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941B型超低頻測振儀是一種用于超低頻或低頻振動測量的多功能儀器,它主要用于地面和結構物的脈動測量,一般結構物的工業振動測量,高柔結構物的超低頻大幅度測量和微弱振動測量。每套測振儀包括941B型拾振器六臺(四臺水平向,兩臺鉛垂向)和941型放大器(六線)一臺。941型拾振器采用無源閉環伺服技術,以獲得良好的超低頻特性。拾振器設有加速度、小速度、中速度和大速度四檔。放大器具有放大、積分、高陡度濾波和阻抗變換的功能。用戶可根據需要,選取拾振器上微型撥動開關及放大器上參數選擇開關相應的檔位,可提供測點的加速度、速度或位移參量,并可提供不同頻帶和不同濾波陡度。本儀器具有體積小、重量輕、使用方便、分辨率高、動態范圍大及一機多用的特點。本儀器可直接與各種記錄器及數據采集系統配接。
二.主要技術指標
941B型拾振器主要技術指標 表1
技術指標 參量 | 1 | 2 | 3 | 4 | |
加速度 | 小速度 | 中速度 | 大速度 | ||
靈敏度 | 0.3 | 23 | 2.4 | 0.8 | |
zui 大 量 程 | 加速度(m/s2,0-p) | 20 | | | |
速 度(m/s,0-p) | | 0.125 | 0.3 | 0.6 | |
位 移(mm,0-p) | | 20 | 200 | 500 | |
通頻帶 | 0.25~80 | 1~100 | 0.25~100 | 0.17~100 | |
輸出負荷電阻 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | |
與941型放大器配接后的分辨率 | 加速度(m/s2) | 5×10-6 | | | |
速 度(m/s) | | 4×10-8 | 4×10-7 | 1.6×10-6 | |
位 移(m) | | 4×10-8 | 4×10-7 | 1.6×10-6 | |
尺寸,重量 | 63×63× |
941B型拾振器靈敏度值 表2
檔位及指標 | | | | | | | |
1 | 加速度靈敏度Sa(V·s2/m) | | | | | | |
2 | 小速度靈敏度Sv1(V·s/m) | | | | | | |
3 | 中速度靈敏度Sv2(V·s/m) | | | | | | |
4 | 大速度靈敏度Sv3(V·s/m) | | | | | | |
941型放大器主要技術指標
放大倍數K:參數選擇開關置于1時,K=10~5000;
參數選擇開關置于2時,K=1~500;
參數選擇開關置于3時,K=5~2000;KI1=20;
參數選擇開關置于4時,K=1~500;KI2=4;
其中KI1 及KI2 為積分增益
放大器各檔位的放大倍數 表3
參數選擇檔位置 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
1 | 直 通 | 10 | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 5000 |
2 | 直 通 | 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 50 | 100 | 200 | 400 | 500 |
3 | 積分(KI1=20) | 5 | 10 | 25 | 50 | 100 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 2500 |
4 | 積分(KI2=4) | 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 50 | 100 | 200 | 400 | 500 |
放大器積分增益 表4
記錄道 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
積分 增益 | 參數選擇檔3 K11 (1/s) | | | | | | |
參數選擇檔4 K12 (1/s) | | | | | | |
輸入阻抗(KΩ):≥1000
輸出負荷(KΩ):≥1
輸入噪聲(μv):直流供電時≤1;交流供電時≤10。
通頻帶選擇開關檔位 | 通頻帶(Hz) | 低通濾波陡度 |
1 | 0.25~25 | -40dB/oct |
2 | 0.025~35 | -40dB/oct |
3 | 0.25~200 | -12dB/oct |
通 頻 帶 :
電 源 :±5~±12VDC或220VAC
耗 電 :90mA(±12DC時)
尺 寸(mm):380×240×110
重 量 (kg):5
使 用 環 境溫度:-10℃~+
使 用 環 境濕度:≤80%
三.原 理
(一).拾振器
941B型拾振器屬于動圈往復式拾振器。拾振器原理如圖1所示,圖中Km為微型撥動開關。
當微型撥動開關的開關1接通(ON)時,動圈式往復擺的運動微分方程為:
其中:
此時,電阻RPl的阻值較小,故阻尼常數D≥1,拾振器的運動部分構成速度擺,即擺的位移與地面運動的速度成正比,拾振器構成加速度計,它的輸出電壓與地面運動的加速度成正比,其加速度靈敏度
式中BL為機電耦合系數。
當微型撥動開關2或開關3或開關4接通時,擺的運動微分方程為:
