杭州锐达数字技术有限公司 - 数据记录与振动信号分析解决方案专家

Spider-81 第四代振动控制器

2010-07-27T20:08:15-08:00

特点

• DSP集成设计，方便的网络连接
• 精确相位匹配的4-1024输入通道
• 支持PC联机工作模式和独立的黑匣子工作模式
• 24位A/D和D/A，130dB的输入动态范围
• 输入通道集成了IEPE输出，电荷放大器，AC/DC耦合和TEDS
• 支持所有通道以最大采样频率进行连续记录
• 支持AC或DC电源，并内置备用电池
• 独立的数字I/O
• 高亮的液晶显示屏
• 最新的软件技术

应用功能
• 随机
• 正弦加随机
• 随机加随机
• 正弦扫频
• 共振搜索和驻留
• SRS经典冲击，瞬态，SRS
• 时间数据再现(路谱仿真)
• 阈值与陷波
• 振动台诊断工具
• 数据记录和动态信号分析
• 环境实验箱接口
由美国晶钻仪器公司开发的Spider-81是一个可扩展的高度模块化的分布式振动控制系统。它代表了第四代振动控制系统，其所采用的先进技术在其他产品中还未出现过。该系统提供了一完整的振动控制模块，包括正弦、随机、正弦加随机、随机加随机、经典冲击、SRS、时间数据再现和动态信号分析仪功能。
DSP集成结构
不同于依赖外部计算机进行实时操作的传统控制器，Spider是第一个将嵌入式DSP处理技术和时间同步以太网接口直接集成的振动控制器。这一策略极大地提高了控制器的控制性能、系统稳定性和故障保护能力，同时也能够配置大量和通道，而不影响系统性能。
黑匣子模式：脱离PC的运行模式
Spider-81的黑匣子模式，是一种脱离PC的自主运行模式。在该模式下，PC只用于在启动前对控制系统的设置，以及测试完成后的数据下载。在测试过程中，控制器可根据预设的操作时间表或通过不同的外部设备来运行，例如，远程控制手柄，带Wi-Fi功能的掌上电脑或iPad。
高可靠性设计
Spider-81是第一个即使在网络或电源出现故障时也能进行安全操作的振动控制系统。在电源出现故障时，控制器能够在内置备用电池的作用下继续工作，保存当前状态的信息。先进的安全回路能够在几毫秒内检测到传感器故障。Spider-81的硬件已通过了严格的环境测试，包括EMI、温度、跌落冲击、正弦和随机振动。该系统设计坚固，持久耐用，经得起严酷环境的考验。独特浮地设计减少了控制器安装过程中的接地回路问题。
数据和文件模式
ASAM是一个由150多个公司组成的测试测量领域的国际组织。Spider-81完全符合ASAM-ODS数据和文件模式标准，并以ASAM标准来制定Spider-81的工程单位、用户控制、测试描述以及数据交换。Spider-81的数据能够直接被LMS、B&K、BBM等公司的软件所读取。
内置的动态信号分析
Spider-81集成了通用的信号分析功能，包括时间流记录，瞬态捕捉，FFT，自功率谱和传递函数分析。多个Spider-80 DSA模块能够和一个Spider-81的VCS模块组成一个集成系统进行工作。

