技术领域
[0001] 本
发明涉及
旋转机械动平衡仪系统技术领域，更具体地说，涉及一种一倍频相位测试装置。
背景技术
[0002] 在旋转机械振动分析中，相位有其特殊含义。它是指振动
信号与
转轴上某一标记之间的
相位差。每当转轴上的标记转动到键相振动
传感器处时，就会产生一个脉冲信号。相位被定义为基准脉冲信号与振动信号上某点(例如正峰或零点等)之间的相位差。目前国内外比较通用的相位定义是标准脉冲信号前沿到前振动信号第一个正峰值的
角度，即脉冲信号在前，振动信号正峰值在后。目前基准脉冲信号有两种获取方式：一是在被测旋转设备上贴一反光带，配光电振动传感器，每当所述反光带通过光电振动传感器时，由于转轴表面的色差而产生一个与转速完全同步的脉冲信号；二是在被测旋转设备上开
键槽，配
涡流振动传感器，每当键槽通过涡流振动传感器时，由于
探头与被测物体之间的距离变化而产生脉冲信号。这两种方法都要求在转轴表面设置明显的标志，如果运行中的转轴没有这两种标志，如初期未开键槽，或者无法安装涡流振动传感器，后期也未粘贴反光带，则无法测试相位，如果停机重新粘贴反光带，对于某些大型机组意味着需要花费大量的财
力、人力与物力。因此如何在不停机的情况下测量转轴的相位，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种相位测试装置，以解决
现有技术中在对运行中的被测旋转设备进行相位测量时，需要先停止所述被测旋转设备运行，从而测试过程需要花费大量的财力、人力与物力。
[0004] 为实现上述目的，本发明
实施例提供了如下技术方案：
[0005] 一种相位测试装置，包括：
[0006] 振动传感器
数据采集器、频闪仪和振动传感器；
[0007] 所述振动
传感器数据采集器的第一输入端与所述频闪仪的输出端相连、第二输入端与所述振动传感器的输出端相连；
[0008] 所述频闪仪，用于向所述振动传感器数据采集器输出与被测旋转设备的转动
频率相同的键相信号、向所述被测旋转设备输出与所述被测旋转设备同步的频闪信号；
[0009] 所述振动传感器，用于检测并向所述振动传感器数据采集器输出被测旋转设备的振动传感器信号。
[0010] 优选的，上述相位测试装置中，所述频闪仪的电源
电路包括：
[0011] 第一端用于与
电网第一相线相连的
开关；
[0012] 第一端与所述开关的第二端相连的第一电容；
[0014]
阴极与所述第一电容第二端相连的第一
二极管；
[0015] 第一端与所述第一二极管
阳极相连、第二端用于与电网的第二相线相连的第二电阻；
[0016] 与所述第二电阻并联的第二电容；
[0017] 阳极与所述第一电容第二端相连的第二二极管；
[0018] 一端与所述第二二极管阴极相连、另一端与所述第二电阻第二端相连的第三电阻；
[0019] 与所述第三电阻并联的第三电容。
[0020] 优选的，上述相位测试装置中，所述电源电路还包括：
[0021] 设置在所述第二电阻与电网第二相线之间的保护器。
[0022] 优选的，上述相位测试装置中，所述保护器为保险丝或熔断器。
[0023] 优选的，上述相位测试装置中，所述频闪仪的频闪电路包括：
[0024] 第一端用于与频闪仪的电源电路的正极相连、第二端用于与所述电源模
块的负极相连的第一氖灯；
[0025] 次级线圈同名端与所述第一氖灯相连、用于电离所述第一氖灯内的惰性气体的脉冲
变压器，所述脉冲变压器的次级线圈的异名端与所述第一氖灯的第二端相连；
[0026]
串联的一端与所述第一氖灯第一端相连的第四电阻；
[0027] 第一端与所述第四电阻另一端相连、第二端与所述脉冲变压器初级绕组的同名端相连的第四电容；
[0028] 第一端与所述第四电容第一端相连、第二端与所述脉冲变压器初级线圈的异名端相连的第五电阻；
[0029] 阴极与所述第四电容第一端相连、阳极与所述第五电阻第二端相连的晶闸管；
[0030] 第一端与所述晶闸管的控制端相连的第二氖灯；
[0031] 第一端与所述第二氖灯的第二端相连、第二端与所述晶闸管的阳极相连的第五电容；
