造纸机械监测教学实验(最新配图补全版)

1、 造纸机械状态检测与故障诊断教学实验纲要配实验过程图20140113第一部分实验简介一、实验名称造纸机械状态信号采集与系统分析二、实验目的 1、课程情况： 制浆造纸装备状态监测与故障监测学是现代化造纸机械运行和管理必不可少的新 的技术理论，是制浆造纸装备与控制专业本科(专科)、轻化工程高职本科必修的一门专业基础课，也是制浆造纸工艺本科、其它专业的选修课。 2、实验目的、意义(1) (综合)设计型实验教学方案，使学生一方面变被动为主动，将课堂上理论性较强的、甚至抽象的内容通过主动设计实验方案并在实验的具体的演示表达出 来，可以深化理解、巩固课堂内容；(2)另一方面可以在实验中了解“制浆造纸装备状

2、态监测与故障监测”的一些基本应用原理和方法，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力及科研能力。三、实验内容CRAS信号与振动分析系统原理与应用实验（4学时）1、了解CRAS(随机信号与振动分析系统)实验系统单元组成和其组装方法、条件要求；2、掌握CRAS软件分析系统的基本使用方法；3、周期信号的生成方法，非周期信号(随机信号)的生成方法与采集；(1) 正弦信号发生器(QL仪器自带200Hz)；掌握方法及记录信号特征如：峰值、峰峰值、有效值等。(2) 实时数据采集和显示。掌握方法及记录信号特征如：峰值、峰峰值、有效值等。4、二通道信号非周期信号(随机信号)的基本分析（用力锤法电荷输入，用ICP传

3、感器电压输入两种情形组合。ICP又可在模拟转子上以不同转速和模轴承上不同转速实验分析）(1)波形回放；(2)频谱分析；(3)相关分析；(4)概率分析；(5)系统分析。 造纸机械典型状态信号采集与分析处理综合实验（12学时）四、实验主要器材及说明实验用主要器材最简单的、完备的振动等信号测试系统(一)实验主要器材1、信号源部分 0.5力锤及传感器，一套，北京702所； CA-YD-107加速度计二只，扬无二厂。2、AD数据采集卡 QLl08R数据采集箱一台，信号线四根，电源线一根； QL-02lA-路电荷，电压放大器一台。3、CRSA软件包分析系统(1)ADCRAS数据采集软件；(2)SSCRAS

4、信号与系统分析软件；(3)MACRAS机械模态分析软件；4、ZT-3型转子振动模拟试验台5、轴承模拟试验台6、微型计算机(PC)7、打印机(通用)(二) 实验主要器材说明1、5200系列测力锤(瞬态激振信号源)主要由锤体、测力计、锤头、输出线(信号线)组成。 原理 激振是用测力锤敲击被测物件实现。 响应传递函数：H(f)=A(t)F(f) H(f)取决于测力锤强度及脉冲脉宽、被测物件内在结构特征（响应输出）。结构图1 测力锤结构示意图图2 不同锤头敲击的不同波形图3 测试方框图2、5100系列传感器（单向压力式）主要结构石英晶体片1、导电片2、传力板3、外壳4、插芯5、插座6为圆环形。图4 5

5、100传感器结构原理图工作原理a、石英晶体片特征为当受均匀外力时，其表面产生与外力成正比的电荷；b、测力锤敲击而受均匀外力在力传感器的环形承压面上时，石英晶体片表面产生与外力成正比的电荷由导电片接收，传到插芯，通过连接导线连到电荷放大器，输出成比例的电压信号。c、为了使外力均匀作用在传感器的环形承压面上，传感器的上下接触面精密加工、抛光后，使之平坦、刚硬。3、CA-YD-107/美国产IMI加速度计（传感器）原理：压阻式加速度传感器实质是一个力传感器：Fma 利用硅的压阻效应 固体材料在应力作用下发生形变时，其电阻率发生变化，这种效应称压阻效应。特点：灵敏度高、简单、低功耗、响应速度快、可靠性

6、好、精度高、便宜。IMI加速度计（传感器）：ICP-6080A114、OL-108R数据采集箱A、功能：QL-108R是集AD转换、信号输入为一体的数据采集接口装置。进行二路无相差并行采样，最高采样频率51.2KHz。QL-108R可以程控放大，对输入信号进行X1、X4、X8、X16倍放大。QL-108R自带信号发生器，可以产生一个200Hz、峰峰值4V的标准正弦波以供测 试。B、使用：后面板上25芯计算机插口与计算机打印口连接；在后面板上拨动开关(采集OR打印)；用标准电缆将QL-108R后面板上25芯计算机插口与打印机插口连接运行CRAS系统采集分析 计算机开机按下QL-108R前面板上电

