振动因素可包括一下几点：81、振动测量方法1.1 加速度传感器压电加速度传感器主要应用的是压电效应，压电效应是最流行的形式。
主要使用加速力而受到的微观晶体结构，压力会在晶体中产生电压，加速度传感器将这个压力转换为速度和方向。
1.1.1工作原理如上图的模型所示，加速度传感器包含微观晶体结构，当发生振动时会产生电压，然后产生的电压会产生加速度的读数。
1.1.2优缺点压电加速度传感器的优点是：1）.结构简单，取材方便；2）.安装方便，使用寿命长。
压电加速度传感器的缺点：1）谐振频率高，容易受到声音的干扰；2）输出阻抗高，输出信号弱，传感器输出信号需要经过放大电路放大后才能送检测电路检测。
1.2 速度传感器速度传感器可以测量振动的速度。
它适用于低频振动测量和对振动的整体评估，速度传感器可以直接测量振动，并提供振动速度的输出信号。
与加速度传感器相比，速度传感器具有较低的灵敏度和频率响应。
图1（a）图1（b）1.2.1工作原理速度传感器的结构示意如图1（a）所示。
一个圆筒形的线圈固定在外壳内壁，线圈中间有一个永磁铁支承在弹簧上。
传感器的外壳固定在被测对象上，以承受振动。
永磁铁（参振质量）、弹簧和阻尼组成了一个单自由度系统图1（b）。
在设计时使该系统的固有频率远低于被测物振动的频率。
这时在被测物振动时，永磁铁在空间处于静止状态，永磁铁相对于线圈的运动即为被测物的运动。
布置方式：测量轴承座振动（简称座振）时，需要测量垂直、水平、轴向三个方向的振动，因此传感器的位置，也即测点的布置如下图所示。
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基于加速度传感器的电机振动测量摘要电机是现代生产中的重要电气设备，从大型的工业电机到小型的家用电器，电机都是随处可见的，电机的故障会对生产造成重大影响，因此需要监测电机的运行状态。
为监测电机的运行状态，本文通过加速度传感器来测量电机振动的大小，并通过微控制器对电机加速度信号进行采集，并将它传输给电脑；利用电脑软件对采集的加速度信号进行频域积分得到速度信号，再与电机振动判断标准进行对比分析,从而判断电机运行状态, 确定修复时机，为电机提供检修依据。
关键词：加速度；振动测量；信号处理；故障分析Measure the vibration of motor based on the accelerationsensorAbstractThe electric motor is one sort of the most important electric equipments in modem manufacturing．From large industrial motors to small appliances, electric motors are everywhere. Its failure would produce a significant impact on the motor,therefore, we need to monitor the operating status of the motor.In this paper, in order to monitor the motor running, size of the motor vibration is measured by the acceleration sensor, and uses the microcontroller to collect the motor acceleration signal and transfer it to the computer. The acceleration frequency-domain signal is integrated into the speed signal in the computer, and then the speed signal is compared with the motor vibration criteria, to provide the basis for the maintenance of motor. We can determine the timing of repair.Keywords:Acceleration sensor, Vibration Measurement, Signal Processing, Failure Analysis目录第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2电机振动特性 (1)1.2.1 振动参数 (2)1.2.2 振动标准 (3)第2章电机振动测量装置设计 (6)2.1采集模块介绍 (6)2.1.1 MMA8452加速度传感器 (7)2.1.2 控制器NXP ARM LPC1114 (8)2.1.3 电源模块 (8)2.2接口转换模块设计 (9)2.2.1 TTL信号转485信号 (9)2.2.2 RS-485信号转RS-232信号 (10)2.2.3RS-232转USB信号 (10)第3章振动信号采集 (12)3.1信号的采集 (12)3.1.1 读取数据模块 (13)3.1.2 信号发送 (18)第4章振动信号处理 (20)4.1振动加速度信号与速度信号之间的转换 (20)4.2信号转换的实现 (21)4.3实际测量结果 (24)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录A 译文 (30)附录B 外文原文 (38)附录C 程序代码 (46)第1章绪论1.1 引言随着科学技术的发展，电机已经成为我们生活中不可缺少的一部分，从大型的工业电机到小型的家用电器，电机都是随处可见的，因此电机是否正常工作对我们日常生活的好坏有很大影响。
电机振动主要由电枢不平衡、电磁力、轴承磨损、转轴弯曲和安装不良使电机与负载机械的轴心线不对中或倾斜等原因引起的。
电机振动大小必须要满足国家的电机振动标准,否则会造成很严重的后果。
现在,电机振动标准主要是用振动速度的有效值来衡量。