[0032] 一端与所述第五电容的第二端相连的第八电阻；
[0033] 第一端与所述第八电阻另一端相连、控制端与所述第二氖灯第二端相连的可调电阻；
[0034] 一端与所述可调电阻第二端相连、另一端与所述第四电阻第一端相连的第七电阻。
[0035] 优选的，上述相位测试装置中，所述频闪仪的键相信号发生电路包括：
[0036] 第一公共端与所述晶闸管的控制端相连、另一公共端作为所述频闪仪的键相信号输出端、并联的第六电容和第九电阻；
[0037] 一端与所述晶闸管的控制端相连、另一端与所述晶闸管的阳极相连的第六电阻。
[0038] 优选的，上述相位测试装置中，所述振动传感器为设置在被测旋转设备
轴承座上的压电式
加速度振动传感器或速度振动传感器或电涡流位移振动传感器。
[0039] 优选的，上述相位测试装置中，所述频闪仪为能够输出5V的脉冲
电压的键相信号的频闪仪。
[0040] 通过以上方案可知，当采用本
申请公开的上述技术方案对运行中的被测旋转设备的相位进行检测时，通过将所述振动传感器设置在所述被测旋转设备的适当
位置，调整所述频闪仪输出的闪光频率，使其与所述被测旋转设备的转动频率相同，用户即可观察到被测旋转设备表面的表面情况，从能查看到所述被测旋转设备表面的标志位置，同时，所述频闪仪还用于向所述振动传感器数据采集器输出键相信号，所述振动传感器数据采集器在获取到所述振动传感器输出的振动传感器信号和所述频闪仪输出的键相信号后，所显示的角度信号即为旋转设备振动高点相对于用户通过所述频闪仪观察到的标志位置的相位差，即一倍频相位。因此无需停止所述被测旋转设备运行即可查看被测旋转设备的一倍频角度位置，并且能够通过所述振动传感器数据采集器测得所述被测旋转设备的振动高点相对与所述标志位置的相位差，因此整个过程省时、省力且成本较低。
附图说明
[0041] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042] 图1为本发明实施例公开的一种相位测试装置的结构图；
[0043] 图2为本发明实施例公开的一种频闪仪的电路结构图。
具体实施方式
[0044] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045] 频闪仪是指控制
光源发光，以特定频率快速闪动的光学测量仪器。频闪仪可以发出短暂又频密的闪光，当闪光频率与被测物体的转动或运动速度接近或同步时，利用眼睛的视觉暂留或视频同步，能轻易观测到高速运动物体的表面
质量或运行状况。
[0046] 本发明实施例公开了一种相位测试装置，用于实现在不停机的情况下实现机组被测旋转设备的相位测量，参见图1，包括：
[0047] 振动传感器数据采集器1、频闪仪2和振动传感器3；
[0048] 其中，所述振动传感器数据采集器1的第一输入端与所述频闪仪2的输出端相连、第二输入端与所述振动传感器3的输出端相连；
[0049] 所述频闪仪2，用于向所述振动传感器数据采集器1输出与被测旋转设备(例如
转子)的转动频率相同的频闪信号、向所述被测旋转设备输出与所述被测旋转设备同步的频闪信号；
[0050] 所述振动传感器3，用于检测并向所述振动传感器数据采集器1输出所述被测旋转设备的振动传感器信号。
[0051] 在测量被测旋转设备的相位时，通过将所述振动传感器3设置在所述被测旋转设备的适当位置(能够检测到所述被测旋转设备的振动信号的位置)，调整所述频闪仪2输出的闪光频率，使其与所述被测旋转设备的转动频率相同，用户即可观察到被测旋转设备表面的表面情况，从能查看到所述被测旋转设备表面的标志位置(例如键槽、锈蚀
螺栓等)，同时，所述频闪仪还用于向所述振动传感器数据采集器1输出键相信号，所述振动传感器数据采集器1在获取到所述振动传感器3输出的振动传感器信号和所述频闪仪输出的键相信号后，所显示的角度信号即为实际振动传感器高点与用户通过所述频闪仪观察到的标志位置的相位差。如果所述被测旋转设备为刚性被测旋转设备，且所述振动传感器3输出为加速度信号时，则此测得的相位即为