方便的网络连接
以太网的连接方式能够在布置上使Spider-81与PC分开很长的物理距离。这种分布式结构大大降低了系统的噪声和电磁干扰。一台PC能够监测和控制该网络中的多个控制器。并且，由于所有的控制程序和数据记录都在控制器内部执行，因此采用网络连接不会影响控制的可靠性。通过无线网络路由器，PC还可以通过Wi-Fi轻松地连接到远程的Spider设备。
最新的硬件设计
Spider-81模块支持电压、电荷和IEPE输入，是理想的冲击、振动和声学，以及通用电压测量设备。其内部闪存可以同时储存数百个通道的测试配置和实时分析数据。多个输出通道提供了各种与输入采样频率同步的信号波形。前面的控制板包含了5个功能按钮，以及一个能够显示测试状态信息的液晶显示屏。每台设备提供10个监测连接来读取模拟输入和输出信号。通过内置的独立数字I/O和RS485串行端口连接到其他硬件。有一个紧急中止按钮。浮地设计减少了控制器在安装过程中的接地回路问题。
模块之间的时间同步
Spider-81是在IEEE 1588时间同步技术的基础上建立的。同一网络中的各Spider模块能够实现高达100 ns 的同步精度，保证了在20 kHz分析频宽时±1度的通道间相位匹配。
板载LCD显示器
每个Spider-81都配备了能显示系统状态和测试信息的LCD显示屏。用户可以通过LCD显示屏立即查看实时控制状态，如控制RMS值或当前扫频频率等。
高控制性能设计
通过增强的控制算法和简化的DSP结构，极大地减少了正弦和随机控制回路的反馈时间。减少反馈回路时间能够提高共振搜索和驻留的性能，并能够使结构在高Q值下进行振动控制。这也提供了更快的反应，更好的安全保障。
易用性
Spider-81进一步改善了用户界面。更多的图形指示、向导和工具的加入，使设置非常简单。接口已重新安排，以使其更合理，更好用。“事件操作策略”,“退出灵敏度”和其他新接口的功能，使得操作更简单。还可以测试工程数据库中通过关键字来搜索相关的测试工程。
高精度设计
使用特别的信号处理技术后，Spider-81成为唯一能达到平均130 dB输入动态范围的振动控制系统，其每个测量通道都可以检测到6 μV~20 V的信号。这完全避免了传统控制器中对输入范围或增益的设置需要。

结构比较

过去的40年中，振动控制技术已经历了四代：独立控制器，基于PC的控制技术，PC联机和网络化的控制技术。Spider-81代表了第四代控制技术——建立在以太网与IEEE 1588时间同步协议基础上的网络控制技术。相比于前几代技术，这种技术提供了更大的灵活性、可靠性、可配置性和可扩展性。

第一代控制器没有使用PC，而是通过小型机架构来实现，采用专门的用户界面。而在第二代、第三代、第四代控制器中，PC扮演了一个重要的角色。
在第四代控制器中，高速的数据通信和精确的时间同步都通过网络实现。PC只是一个操作终端，并不是控制系统的一部分。用户可以通过PC、无线PDA、控制手柄或通过其他设备来控制系统。
全网络型控制器比前一代具有明显的优势。用户可以将控制器放在振动台旁操作，也可以在远距离的房间内进行远程控制。

Spider-81B 基础版本
Spider-81B的开发，满足了基本的振动测试应用要求。Spider-81B有4个输入通道，1个输出通道和4对数字I/O。该软件包括了随机、正弦冲击和RTD测试套件。

硬件指标

输入通道	每个Spider-81模块有8个 BNC输入接口，Spider-81和Spider-80能够通过网络组成一个1024个输入通道的系统；电荷, 电压或 IEPE, 单端和差分连接, AC或DC耦合，平均130 dB动态范围，24位A/D转换器， ±20V的输入范围，最大102.4 kHz的采样频率
输出通道	2 个BNC接口, 100 dB动态范围, 24位A/D转换器，±10V电压范围
通道相位匹配	在20 kHz的采样频率时，所有通道间能达到±1.0 度的相位匹配精度
其他设备	8 个独立 DIO，10个监测通道, 带导航按钮的LCD 显示屏，RS-485，接地，中止触点开关，启动和中止按钮
尺寸	440 x 66 x 330 mm (宽x高x长)
重量	4.2 kg
电源	操作时最大功耗18W. 外部直流电源或内部备用电池源供电
PC连接	支持100 BaseT和RJ45 接口连接到PC或网络交换机
内置存储	数据存储闪存：4 GB

