new第7、9章 机械量测量、智能仪表

1、第七章第七章 机械量测量技术机械量测量技术一、概述一、概述n机械量：机械量：以位移为基础的物理量，包括以位移为基础的物理量，包括位移、速度、加速度等位移、速度、加速度等.n测量对象：测量对象：汽轮机、大型风机及水泵等汽轮机、大型风机及水泵等.二、汽轮机状态监测的基本参数二、汽轮机状态监测的基本参数1、设备的维修体制、设备的维修体制n故障维修故障维修（事后维修）（事后维修） n定期维修定期维修（预防维修）（预防维修）n预测维修预测维修（最佳选择）：（最佳选择）：实质是将定期实质是将定期维修改成定期监测及诊断。维修改成定期监测及诊断。2、汽轮机状态监测的基本参数、汽轮机状态监测的基本参数 动态运行

2、（振动）参数：动态运行（振动）参数：n振幅振幅机壳振幅转轴振动n振动频率振动频率用机械转速的倍数表示n相角相角n振动形式振动形式时基形式轴心轨迹静态参数：静态参数：n轴向位移轴向位移n相对膨胀（差胀）相对膨胀（差胀）n机壳膨胀机壳膨胀n轴在轴承内的径向（偏心）位置轴在轴承内的径向（偏心）位置三、电涡流传感器（位移测量）三、电涡流传感器（位移测量）工作原理：工作原理：高频电涡流效应非接触式高频电涡流效应非接触式 测量线路：测量线路：当被测导体材料与激磁当被测导体材料与激磁频率一定时，阻抗值频率一定时，阻抗值Z将是距离将是距离的单值函数，的单值函数，通过适当的测量电路，通过适当的测量电路，可以把可

3、以把Z的变化转换为的变化转换为电压的变化。电压的变化。 电涡流传感器的典型应用图例（一）电涡流传感器的典型应用图例（一）电涡流传感器的典型应用图例（二）电涡流传感器的典型应用图例（二）电涡流传感器的典型应用图例（三）电涡流传感器的典型应用图例（三）电涡流传感器的典型应用图例（四）电涡流传感器的典型应用图例（四）四、汽轮机转速测量：四、汽轮机转速测量：工作原理：工作原理： 在旋转机械的转轴上安装在旋转机械的转轴上安装脉冲式转速传感器脉冲式转速传感器，得到与旋转，得到与旋转机械转速成比例的脉冲数，机械转速成比例的脉冲数，把此脉冲进行计数或把它变换成把此脉冲进行计数或把它变换成电压或电流信号电压或电

4、流信号，就能测量旋转机械的转速。，就能测量旋转机械的转速。当汽轮机旋转时，测量盘当汽轮机旋转时，测量盘上的凸齿使测速探头输出上的凸齿使测速探头输出脉冲序列，脉冲出现的频脉冲序列，脉冲出现的频率与轴的转速成正比率与轴的转速成正比 转速传感器：转速传感器： 光电式、磁阻式、霍尔式、光电式、磁阻式、霍尔式、磁电式、电涡流式磁电式、电涡流式数字转速表：数字转速表：计数法测频率，即在一定时间间隔内计数法测频率，即在一定时间间隔内对被测脉冲进行计数。对被测脉冲进行计数。 第九章智能测量技术第九章智能测量技术 一、概述一、概述 传感器系统的发展方向：传感器系统的发展方向：1.微型化微型化（Miniaturi

5、zed system or micro-system） 2.智能化智能化（Intelligent or smart instrument）3.多功能化多功能化（multifunctional）4. 数字化数字化（Digital system）5. 网络化网络化（Networked or virtual instrument）智能传感器（智能传感器（Intelligent/Smart sensor） 把微处理器和传感器相结合，具备把微处理器和传感器相结合，具备一定的数据数据处理能力，并能自检、一定的数据数据处理能力，并能自检、自校、自补偿的新一代传感器。自校、自补偿的新一代传感器。二、智能传感器