不平衡质量的相位，如果所述被测旋转设备为柔性被测旋转设备，则顺所述被测旋转设备旋转方向转过滞后角后即可得到所述被测旋转设备的不平衡质量的相位。
[0052] 可见，当采用本申请上述实施例公开的技术方案对运行中的被测旋转设备的相位进行检测时，无需停止所述被测旋转设备运行即可通过所述频闪仪即可查看所述被测旋转设备的标志位置，并且能够通过所述振动传感器数据采集器测得所述被测旋转设备的振动高点相对与所述标志位置的相位，因此整个过程省时、省力且成本较低。
[0053] 可以理解的是，本申请上述实施例中的所述振动传感器可为现有技术中任意一能够检测被测旋转设备的振动信号的振动传感器，例如，其可以为压电式加速度振动传感器或速度振动传感器或电涡流位移振动传感器，当所述振动传感器为压电式加速度振动传感器或速度振动传感器时，所述振动传感器可以设置在被测旋转设备的轴承座上。可以理解的是，无论所述振动传感器为何种类型的振动传感器，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下，可以根据其功能和所述被测旋转设备的设置方式，轻易找到所述振动传感器所应安装的位置。
[0054] 可以理解的是，本申请上述实施例中的所述频闪仪可以为现有技术中任意能够实现可调键相信号的频闪仪，当然，为了使得所述频闪仪的工作电源更加稳定，本申请还公开了一种所述频闪仪的电源电路，参见图2，所述电源电路可以包括：
[0055] 开关S1、第一电容C1、第一电阻R1、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第二电容C2、第二电阻R2、第三电容C3和第三电阻R3，具体结构为：
[0056] 所述开关S1的常闭端与电网的第一相线连接、所述第一电容C1与第一电阻R1并联，所述第一电容C1与第一电阻R1的第一公共端与所述开关S1的常开端连接，另一公共端与所述第一二极管VD1的阴极、第二二极管VD2的阳极相连，所述第二电容C2与第二电阻R2并联，所述第二电容C2与第二电阻R2的第一公共端与所述第二二极管VD1的阳极相连、另一公共端与电网的第二相线相连，所述第三电容C3与第三电阻R3并联，所述第三电容C3与第三电阻R3的第一公共端与所述第二二极管VD2的阴极相连、第二公共端与所述并联后的第二电容C2和第二电阻R2的第二公共端相连。
[0057] 可以理解的是，为了对上述电路进行保护，以防止电路中
电流过大对电路造成损坏，参见图2，本申请上述实施例中所述电源电路中还可以设置有一保护器F1，所述保护器F1设置在所述电网第二相连与所述第二电容C2和第二电阻R2的第二公共端之间，即所述电网第二相线通过所述保护器与所述第二电容C2和第二电阻R2的第二公共端相连。所述保护器F1具体可以为熔断器、或保险丝等任意一种能够在电路过流时断开电路连接的电路或装置。
[0058] 由上述电源电路的电路结构可见，本申请实施例中的所述频闪仪的电源电路将市电采用全波倍压整流滤波电路整流后发送给后续电路，供电性能更强。具体原理为：220VC市电经过第一电阻R1与第一电容C1限流、滤波后，再经过第一二极管VD1与第二二极管VD2交替向所述第二电容C2与第三电容C3充电并进行2倍升压，即可得到约620V左右的峰值电压，为所述频闪仪中的氖灯闪光做准备。
[0059] 此外，为了使得频闪效果更佳稳定，本申请还公开了一种所述频闪仪中的频闪电路的具体结构，参见图2，包括：
[0060] 第一氖灯DS1、第二氖灯DS2、晶闸管Q1、脉冲变压器T1、第四电容C4、第四电阻C4、第五电容C5、第五电阻R5、第七电阻R7、第八电阻R8、可调电阻RP，具体连接关系为：
[0061] 所述第一氖灯DS1的第一端与电源电路的正极相连(即上一电源电路实施例中的所述第二二极管VD2的阴极)、第二端与所述电源电路的负极相连(即上一电源电路实施例中的所述第二电容C2和第二电阻R2的第二公共端)，所述脉冲变压器T1的输出端(次级绕组的同名端)与所述第一氖灯DS1相连，用于电离所述第一氖灯内的惰性气体，所述脉冲变压器T1的第一输入端(初级线圈的同名端)与所述第四电容C4的第二端连接，所述脉冲变压器T1的第二输入端(初级线圈的同名端)与所述第五电阻R5的第二端连接，所述第五电阻R5的第一端与所述第四电容C4的第一端连接，所述第五电阻R5与所述第四电容C4的公共
