五、安装与使用 1、 仪器的安装
(1) 本仪器属Ⅱ组仪器,安装与使用的环境应符合工作特性中规定的要求。
(2) 传感器的使用:本仪器为电荷型测试仪,应配用压电式传感器。在进行振动冲击 测量时,一般均使用压电式加速度计(如随机附给的CA-YD-103压电式加速度计)。动态压力测量时,可使用压电式压力传感器(如我厂CY-YD-系列)。关于各种传感器的特性与使用方法,请参看相应传感器的说明书。
(3) 电缆的连接:本仪器所附的输入电缆为两根3米长STYV-1型低噪音电缆,各档电缆长度不超过技术特性规定时其附加误差不大于1%,但电缆的加长会引一定的噪声,这些噪声也有电缆的固有噪声,机械运动和从回路感应的交流声。因此不仅需要尽可能避免电缆靠近电力线、有限广播等。为保证仪器能处于正常工作状态,尤其是小量程测量,要求输入电缆和压电传感器绝缘电阻均>1010Ω,仪器输入插座亦需保持清洁、干燥,不用时应套上屏蔽帽。
焊接STYV-1电缆线时,应用无水乙醇擦净芯线绝缘层外的石墨层,并烘干,焊接时只能采用少量松香焊剂,一般应保持输入电缆绝缘电阻>1010Ω。 (4) 记录仪表的选用:
本仪器表头已可净信号的的十峰值或一峰值指示出来。但若需要记录波形时,一般可按下述原出选用:a、观察记录波形。对于重复频率较高的周期性振动、冲击或动态力,可采用阴极射线示波器;b、频率低于数千赫的周期或非周期信号(包括包络线)可采用光线记录示波器;c、单次脉冲或瞬态力信号可用记忆示波器观察,同步照相或磁带机,瞬态数字存储器记录后反复重放,瞬态存储器尚可输出数字信息,便于数据处理;d、频谱分析可根据不同要求选用不同类型的频谱分析仪,若需进行数据处理,可将信号经模数转换后通过适当接口送入计算机。
一般光线记录示波器振子给出的是电流灵敏度SA(mm/mA)若不进行系统标定,则必须先换算成电压灵敏度SV(mm/mV),最好再通过串联电阻RX,使其成为归一化电压灵敏度SV,这样读数更为简便计算方法如下:
SV=SA/R取一低于SV的归一化电压灵敏度SV,便可计算串联电阻:Rs=(SV/SV1-1)R (式中R为振子内阻)
为准确起见,最好再接入归一直流电压(以数字电压表监视)微调Rs,使达到要求的归一化电压灵敏度。
(5) 关于接地:为了防止共模干扰,测量系统的接地问题必须十分重视,一般应使系统只有一个接地点,以避免形成“地回路”否则可能使仪器的输出端出现很大的噪声(交流声)。
本仪器系统使用时,可将仪器接地,或传感器接地,以噪声最小为原则,若仪器输出端接有观察、分析、记录仪表时,则应选择观察、分析、记录仪表接地,振动冲击测试仪接地,同样以噪声最小为原则,一般以传感器一点接地为好。
2、使用方法
(1)传感器灵敏度和量程
当使用传感器灵敏度为10~110Pc/g时表头满刻度数值为量程旋钮指示值,若使用传感器灵敏度为1~11Pc/g时,传感器灵敏度旋钮至与10~11Pc/g相同位置,则量程旋钮指示值扩大10倍,其余类推。
当传感器灵敏度旋钮旋至实际灵敏度二倍时,则量程数值扩大二倍(例:量程置于10,则现为20);反之,旋至实际灵敏度时则量程数值缩小(量程置于10,则现为5)其余类推。
传感器灵敏度旋钮逆时针旋到底至窗口内出现1,红点对准零表示10 Pc/g,顺时针旋转,窗口内出现2,红点对准准表示20Pc/g,从10Pc/g~20Pc/g旋至过程中红点对准的数值则表示十几点几,其余类推。 (2)±PK的选择
振动测量时,置于-PK或+PK均可,且读数相同,冲击测量时由于各厂家生产的传感器受相同方向作用时,输出信号极性有正有负,为了能与各厂家传感器配套使用,增加了±PK极性选择,以便选择正确极性。