式中M1為并聯電容后的當量質量,此時,由于線圈回路的電阻較大,因此,Dl<1,當Ml>>ml時,拾振器的速度靈敏度
式中C為電容器的電容量。
拾振器的測量方向分為鉛垂向和水平向。可從拾振器方座上V、H符號辨別。H代表水平向,V代表鉛垂向,水平向和鉛垂向拾振器測振時應按圖2所示放置。
鉛垂向 水平向
圖2 拾振器測量方向圖
(二).放大器
放大器是用作放大、積分、濾波和阻抗變換。放大器的前面板如圖3所示,圖中:
(1)“CB”為電壓表,是用來檢查電源電壓及各信號道工作是否正常的指示裝置。
(2)“Kl”為表頭功能選擇開關,置于“E+”、“E-”可分別檢查正負電源是否正常。
(3)“K
(4)“K
(5)“K
(6)“LED”為發光二極管,它發亮時表示電源已接通。
放大器后面板如圖4所示,圖中:
CZl為電源插座;CZ2為信號輸人插座;CZ3為信號輸出插座;BX為保險絲座;K 5為電源開關,K 6為交直流電源轉換開關。
(三).整套測振儀的靈敏度
1.測量加速度
當拾振器上的微型波動開關1置于ON,放大器的參數選擇開關置于檔1或者檔2時,儀器輸出為加速度參量,此時,側振儀整機加速度靈敏度
式中K為放大器的放大倍數。
2.測量速度
當拾振器上的微型撥動開關2或3或4置于ON,放大器的參數選擇開關置于檔1或檔2時,儀器輸出為速度參量,此時,測振儀整機的速度靈敏度
3.測量位移
當拾振器上的微型撥動開關2或3或4置于ON,放大器的參數選擇開關置于檔3或檔4時,儀器輸出位移參量,此時測振儀整機的位移靈敏度
式中K I為積分增益。
四.使用方法
1.接通電源
先將電源選擇開關K 6置于所需位置。如使用交流電源,則把電源電纜的交流插頭(三芯)與市電(220VAC)連接,如使用直流電源,則把電源電纜的直流電源線按紅接正、黃接負、屏蔽層接地與蓄電池連接,然后將電源電纜插頭(七芯)插入放大器電源插座上。將電源開關K 5置于開(此時發光二極管--LED亮),并將表頭功能開關K l依次置于“E +”“E -”位置,通過表頭檢查電源電壓是否正常。電源插頭接線見圖5。
2.拾振器與放大器的使用
(1)拾振器的安裝與調節
在把拾振器的撥動開關置于適當位置之后,把拾振器與被測點用粘合劑固結牢,并使水平拾振器的幾何軸線大致呈水平,鉛垂向拾振器的幾何軸線與水平面大致呈垂直,然后將拾振器的輸出端與放大器的輸入插座相連。
注意:拾振器在非使用狀態時,均應將“
(2)放大器各功能開關的應用
①通頻帶的選擇。用戶根據需要把通頻帶選擇開關K 4置于相應檔位。
②參數選擇開關檔位的選擇。用戶根據需要,參考表5所列,把參數選擇開關(K 3)置于相應檔位。
③根據所需振動信號大小,把放大倍數開關K 2置于合適的檔位。
表5
測 量 參 量 | 拾 振 器 檔 位 | 放大器“參數選擇”開關擋位 |
加速度 | 1閉合(ON),其它斷開 | 1或2 |
小速度 | 2閉合(ON),其它斷開 | 1或2 |
中速度 | 3閉合(ON),其它斷開 | 1或2 |
大速度 | 4閉合(ON),其它斷開 | 1或2 |
小位移 | 2閉合(ON),其它斷開 | 3 |
中位移 | 3閉合(ON),其它斷開 | 3或4 |
大位移 | 4閉合(ON),其它斷開 | 4 |
3.與記錄器配接
(1)與數據采集系統配接
配按時應注意共地,以免發生串線現象,在儀器使用前,用戶應閱讀所使用的數據采集系統的使用說明書。目前我國使用的“數據采集與分析系統”,通常備有程控放大器。使用時要求把所測參量(位移、速度、或加速度)、量綱(m、m/s或m/s2)及測振儀整機靈敏度輸入系統中。在時域分析或頻率域分析的結果中,自動消去其程控放大器的放大倍數。
(2)與磁帶記錄器配接
配接時應注意共地,以防止發生串線現象。整套儀器(包括磁帶記錄器)靈敏度為:
加速度靈敏度
式中,U0為磁帶機的輸出電壓。Kc為磁帶機的放大倍數。加速度幅值
速度靈敏度
速度幅值
位移靈敏度
位移幅值
五、儀器的成套性
(1)電源電纜 2根
(2)放大器輸入電纜 6根
(3)放大器輸出電纜 6根
(4)拾振器輸出電纜 6根
(5)
(6)儀器使用說明書 l本
(7)產品合格證 相應給出
附:常見故障排除
放大器表頭無電壓指示 | 放大器后面板電源插座接觸是否良好,保險絲是否熔斷。檢查電源回路,或更換保險絲。檢查電池有無電壓輸出。 |
閉合放大器的電源開關, 保險絲立即熔斷 | 檢查電池的正負極性是否接反,檢查有無短路現象。 |
記錄曲線出現嚴重漂移 | 1.檢查電源電壓是否正常。 2.如故障未排除,檢查各道測線接頭是否包好。 3.檢查拾振器是否與被測點固定好,有無相對滑移現象。 4.檢查輸入插座是否接觸可靠。 |
各線道偏壓很大,儀器不 能工作 | 檢查電源電壓和保險絲是否正常。 |
某一線道偏壓很大,其它 線道正常 | 該線道的運算放大器損壞,需要更換。 |
對于有共地的記錄器,如 發現各線道記錄器的時程曲線的幅值和頻率成分都十分接近 | 檢查記錄器和放大器的各線道連接線是否正確,是否統一共地。 |
如發現某記錄通道有明顯的高頻分量 | 檢查拾振器與測點是否固結牢,測點是否有局部振動。 |
在測小振幅值振動時,明 顯有50Hz干擾或其它高頻干擾 | 檢查測點周圍是否有高壓電纜,測點周圍是否有其它機械振動干擾。 |
在做拾振器一致性試驗時,某一線道出現波形不一致或無信號 | 檢查信號導線是否有斷路或短路現象,如測線沒有問題,可能是拾振器出了故障,需返回修理。 |