节点与所述第四电阻R4的第二端相连，所述第四电阻R4的第一端与电源电路的正极相连，所述晶闸管Q1的阴极与第五电阻R5、第四电容C4的公共节点相连，所述晶闸管Q1的阳极与所述第五电阻R5的第二端相连，所述晶闸管Q1的控制极、第二氖灯DS2的公共节点相连。所述第二氖灯DS2的第一端与所述晶闸管Q1控制端公共节点相连，所述第二氖灯DS2的第二端与所述第五电容C5的一端相连，所述第五电容C5的另一端与所述晶闸管Q1的阳极公共节点相连。所述第五电容C5的另一端与所述晶闸管Q1的阳极公共节点、所述可调电阻RP的控制端相连，可调电阻RP的一端与所述第八电阻R8的一端相连，另一端与所述第七电阻R7的一端相连，所述第七电阻R7的另一端与所述第四电阻R4、第一氖灯DS1、第三电容C3与第三电阻R3并联的一端及所述第二二级管VD2阴极的公共节点相连。
[0062] 其中，上述频闪电路中，所述第四电阻R4、第五电阻R5、第四电容C4、脉冲变压器T1及晶闸管Q1组成频闪触发单元；所述第七电阻R7、可调电阻RP、第八电阻R8及第二氖灯DS2组成频闪触发控制单元。所述第七电阻R7、可调电阻RP及第八电阻R8组成的分压电路对所述第五电容C5充电，当所述第五电容C5的充电电压达到所述第二氖灯DS2的起辉电压时，所述晶闸管Q1导通；由于所述第四电阻R4对所述第四电容C4充电(所述第五电阻R5限流以保证所述第四电容C4电压不超过脉冲变压器T1的额定电压)，当晶闸管Q1导通时，所述第四电容C4通过脉冲变压器T1的初级线圈放电，在所述次级线圈上感应近万伏的电压，瞬间电离所述第一氖灯DS1中的惰性气体，
灯管导通，所述第二电容C2与第三电容C3中积累的电荷通过第一氖灯DS1产生一次强烈
电弧光，实现一次频闪。所述第一氖灯DS1起辉后，所述第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4与第五电容C5的电压急剧下降，电压值恢复到初始状态。用户可通过调节所述可调电阻RP的阻值使得所述频闪仪与所述被测旋转设备同步。
[0063] 本领域技术人员通过选择合适的第七电阻R7、可调电阻RP及第五电容C5，通过调节所述可调电阻RP的数值，即可得到在不同工况下的充电时间常数和频闪频率。
[0064] 可以理解的是，为了使得所述频闪仪能够输出稳定的键相信号，本申请还公开了一种所述频闪仪的键相信号发生电路，与上述实施例公开的频闪电路相连，参见图2，包括：
[0065] 第六电阻R6，第六电容C6，第九电阻R9，具体结构为；
[0066] 所述第六电阻R6的一端与所述晶闸管Q1的阳极相连、另一端与所述晶闸管Q1的控制端相连，所述第六电容C6与第九电阻R9并联且第一公共端与所述电阻R6、晶闸管Q1的控制端的共同节点相连，所述第六电容C6与第九电阻R9的另一公共端作为键相信号输出端与所述振动传感器数据采集器1相连。
[0067] 其原理为，当所述第五电容C5升压至第二氖灯DS2的起辉电压时，晶闸管Q1被触发，触发
波形为一脉冲信号。晶闸管触发电压UG为1～5V。根据所接入的振动数据采集器1的键相输入电压等级，通过所述第六电容C6及第九电阻R9进行分压、滤波，并作为触发振动数据采集器1的脉冲信号。
[0068] 综上所述，本申请公开的技术方案通过利用被测旋转设备裸露部分的明显标志(如键槽等)，通过调节频将所述闪仪与被测旋转设备转速同步，从而实现旋转设备一倍频幅值及相位测量。
[0069] 本
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0070] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种
修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