(3) 瞬时(复位)
在打开电源开关或转换量程时,应将瞬时(复位)开关置于瞬时(复位)状态。 (4) 上、下限频率的选择:
根据被测量的大概频谱和传感器的自振频率选择适当的上、下限频率,一般在不影响 所必须的测量精度时,应尽可能采用较窄的频率范围,这样有助于减小噪声。本仪器的高低通滤波器如图五在10倍该实际下限频率至0.33倍,该档实际上限频率这段范围内,仪器的频率附加误差不大于1%。
dB+501Hz3Hz10Hz-31kHz3kHz10kHz-120.10.20.51251020501002005001k2k 5k10k50k100k图5 一般测量机械振动台或机械冲击台加速度值时,将上限频率调至1kHz,以滤去机械台生产的高频干扰信号,测量冲击信号,下限置于0.3HZ,测量振动信号,30Hz以上置于3Hz,30Hz以下置于0.3Hz,但在量程1.3档时,应注意避免传感器受环境温度变化而产生的热释电引起的低频漂移。 (5)输出1:
输出1为交流输出(输出波形与被测点运动波形相同),可接示波器监视波形、频率计(读频率)、磁带机(记录信号)等。 (6)输出2:
输出2为检波输出,(输出波形为被测点运动波形的包络线或峰值),可接记录器(记录包络线)或接直流数字电压表,读峰值,提高读数精度。 (7)交、直流电源供电:
使用交流电时,直接接上交流电源线,使用直流电时应配接专用直流电源线,不用时 应拔去直流插头,切断直流电源。 (8)查诺模图:
由于YE5940A型振动冲击测试仪内没有一次和二次积分,所以不能读出速度位移值,但可以通过读出的加速度值和从振动台控制台上读出的频率值(或将输出Ⅰ信号送至频率计(示波器)读出频率)后查诺模图找出对应的速度移值。 3、应用实例
(1) 振动测试:测量系统接法如图七。
压电加速度传感器(又称加速度计)应牢固地安装在被测物的测量点上,加速度计产生与振动加速度成正比的电荷,通过电缆送进YE5940A型振动冲击测试仪便可直接读出其加速度峰值,利用该仪器内的滤波器(调节时需要打开上插板),在一定程度上可减小加速度计谐振峰及其干扰噪声的影响。
A、应正确选择加速度计,使所测频段在加速度计使用频率范围内,加速度计固定在被测物上不得改变其频响曲线,当频率高于2000HZ时,要特别注意,其质量需不致明显地影响测试点的振动。
B、应知加速度计在所用范围内的电荷灵敏度,否则需对传感器进行标定,或进行系统标定。
C、加速度计在被测物上的固定方法要恰当,以免影响其频响(见加速度计说明书),但又需同时考虑测量系统不应形成地回路。
D、在被测物振动前,应先检查一下已安装好系统的静态噪声,(背景噪声)至少应低于被测振动级的(约-10dB)才能获得适当的精度。 (2)冲击测试:
冲击是一种瞬态振动,它是振动的一种特殊形式,因此其测量系统除基本上与测振相同外,尚需考虑。
A、应估计测量的冲击加速度不应大于所用加速度计的正负极限以免损坏。 B、上、下限频率的选择根据冲击脉宽参照图八确定。(使用机械式冲击台,应将上限频率置于1KHz,滤去高次谐波,以免造成误读数)。
C、测量连续恒定冲击的峰值,可分别测出正峰和负峰,将其相加即为峰值。
Hz
100000 5 2 高频截止点 10000 5 1000 5 频率响应必须 2 在此范围内平直 100
5
2
10
5
2
1
5
底频截止点 2
0.1
5
2
0.01
0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 mS 脉冲持续时间 图8
(2) 用比较法测量加速度计灵敏度:测试系统接法如图九