Spider-80 | 网络化动态信号分析系统 | 动态测试系统 | 远程监测设备

2009-10-22T19:46:56-08:00

特点

· 高度模块化、分布式、网络化结构的动态测试系统

· 4~1024输入通道数

· 全部通道的时钟同步

· 支持与PC连机工作模式和独立的黑匣子工作模式

· 所有通道最高同步采样率为102.4KHz

· 24位A/D和D/A,130dB动态范围

· 电压、IEPE、电荷，AC/DC耦合，TEDS支持

· 所有通道可以以最大采样率连续记录数据

· 支持以太网供电(POE)、AC/DC电源和备份电池

· 内置信号发生器、数字I/O、硬件控制面板

· 非常紧凑和坚固的结构设计

· 可配置的信号分析功能CSA：数字滤波器、瞬态捕捉、FFT、功率谱PSD、频响函数FRF及相位

· 阶次分析、瀑布图、倍频程滤波、模态数据采集

典型应用领域

航天航空与军工
汽车业
电子
风力发电
电力
造纸
结构测试
模态测试
转子动平衡
机械状态监测
结构振动监测
声学测量
产品质量自动测试
振动台振动控制

Spider-80介绍

美国晶钻仪器(Crystal Instruments)公司开发的Spider是一个结构上高度模块化、真正分布式和可伸缩变化的动态测试系统，是需要方便、快捷和精确的数据记录、实时信号分析和振动控制的应用领域的理想设备，可广泛应用于机械状态监测、汽车、航空、航天、电子及防务领域。

Spider的硬件设计集艺术性、最优化性能和灵活性于一体，可以满足用户的各种需求。Spider-80模块采用SMB接头实现了适用于动态信号测试和远程监测小型化设计，其结构非常紧凑，4个Spider80模块(共32通道)可以放入1个1U高度的19英寸上架机箱中。

多个Spider模块可以组成一个高通道数的系统。Spider系统可以由多种不同的Spider模块组成，并可以在不同的设置间转换。通过多个Spider80模块，一个Spider系统可以有4~1024个输入通道，全部可以同步采样。多个Spider模块可以通过IEEE1588协议进行精确的时间同步，从而所有通道在频率域上可以获得完美的相位匹配特性，这些通道可以位于同一个或不同的模块上。

Spider80模块支持电压、电荷和IEPE输入方式，是理想的冲击、振动、噪声和电压量测试设备。每个 Spider-80模块配有8个输入通道，可以精确地测量和记录动态和静态信号。内置的大容量闪存可同时记录8个通道的采样数据，最大采样率102.4KHz/通道，记录的同时，可以进行实时的时域和频域信号分析。每个模块还内置两个信号发生器，可以同步输出各种波形。

Spider的供电可以采用AC/DC电源、以太网供电(PoE)或内置的备份电池。PoE方式通过以太网交换机为模块提供电源，不再需要其它电源线。

对于配置多个Spider模块的系统，可以使用一个或多个支持PoE功能和网络交换机，CI公司可以提供Spider-M5和Spider-M9两种交换机。这两种交换机分别有5个和9个以太网接口。交换机通过级联就可以支持几百个输入通道。采用PoE后，Spider模块和PC之间只有LAN电缆线，这极大地减少了电缆的需要量，也降低了测试系统成本、提高了可靠性，方便维护，系统安装效率高，而且非常灵活性。

Spider-80模块可以在PC机的控制下运行，也可以脱离PC，运行在 “黑匣子”模式下。“黑匣子”模式的测试流程定义好后下载到模块上，再通过手动或由某一事件触发启动。“黑匣子”模式或网络化分布式的系统结构，可以让用户将测试设备放置在离被测对象尽可能近的地方。

每个Spider模块都内置独立的存储介质，用于保存程序软件和测试数据。并且其真正分布式的结构保证了可以全速记录信号而不受网络速率的限制。

Spider的硬件经过了严格的环境测试，有：EMI、温度、跌落冲击、正弦与随机振动。这些实验保证了设备可以经受长途运输的考验，并长期稳定的工作。

性能

Spider具有业内产品的最佳性能指标、包括极高的动态范围、大容量存储和适用于各类环境的坚固设计。

采用独特的信号处理技术，Spider-80可以达到 130dB的动态范围。这种高动态范围技术使得Spider不需要象传统数据采集设备那样设置输入量程/放大系数。

Spider采用高速浮点DSP处理器管理数据输入/输出，并进行实时处理，同时配置了大容量的RAM和板上闪存用于海量数据存储。特别的散热和低功耗设计使得不需要冷却风扇，从而降低了能耗并消除了噪声。

可靠性

Spider被设计成可以管理任何连接失败的情况，而不会丢失数据。一个内置的备用电池可避免掉电和电子干扰故障。当与PC的连接意外中后，软件仍可以安全地运行，并恢复到正常状态。系统会一直监测传感器连接状态和是否过载。

