改善机器振动的方法
为了避免机器故障造成的停工损失，目前很多工厂、发电厂、矿厂及其他操作流程都加装了具有预防作用的维护系统，以改善机器的操作效率。新一代具有预防作用的维护系统都采用电子诊断技术以监视机器操作状况的各种参数。以滚轧机为例，这类机器可能设有多个大型的电动机及轴承，而每一电动机及轴承都各有滚轴、液压泵以及多种不同液压传动装置。保护这类设备的预防性维护系统可能需要配备电子监控电路，才可测量滚轴的振动程度和温度、液压系统的液压、液体温度以及电动机温度。
机器的转动部分会不时产生频率介于50Hz～10kHz之间的振动，我们可以测量机件的振动幅度，以便从中了解滚轴及其他转动部分的物理状态，这个监控过程一般称为振动分析。超声波分析可说是另一种振动分析，但超声波分析涉及的频率范围则介于15～40kHz之间，而这一频率范围属于高频区。由于机器的转动部分会出现磨损或损坏，以致所产生的频率与原先的不同，显示机件的物理状态与以前有异，因此我们只要通过频谱分析便可检测机件的变化情况。机件出现磨损，其振幅会增大，而超声波噪声也会增加。只要有12dB左右的增幅，便表示有关机器可能会随时出现故障。
这种监控方法的好处是，机件还未出现故障便可先行抢修。振动分析及超声波分析所需的设备很多时侯是完全不同的。最理想的当然是有一套现成而又极具成本效益的仪器，可以在整个频率范围内做出监控。图1所示的是振动及超声波分析的信号路径电路图。
图1振动分析的信号链
压电传感器可以感测滚轴所产生的振动频率及超声波噪声。压电传感电路由MOSFET为其提供内部缓冲，而驱动MOSFET的电流则来自A4的恒流源，通过交流耦合在内部连接到滤波器。A1、A2及A3放大器组成一6极点低通滤波器并提供41.9dB的增益。取样率为200kHz的ADC121S021模拟/数字转换器负责将已放大及滤波的信号转为数字信号。微处理器的软件可以通过快速傅里叶变换(FFT)取得有关信号频率及振幅的数据。图中所示电路的通带约为40kHz。图2则显示典型宽频带振动传感器的传递函数。
图2传感器的传递函数