将标准加速度计固定在电磁振动台的同一点上,振动冲击测试仪的“传感器灵敏度”按标准加速度计的灵敏度调好,选择好量程,将标准加速度计输出线接至振动测试仪输入端,振动台按检定规范规定的频率加速度开动,记下振动冲击测试仪表头上的读数,保持振动台的振幅不变,然后换上被测加速度计的输出线调节“传感器灵敏度”至100.0 Pc/g,选择量程,记下的振动冲击测试仪表头上的示值,则被测加速度传感器灵敏度按下式计算:
SQ=100/ Pc/g (g2/g1)
式中:SQ:被测加速度传感器灵敏度不,单位Pc/g; g2:检定规范中规定的加速度值,单位g; g1:按被测加速度计时的示值,单位g; 测量时应注意以下两点:
A、振动冲击测试仪的下限频率应至少低于振动频率的1/10,上限频率至少高于振动频率的3.3倍,以保证测量。
B、标定用电磁振动合在频率点失真应<3%,横向振动<10%。 (4)内燃机气缸压力的测试:
测试系统接法如图十:
将膜片压力传感器旋入内燃机气缸示功孔内,并应气密,注意从示功孔引出的管道,容积应远小于气缸容积,否则影响测量精度,传感器应适当选择,以保证在被测压力范围内有良好的线性度,将传感器按规定方式冷却,内燃机起动后,压力传感器即输出正比气缸压力的电荷,经振动冲击测试从其表头直读气缸压力的峰值,或将输出Ⅰ的信号送至光线记录其示功图。
如需同时测量油管排气管压力,可配接相应传感器分别送入另两台振动冲击测试仪直接读出其峰值,或用光线记录示测器的不同通道进行记录。仪器上、下限频率主要根据传感器的频率特性选择,以避免开传感器的谐振峰。
测量时应选择确当的保持时间 (5) 爆炸自由场压力的测试: 接法同上。
爆炸自由场压力是一种瞬态压力,振动冲击测试仪的保持时间应选择L档以便于读数,还可以输出Ⅰ的信号送至记忆示波器(或普通示波器照相)或瞬时数字存贮器记录。
一般爆炸过程频谱较宽。应选择较高的上限频率或根据经验估计脉宽,按图九选择合适的上、下限频率,并应采取一定措施,尽量避免现场的剧烈振动或核辐射,以免影响测量精度。
同时还需注意正、负峰极性的选择。
(6) 用激波管进行压力传感器的动态标定。 标定系统接法如图十一
激波管是一气密的耐高压管腔,由一铝膜分隔为高压室和低压室,当高压室通入压缩空气,并将压力增大到一定限度时,铝膜破裂,在低压室产生激波,通过测速系统测量其波速并计算出压力阶跃值,同时从振动冲击测试仪上读出阶跃值(应先选择好量程,并将传感器灵敏度调至100.0 Pc/g,时间常数置于“L”档)。并按下式算出被标传感器的电荷灵敏度,从示波器(记忆示波器或普通示波器照相)显示的压力波形上算出其自振频率。
SQ=100Pc/at(P2/P1)
式中:SQ:被标压力传感器电荷灵敏度,单位Pc/at P1:计算出压力阶跃值,单位at
P2:5940A型振动冲击测试仪上读出的压力峰值,单位at 最后在应用中有两个问题需注意: ①由于本仪器下限频率较高(0.3HZ),时间常数不长,因此,不适于对力传感器进行静态标定,若需进行这类工作,可采用我厂YE5850型电荷放大器(其时间常数达100.000秒以上)。
②若将本仪器用于振动自动控制系统中,应注意勿使仪器发生严重过载,以防反馈压缩系统失控造成电磁振动台过激励而损坏。
六、维护和检修 1、仪器的维护
(1)YE5940A型振动冲击测试仪系电荷型测试仪,输入端绝缘电阻要求很高,因此要经常保持输入插座及电缆插头的清洁、干燥。一旦污染,应根据污染物的性质,选用适当的溶剂(如化学纯的无水乙醇、乙醚、四氧化碳等),用白稠布少许将污物擦净,并在45℃±5℃烘箱中(或250W红外线灯泡距离0.3~0.4m)烘四小时,注意溶剂不可过多,也不可碰面板,以防损伤漆层,仪器不用时应旋上防尘帽。