Spider系统运行模式

下图是 Spider系统几种可能的运行模式

模式 1: PC联机单模块模式

一个Spider模块可以与PC直接或通过LAN以太网络联接，可以不通过交换机。这时PC作用如一个终端，上面运行EDM软件进行控制和监测。

模式 2: PC联机多模块模式

多个Spider模块可以连接组成一个高通道数的系统。多个交换机可以级连以扩展可连接模块数。PC作为终端，运行EDM软件进行控制和监测。

模式 3: 单模块黑匣子模式

与模式1相比运行时不需要PC。但需要通过PC安装一个用户定制的软件工作引擎到Spider模块上，Spider模块开始工作后不需要PC。在本模式下，PC的作用仅仅上预先设置Spider工作流程和测试完成后下载数据文件。

模式 4: 通过交换机联接的多模块黑匣子模式

类似于模式2但是运行时不需要PC。但需要通过PC安装一个用户定制的软件工作引擎到Spider模块上，Spider模块开始工作后不需要PC。在本模式下，PC的作用仅仅上预先设置Spider工作流程和测试完成后下载数据文件。

振动分析各类频谱及相关函数

Spider-80采用了非常精巧的FFT算法，且为用户提供了齐全的窗函数，平均类型及谱线选择，最高谱线可达64000线。强大的动态范围不放过任何微小的信息。

Spider-80还为您提供了其他辅助的功能，如峰值的标定，细化分析，谐波总失真计算等。同时还提供了瀑布图与色谱图的显示，以满足不同用户的需要。

结构分析（FRFs）

通过力锤或激振器进行模态数据采集时，Spider-80为您计算出任何一个通道和其他所有通道之间的互谱，传递函数和平均相干。独立的触发窗口给用户提供了友好的用户界面，让用户选择是否接受本次采集。

通过EDM的数据转换，Spider-80的数据很容易与第三方工具联合起来，为用户提供模态振型结构。

旋转机械阶次跟踪

高精度测量分析旋转机械的振动和噪声，需要一个高性能的，具有合适功能的分板设备，尤其是当机械在升速和减速的过程研究。Spider-80对与旋转机械解决方案，为用户推出了带有转子功能的声学测试和阶次跟踪分析技术。

同步阶次跟踪分析，用于转轴的转速发生快速变换的振动或者噪声分析。

阶次和频率提取：当振动或噪声现象中包括共振，不平衡或调制等多种故障现象时，观察和分析这些信号的一个很好办法就是瀑布图。瀑布图帮助用户从振动中分离阶次。

常带宽跟踪：齿轮箱产生的振动噪声与转速相关联。齿轮啮合的噪声必须按照一个合适的带宽进行采集。在汽车工业中，常带宽跟踪解决方案对于这种类型的测量来说是一个很专业的工具。

声学测试倍频程和声级计

Spider-80 良好的动态范围使其位列高端设备。基于IEC61672标准，一级的精度指标。Spider-80的声学测试包括1/n倍频程测试和声级计测试。

通过一个专业的友好界面，声学测试解决方案在最短时间里提供给用户最高精度的结果。

应用软件

工程数据管理软件EDM管理Spider设备和数据分析应用。EDM使用方便，Windows风格的软件管理PC和Spider之间的通讯，下载测试数据到PC，以要求的格式显示数据，并可将数据导出这各种标准格式，如ASAM-ODS、UFF、BUFF、用户自定义的ASCII文件等。EDM浏览数据，并可以快速地通过数据特性、关键词、缩略图等方法找到需要的数据记录。对原始采样信号还可以进行回放和后处理操作。通过光标和缩放操作可以仔细观研究信号特性。报告模板功能可以让用户自定义最终报告的内容。

无论用户正在进行建筑结构测试、机载振动测试、机场噪声监测、或是风力发电机检测，采用Spider，都可以通过Internet在千里之外进行监控，晶钻仪器公司不但能满足用户今天的应用需求，也为用户将来的需求增长做好了准备。