6、二、智能传感器硬件部分：硬件部分：n主机部分主机部分n模拟量输入输出部分模拟量输入输出部分n人机联系部分人机联系部分n标准通信接口标准通信接口智能传感器的组成：智能传感器的组成：软件部分：软件部分：n监控程序监控程序n接口管理程序接口管理程序n数据处理程序数据处理程序 传感器将被测的物理量转换成相应的电信号，送到传感器将被测的物理量转换成相应的电信号，送到模拟量输入通道，进行滤波、放大、模模拟量输入通道，进行滤波、放大、模-数转换后，送数转换后，送到微处理器中。微处理器是智能传感器的核心，它不到微处理器中。微处理器是智能传感器的核心，它不但可以对传感器测量数据进行计算、存储、数据处理，但可以对

7、传感器测量数据进行计算、存储、数据处理，还可以通过反馈回路对传感器进行调节。还可以通过反馈回路对传感器进行调节。 三、虚拟仪表三、虚拟仪表虚拟仪表虚拟仪表VI（Virtual Instrument）指以通用计算机作为系统控制器、由软指以通用计算机作为系统控制器、由软件来实现人机交互和大部分仪表功能的件来实现人机交互和大部分仪表功能的一种计算机仪表系统。一种计算机仪表系统。仪表的操控和测量结果的显示借助于计算机显示器以虚仪表的操控和测量结果的显示借助于计算机显示器以虚拟面板的形式来实现；数据的传送、分析、处理、存储拟面板的形式来实现；数据的传送、分析、处理、存储由计算机软件来完成。由计算机软件来

8、完成。虚拟仪表的系统构成虚拟仪表的系统构成：硬件软件：硬件软件n硬件通常包括通用计算机和外围硬件设备。硬件通常包括通用计算机和外围硬件设备。n软件包括操作系统、仪表驱动器和应用软件软件包括操作系统、仪表驱动器和应用软件三个层次。三个层次。常用的仪表开发软件有常用的仪表开发软件有LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等。等等。虚拟仪表的特点虚拟仪表的特点四、网络化仪表四、网络化仪表 网络化仪表网络化仪表 Networked instrumentn把网络接口芯片与智能仪表集成起来并把通把网络接口芯片与智能仪表集成起来并把通信协议固化到智能仪表的信协议固化到智能仪表的ROM中。中。n

9、网络仪表继承了智能仪表的全部功能，能够网络仪表继承了智能仪表的全部功能，能够和计算机网络进行通信，成为现场总线控制和计算机网络进行通信，成为现场总线控制系统中现场数字化仪表。系统中现场数字化仪表。n现场总线仪表是以网络节点的形式挂接在现现场总线仪表是以网络节点的形式挂接在现场总线网络上，它采用功能块的结构，通过场总线网络上，它采用功能块的结构，通过组态设计，完成数据采集、组态设计，完成数据采集、A/D转换、数字转换、数字滤波、压力温度补偿等各种功能。滤波、压力温度补偿等各种功能。n采用现场总线技术，可以实现多仪表互连、采用现场总线技术，可以实现多仪表互连、多变量测量和多变量传送，节省导线、电缆

10、多变量测量和多变量传送，节省导线、电缆及其安装费用；及其安装费用；n现场总线采用数字通信方式，可以消除现场总线采用数字通信方式，可以消除A/D、D/A转换误差和传输误差，提高传输精度；转换误差和传输误差，提高传输精度；n现场仪表具有综合管理功能；现场仪表具有综合管理功能；n现场总线仪表存在的问题（现场总线标准不现场总线仪表存在的问题（现场总线标准不统一）。统一）。 现场总线仪表应用的特点：现场总线仪表应用的特点：五、软测量技术五、软测量技术n软测量软测量选择与被测变量相关的一组可测变量，构选择与被测变量相关的一组可测变量，构造某种以可测变量为输入、被测变量为输出的数学模造某种以可测变量为输入、被测变量为输出的数学模型，使用计算机软件进行模型的数值运算，从而得到型，使用计算机软件进行模型的数值运算，从而得到被测变量的估计值。被测变量的估计值。n被测变量称为主导变量，可测变量称为二次变量或辅被测变量称为主导变量，可测变量称为二次变量或辅助变量，这类数学模型及相应的计算机软件也被称为助变量，这类数学模型及相应的计算机软件也被称为软测量估计器或软测量仪表，软测量得到的估计值可软测量估计器或软测量仪表