测试和诊断电机振动好坏的基础是采集和处理电机的振动信号，因此我们在测量时必须要有一个电机振动测量、处理和诊断的系统。
电机振动测试通常是用加速度传感器记录加速度信号。
然后再用傅里叶变换来进行频谱分析。
在过去的几十年里，小波分析、时频联合分析、独立分量分析等信号处理的新方法有了很大的发展，为电机振动的深入研究提供了条件。
在故障诊断中取得了出色的效果。
1.2 电机振动特性电机振动是因为电磁，能量转换，机械振动等物理因素引起的。
电机产生振动的原因包括[1]：1．电磁力：电磁力作用在定子和转子之间的空隙中，它的力波在气隙中是旋转的或者是脉动的，力的大小和电磁负荷、电机有效部分的结构和计算参数有关。
由电磁力产生的振动大小与作为振荡系统的定子特性有很大的关系，大多数电机的电磁振动都在100—4000Hz频率范围内；2．轴承：轴承产生的振动和轴承本身的制造质量、轴承配合面的加工精度、固定轴承位置的轴承盖相对电机机座的锁紧面加工精度等有关：3．转子的机械不平衡：转子的不平衡能产生显著的振动，特别是3000rpm和更高转速的高速电机中非常明显[2]。
1.2.1 振动参数振动有三个基本参数，分别是振幅、频率和相位。
其中振幅可用位移、速度和加速度来表示。
在测量过程中我们一般在振动频率小于10H z 时测量位移，当频率在10H z 到1kH z 时测量速度，而当振动频率大于1kH z 时测量加速度[3]。
电机振动一般是中频振动，所以在测量时要得到振动的速度信号。
我们也可以用频率分析仪测量振动频率，用示波器显示振动相位。
电机振动是运动的一种，所以它的加速度、速度、位移三者之间的关系和运动一样，三者都是微积分的关系：()()()()()()()t d t v t a dtt a t v t d t v ''='=='=⎰或 (1.2-1)()()()()t d t a dt t v t d 2⎰⎰⎰== (1.2-2)式中：以d(t) 为振动位移，v(t)为振动速度，a(t)为振动加速度。
在物理意义上，位移体现了振动质点相对参考点的瞬时位置；速度是单位时间内的位移，反映振动质点运动的快慢程度；加速度是速度的变化率，反映速度变化的快慢。
但是它们之间是有着很紧密的联系，例我们假设瞬时位移为：()()ft D t d M π2cos =则：()()()⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-='=22cos 22cos 22sin 2πππππππft V ft fD ft fD t d t v M M M (1.2-3)()()()()()()ππππππππ+=+=+-='=ft A ft D f ft fV t v t a M M M 2cos 2cos 22cos 22 (1.2-4)推导可得： M M A f V π21=(1.2-5) ()M M M A f V f D 22121ππ== (1.2-6) 式中M M M A V D 分别为振动的位移、速度、加速度。
从上面的式子我们可以看出：当振动加速度一定时，速度和振动频率成反比，位移和振动频率的平方成反比；当振动的位移一定时，速度和振动的频率成正比，加速度和振动频率的平方成正比。
所以位移对低频振动比较敏感，加速度对高频比较敏感，而速度参量对频率的敏感度在位移和加速度之间。
所以我们在对高频故障（如滚动轴承、齿轮箱故障等）或高速设备进行测量时，应选加速度为参考量；在对低频故障（如不平衡、不对中等）或低速设备测量时，应选位移为参考量；而在进行振动的总体状态测量时，都是选速度为参考量。
正是由于这样，国际ISO-2372振动烈度标准是以振动的速度为参考量的。
我们在测量振动是要将我们测得的物理量变为速度参量。
1.2.2 振动标准国际上流行的标准很多，但是一般较集中在振幅（位移）、速度和加速度上。
其建立的理论依据为美国齿轮制造协会（AGMA ）提出的机械（滚动轴承）发生振动时的预防损伤曲线。
见图1-1。
图1-1由图可见，频域在10Hz以下，位移是恒定的，所以通常把位移作为振动标准进行比较；当振动的频域在10Hz--1KHz时，速度是恒定不变的，所以把速度作为判断振动好坏的依据；而在1KHz以上高频域时，加速度是一定的，以加速度作为判定标准[4]。
前人的研究已经理论证明[4]，电机振动部件的疲劳与振动的速度成正比，振动所产生的能量与振动速度的平方成正比，能量传递的结果造成磨损和其它缺陷，一因此在振动判断标准中，无论从疲劳损伤还是磨损等缺陷来说，以速度标准最为适宜。
对于低频振动，主要考虑位移破坏，这种破坏的实质是疲劳强度破坏，而不是能量破坏；对于1KHz以上的高频域，主要考虑冲击和共振破坏。
1. 振幅（位移）标准如图1-2图1-2 振动位移标准有大型旋转机械的振幅标准、电厂用汽轮机振幅标准、化工部颁发的部分设备标准、部分引进日本设备的振幅标准、大型机组相对位移标准和金属切削机床位移标准。
在金属切削机床位移标准中，普通车床位移标准为5.00-25.4μm；平面磨床位移标准为1.27-5.0μm；外国磨床位移标准为0.76-5.0μm。
2. 速度标准[4]此标准是国际化组织在德国标准VDI2056和英国标准BS4675的基础上制定的,见表1-3。
表1-3速度标准注：（1）I型为小型电机（小于15KW的电动机）；II型为中型电机（15KW-75KW 的电动机等）；III型为大型原动机（硬基础）；IV型为大型原动机（弹性基础）。
（2）A、B、C、D为振动级别，A级好，B级满意，C级不满意，D级不允许。
测量速度RMS应在轴承壳的三个正交方向上。
第2章电机振动测量装置设计本次设计的装置是一个将微控制器与PC机联合在一起的信号处理装置，它从整体上分为三个部分：采集模块、接口电路转换模块和PC机处理模块如图2-1。
图2-1装置结构图采集模块负责对信号进行采集；接口转换模块负责将采集的信号传输给PC机，同时负责将PC机的控制指令传递给采集模块；PC机处理模块负责对接收到的信号进行处理。
2.1 采集模块介绍本模块设计包括：传感器部分，用来采集振动的加速度信号；控制部分，用来初步处理数据并将数据进行接发收；信号传输部分，将传感器采集的信号传输给控制器；电源部分，为整个装置提供电源。