主要指标

输入通道	每个模块8个输入通道，SMB接头，多个模块可以通过网络组成最高1024通道的系统，支持电荷、电压和IEPE输入;单端和差分;AC、DC耦合，130dB动态范围，24位A/D转换器，量程+/-20V，最大102.4KHz采样率/通道
输出通道	2 个。SMB接头，100dB动态范围，24位A/D转换器，输出范围+/- 10 V
*通道间相位精度*	*< +/-1.0 degree，20 kHz采样率，所有通道间*
尺寸	238.8 mm x 215.7 mm x 20 mm,4 个 Spider-80 可以放入一个 1U 高度的标准19”上架机箱中
重量	1.3Kg
电源	外接 DC 电源、以太网供电(PoE)或内置备用电池
PC 连接	100 BaseT, RJ45 插座可连接 PC 或网络交换机
内置存储	*4GB闪存用于数据存储***
LED指示灯	电源, 运行/停止, 闪存容量, LAN网络连接状态
实时分析功能	数据记录、数学运算 (+,-,*,/), 积分,微分, FFT, average, 加窗, 自功率谱, 互谱, 频率响应FRF, 相干, 实时滤波器, RMS, 倍频程, 阶次跟踪分析, 正弦扫频分析, 阈值检测, 报警等
*工作模式*	PC联机工作模式或独立的黑匣子模式。

动平衡 - 振动巡检仪

2009-07-30T18:14:48-08:00

动平衡

CoCo-80动态信号分析仪现场动平衡功能可以引导用户按步骤地对机器的安装在轴承上的转子进行平衡操作，使其正常工作。大型设备如汽轮机、电动机、发电机电枢等，经常需要在两次大修间进行现场动平衡。纠正不平衡需要对1个或2个平面确定过重点，这取决于转子半径和刚度。一个过重点是指在转子半径上的某个位置，其质量超重。与过重点相反的径向方向就是需要进行配重的位置。不过，除非预先知道平衡的状态，否则无法确定配重点。因此大多数现场动平衡都采用影响因子方法来计算配重。

如图，加速度传感器安装在转子轴承上以采集振动信号。转速信号用于计算旋转速度并与振动信号同步，以计算转子的转动角度。

动平衡模拟图

影响因子算法用于确定旋转系统对于不平衡质量变化的反应程度。首先一块试重被加到转子上使用振动的幅值或相位产生变化。这块已知质量和位置的试重块生产的不平衡性影响，或称影响系数被计算出来。单面动平衡过程用于确定一个面的质量位置响应系数，而多面动平衡过程用于确定多个平面的响应系数。鉴于初始配重后的振动可以看成是初始的不平衡性引起的反映，因此以此计算初始不平衡质量及影响因子。这就使得系统可以为每一个平面计算需要配置的质量和位置。初始平衡后通常还需要第二次平衡转动以验证平衡效果。

动平衡过程

测量2个平面的不平衡向量

估计配重

给出配重安装位置，指导安装

完成后的信息汇总。

用动态分析系统识别或者检验减振器的特性(2)

2009-07-08T19:39:15-08:00

作者：浙江大学庄表中杭州锐达数字技术有限公司刁一平

应用例2：羽毛球拍击球后也需要减振，它用的是阻尼减振技术。

球拍振动减小可以节省运动员的体力，影响振动对运动员造成的麻痹感觉，提高比赛水平。

                 女单冠军：张宁

羽毛球拍弯曲振动的模态频率分析
       网拍的弯曲振动试验用CoCo-80/90动态信号分析系统。

羽毛球拍振动衰减曲线



由于这个一阶固有频率比网拍的一阶固有频率低得多，所以用调谐减振是不可能的，只有采用拍管内阻技术减振了。

给球拍加上阻尼

加阻尼前后的球拍振动衰减对比，效果很明显

用动态分析系统识别或者检验减振器的特性(1)

2009-07-07T20:55:20-08:00

作者：浙江大学庄表中     杭州锐达数字技术有限公司刁一平

        动态信号分析系统的功能很多，它的主要用途是将动态信号（如振动的位移、速度、加速度、……、力、应变、温度等）变为各域的信息（如：频率域的频谱分析，频响函数……；幅域的概率密度函数；时差域的自相关函数，互相关函数和相干函数；转速域中的转速……等）。
        减振器的用途很广，表达这类产品有一系列的技术指标，如最大载荷、静刚度特性、自振频率、阻尼比、疲劳寿命……，对应的有许多试验机，如：万能试验机、橡胶硬度计、动刚度测试机、振动固有频率测试仪、动态信号分析系统，疲劳寿命试验机。