7、源开关，处于开机状态 面板上拨动开关至采集进入CRAS系统子目录，运行具体子程序采集分析数据。数据报告打印 在后面板上拨动开关至打印选择数据或图形打印打印先后 在后面板上拨动开关至采集方可继续运行程序。5、QL-021A二路电荷电压放大路A、功能： 是一种多功能接口箱，集电荷输入、电压输入、电压放大转速整形为一体并有去直 流分量的功能。自带简易信号发生器。电荷输入：将压电式加速度传感器的微弱电荷信号转成电压信号。电荷级由高输入阻抗运放外接反馈电阻、电容完成电荷电压转换。电压输入：将不同物理量经传感器后形成的电压信号进输入(如振动测量中的速度传感器或位移传感器的电压输出)。电压放大：两路完全独立

8、、无相位差，增益可变的放大器组成。 转速整形电路：由面板BNC插座输出TTL电平脉冲。 信号发生器：B、结构使用： 面板 电荷输入端 Qin如压电式加速度传感器的微弱电荷信号用此端。插拔时应断电。 电压输入端 、 Vin如电压信号输入进行放大时间用此端。插拔时应断电。 电荷、电压选择QV键。 。 电压输出Vout无论电荷或电压经放大后均由此端口输出。放大增益一组琴键开关表示0.1、1、10、100（一次只能按下来个键）。37芯接口与计算机相连，电源插口，信号发生器，三芯插座连传感器。使用电荷联线的正确联接、QV开关的正确位置、Vout到后板连线。插拔时应断。6、ZT-3型转子振动模拟试验台本实

9、验台是由东南大学测试仪器厂设计制造的。ZT-3型是由产品代号（ZT）+跨数组成。试验台长1200mm，宽108mm，高145mm，质量约45kg。转轴直径均为9.5mm，有两种长度规格：320mm轴3根、500mm油膜振荡专用轴1根；最大挠曲不超过0.03mm；沿轴的轴向任何部位均可选作试验中的支承点。共配有六只转子，分为两种规格：7625mm和7619mm，质量分别为800g和600g，可根据实验需要选用。配有刚性联轴节和半挠性联轴节供选用。技术参数电源：220VAC，50Hz输出励磁电压：220VDC输出励磁电流：90mA输出电枢电压：0240VDC电枢电流：01A调速范围：010000r

10、pm（满负荷时）使用方法接线：接线时断开电源，按调速器面板所标接线，面板右边两对接线柱，上面一对接电枢，下面一对接电机励磁绕组，并分别以红色、橙色导线区分。开机：开机后，看转子转动方向是否正确，由转子向电机方向看，顺时针方向为正确，若反时针转，可将电枢（或励磁）的两根线对调。注意：每次启动前都要把调压器左旋到零位，即保证电枢电流从零开始往上调，以避免启动电流过大烧断保险丝。面板左边有两个3A保险丝，左边一个为电枢电路保险，右边一个为电源保险。升速：接通电源开关，电源指示灯亮，微动调压器，电流表即有指示，负载较小时，转子即会转动。升速时必须平滑地转动调压器旋钮，开始升得较慢，调压器转到某一位置后

11、升速较快，这时必须注意要更平稳、缓慢地转动调压器，以保证瞬时电流不致过大。降速时，同样要注意平缓，在高速状态停机，应通过平稳降速过程再切断电源，否则电机承受冲击较大。实验室如无转速表，可参照转子的I=f（n）或u=f（n）曲线（见图10），由电流或电压值算得对应的转速。图10曲线是在三跨负载时测得的。7、轴承模拟试验台本实验台是由西安交通大学设计制造的，适用于：22210Ckw33、61910、22317CAlw33三种型号的滚动轴承模拟故障实验。可以测试不同转速(03000实验台的结构本试验台由：驱动电机、传动轴、支撑箱体、轴承座、顶尖、加载电机构成。结构紧凑、操作方便。五、实验步骤与方法1

12、、检查仪器单元；2、连接仪器，安装硬件、软件；3、依次通电启动调试；4、采集信号，记录存盘；首先进入AdCras数据采集及处理系统，点击“作业”按纽，随即显示作业路径，将其存在D：中，选择“二通道”。然后对参数进行设置，点击“参数设置”，采样频率设为256Hz；通道标记为Ch01、Ch02；块数选为2；触发参数设置为自由运行；，电压范围为+5000mV(程控放大1倍)，工程单位为Ch1：mss、Ch2：mss；校正因子Chl、Ch2均为1。然后点击“数据采集”按纽，同时敲击测力锤进行采样，采样过程中Blocks显示为2，共分4页显示，采样结束后系统自动停止采样，同时要停止敲击测力锤。采样结束存

13、盘后，关闭AdCras数据采集及处理系统，同时进入SsCras信号与系统分析系统，将在AdCras数据采集及处理系统中采集到的信号调出，并进行处理。将处理结果记录、存盘。5、回放、分析信号，记录图形(各种分析图)，标定特征数据；六、 实验报告1、标题实验名称；2、实验学生姓名、班级、学号；3、实验时间、地点、指导老师等；4、实验目的；5、实验内容；6、实验用主要器材说明；7、实验步骤与方法；8、实验现象、问题、结果与描述；9、小结(收获与体会与建议)。第二部分实验图第一组图波形频谱波普自相关互相关第二组图波形频谱自相关互相关波普第三组图波形图频谱自相关波普互相关使用说明： 一、实验报告的写法（直接复制上面第一