应用例1：轨道减振器用CoCo-80/90动态分析系统测试一阶固有频率及阻尼特性。



振动波形图：
      可见振幅衰减的对数衰减率为:landa=ln(15/5)/24=0.045
阻尼比为：0.045/(2*pi)=0.007

频谱分析图：fn=24.68Hz

从频谱分析图上看有2个峰，且第一个峰的幅值小于第二个峰的幅值，是否会有假频率呢？这里用自相关函数曲线周期tao=0.04s,计算得fn1=1/tao=25Hz,由此可见频谱图上的第一个峰对应的频率是轨道减振器的固有频率。

自相关函数图：

观看视频：

锐锋帮助小企业实现高新加实验设备

2009-07-02T20:53:25-08:00

来自上海的Jason是原是某著名汽车公司的动力总成设计工程师，同时对车体的整个乘坐舒适度有着较高的要求，平时也非常关注整车的NVH特性。

06年Jason来到杭州开创自己的汽车服务维修事业，除了对汽车进行正常的维修之外，Jason发现越来越多的顾客对汽车的整体舒适度提出要求，给顾客提供一些简单的减震降噪技术服务将是一个非常有前景的商机。

无论是对于车体的维护保养和减噪减振，对振动噪音信号的测试是一切工作的开始。而对于自己事业刚刚起步的Jason来说，大型测试系统大部分功能用不着且价格昂贵，而简易的仪器在价格上可以承受，但是总是或多或少的存在功能上不禁如人意的地方。

09年6月，Jason来到杭州锐达数字技术有限公司询问CoCo的情况，CoCo的便捷性、功能上都让Jason十分的满意，唯一的缺憾是高于10W的价格仍然让Jason难以承受。

于是锐达的工程师向Jason推荐了最新出品的SIGBLADE——锐锋振动噪声测试仪。作为CoCo的OEM产品，完好的电气特性，实惠的价格正好和Jason的心意。

CoCo OEM版 SIGBLADE

SIGBLADE直观的功能界面

Jason除了基本的配置之外，定制了FFT频谱分析，转速计，倍频程，声级计等功能。一共付费4.5万人民币。花费4.5万人民币，Jason可以自己测试发动机的振动，驾驶舱内的振动情况，同时可以对驾驶舱内的噪声对声级测量，倍频程分析，对于发动机某个转速点的声噪做轻松的定位，由于是2个通道，还可以做振动与噪声的同步分析对比，为找到噪音的来源更好的提供线索，这一点让Jason十分的满意。

上图是振动谱分析，下图是声谱分析，中间还可以进行光标联动

Jason准备给他的每一个客户建立数据库，定期的记录下其客户爱车的各个情况，更好的为客户提供周到的服务，自从有了锐锋振动噪声测试仪，这一切就可以变成可能。

“等事业做到一定高度后，如果条件允许，我再升级软件，做更升入的测量，比如说阶次跟踪等”Jason说。

Jason在车体内测试振动情况。

对噪音进行倍频程分析。

对发动机进行相关的测试。

撞击测试 - 振动巡检仪

2009-05-26T23:40:18-08:00

撞击测试是分析一个机器或结构的模态响应的简单方法。当受到冲击时，一个机器或结构会产生一个宽频带的激励，其中与结构的自然频率一致的激励频率成份，会使用结构产生共振，表现为在这些频率带上振动值比正常值要高。在撞击测试期间,CoCo80动态信号分析仪通过加速度传感器测量振动的幅值和频率，并且显示幅值vs频率图，其峰值代表了结构的固有模态，并且最尖的峰值处就是有危害的幅值向量。

通常在大多数机器振动测试中，获得精确的传递函数并不重要，而重要的是获得结构的各阶振动模态的频率，位置，以及这些模态的阻尼比等参数。

CoCo可以无需一个特别的带力传感器的冲击锤就可以进行撞击测试，只要用一个合适的物体，如一根木棒，或硬像胶棒等击打结构就可以。

撞击测试可以按设备“开机”和“关机”两种模式进行。设备“关机”是推荐模式，指没有旋转或其它激励激作用于设备，这样一次撞击测试可以测到清楚的共振动状态，如下：
撞击测试显示

设备开机是应用于转子仍然工作时，此时受迫激励作用于整个振动系统中。此时采用一个特殊的测试算法:负平均法,显示如下：

升/降转速分析 - 振动巡检仪

2009-05-21T22:40:07-08:00

升降转速分析是振动巡检仪的一种实时数据记录和分析工具，用于其振动量级随运行速度或时间而变化的机器设备，如在一个开停机的过程中，或其它一些应用中所引起的瞬态变化过程。一个主要的应用是用于确定机器设备的临界/共振速度。分析结果可以多种方式显示，以保证数据可以被最合适抽取和显示，以下是用户常用的显示方式：

1. 频带RMS vs. RPM

2. n阶幅值 vs. RPM

3. 波特图

4. 瀑布图

5. 彩图

这些图形显示可以使用户快速地了解设备的振动量级与转速或时间的变化关系。而且关键的是操作者可以锁定机器设备的临界或共振点的运行速度。

另一方面，用户也可以使用长时间波形记录功能，来采集振动和转速信号并以时间波形的方式存储。这种长时间记录波形可以用EDM后处理软件进行任意次数的离线分析。

原始的转速脉冲信号波形

RPM vs 时间

RPM 瀑布图 (常频率带宽)

RPM 彩图 (常频率带宽)

频带 RMS vs RPM:

阶次谱

两个总量级 RMS 信号vs RPM

RPM 彩图 (常阶次域)

1x 阶幅值和相位vs RPM (波特图)

1x 1x 阶幅值和相位极坐标显示

轴心轨迹图 (滤波后的)

风力发电机组无线远程监控

2009-05-14T01:48:48-08:00

作者：Crystal Instruments

译：刁一平

日期：2009年4月

信号处理工程师

振动信号测试技术顾问

邮箱：sales@hzrad.com

http://www.chinavib.com/UChome/118883

电话：0571-88070790

在线qq：1094763536

介绍：

当今世界有越来越多的应用要求对电气信号、振动信号、噪声、拉力和其他的物理信号进行远程的或者无接触式的测量，其中风力发电机监测领域就是典型的例子。

监视系统往往会被放置在一个比较恶劣的环境里，而使用者在几百里之外的地方，实时的观察数据、调整相应的参数、捕捉和下载所需要的数据。CoCo-80/90的紧凑结构，良好的动态测量范围和实时的记录功能，搭配无线网络技术，使得上述要求得以实现。2.5G，3G无线网络的实时也使得全球范围内的远程监控的实现得以更加经济。CoCo除了给用户提供良好的在线测试，同时也是一个标准的网络终端。当CoCo接到无线调制解调器中，便可以得到一个安全的网络连接。这个集成的解决方案比基于PC的解决方案要经济的多。完整的远程无线系统方案可以由下图表示：

风力发电机的监控：

风力发电机无线远程监控是机器远程设备状态监测的一个典型应用。大于50kW的风力发电机要求复杂的机器监测系统。振动的监控是风力发电机监控中的一个重要方面。对于振动信号的分析可以发现以及诊断发电机设备及其转子部件的安全运行程度。发电机设备包括主轴承，变速箱和发电机。振动传感器接到轴承，变速箱和旋转叶中，然后输出当时机器运转状况的模拟信号，数据采集系统要求有高的采样率、大的动态范围和抗混叠。无线技术的应用也节省了数据线的开销。

典型的传感器套件如下:

• 主轴承

– 2 加速度传感器 (振动)

– 1 转速计

• 变速箱

– 1 油料颗粒计数器

– 4 加速度传感器 (振动)

– 1 温度传感器

• Generator

– 3 加速度传感器(振动)

– 1 温度器

目前对风力发电机测量监测包括了其电气信号，振动信号或者转速信号。除了监测振动和噪声信号，CoCo同样可以对超出范围的测量值进行报警。

CoCo-80/90

CoCo-80/90 是一个多通道的手持式数据记录仪、动态信号分析仪和振动信号控制器。这使其对在工业领域有很广的用途：车辆工程、航海、航天航空、电气和军工等，这些领域都要求简易，快速和精确的数据记录以及实时处理。CoCo-80是一个低功耗，轻便，电池供电的仪器，并且具有高度的精准性和优良的动态范围。CoCo-80具有2，4，8个输入通道，每个通道在实时进行频率分析和使用内置的信号发生器的同时仍然可以达到102.4KHz的采样率。CoCo可以连接麦克风传感器、加速度传感器、位移传感器、速度传感器、转速计、张力器、温度、压力等传感器。

CoCo-90配备了额外的8个通道，因此总共具有16个输入通道，可以准确的测量动态和静态的信号。16个通道在进行频谱分析的时候可以实时的记录51.2KHz的原始信号。

CoCo-80/90系统有两个USB接口，100M以太网络接口，SD卡接口，频谱输入输出，5.7寸彩色液晶屏以及一副键盘。

CoCo有一个新的数据处理概念，即可编辑的数据分析（CSA）。CSA提供了目前独一无二的实时数据处理编辑流程包括滤波器和谱分析。数据可以利用EDM软件导入到PC段，EDM是一个强大的数据处理、管理和离线后分析工具，且提供了数据库工具，分析工具以及报表生成工具等。

无线路由

一个无线路由是接入无线网络的工具。但用户接入无线路由器，用户可以通过其网络服务商进入互联网。很多无线路由提供了GSM/GPRS 或者 CDMA为基础的四频接入能力。一个标准的路由提供了高速的无线数据通讯能力，且可以和EDM软件无缝的连接。无线路由也提供了丰富的接口,包括RS-232, USB和以太网口。本文的案例需要以太的数据传输能力。

内置的无线路由一般包含DHCP服务和防火墙。一般路由器可以设置3种网络连接方式：

总是连接（always-on）, 呼叫连接（wake-up on ring）, 或者命令拨号（dial-on demand）。总是连接（always-on）会自动建立数据传输机制，并且实时的记录整个过程。在特殊情况下连接中断后也能自动恢复。呼叫连接（wake-up on ring）模式一般只有在路由接收到一个呼叫之后才接入网络。基于安全保密等考虑，用户可以设定一个专用的呼叫ID。这种方式可以有效的节省无线路由上网的时间。最后一种是命令拨号（dial-on demand），无线路由只有在需要传输数据的时候才会连接入网。这种模式适合在很多网络终端共享网络资源的工作方式。

系统箱

典型的安装

变速箱上的传感器

安装在住轴承上的传感器

特制的软件功能

CoCo有很多动态信号分析功能都可以用作远程监控，包括长时间的记录、瞬间抓捕、触发、自功率谱、传递函数、倍频程分析、声级计和实时滤波器。一种新的可编辑信号分析技术（CSA），允许用户自己上传信号处理算法并且实时的运行。

除了上述提到的数据采集和处理等功能，在远程监控中，以下条目也是普遍需要具备的：.

• 可以使用定时器，外在触发信号以及远程的控制者来起始或者终止数据的记录。

• 远程登陆且看到实时的运行信息：比如输入的均方根，峰值等。

• 远程下载数据文件。

• 远程删除数据文件。

• 某些状态超标时发出报警。

• 报警信息自动通过邮件或者寻呼等发出。

• 带电源管理程序，有睡眠模式

• 可以从睡眠模式中醒来。

• 客户端软件可以同时连接多台CoCo并且查看信息。

• 远程可以控制系统重启，还原。

一个远程监控的例子

典型的问题诊断

报警实例

一个远程监控系统必须具有重启功能。因为任何的计算机系统都可以由于意外的软件错误而挂起死机。虽然很少使用，这个功能在远程监控里是必须的。

两个软件途径对CoCo-80进行远程控制。一个是使用美国晶钻仪器发布的EDM软件（Engineering Data Management）。EDM软件是基于windows操作系统的PC端软件，其中一个特别的功能就是可以通过静态IP地址的认证方式去连接一台或者多台的CoCo-80。

第一个方法是利用网页技术。EDM可以不时的给特定地址的网页贴上数据。这种方法会可以让用户通过网页观看现场数据。

带宽限制

通常，无线数据传输比用本地局域网（LAN）慢很多。比如说一个10级的四频GPRS无线理论上可以到85 K bps的传输速度，但实际中的速率大概才是几分之一，远低于100M的以太局域网。软件也必须特别设计去适应这个低带宽的情况。比如说在通常的操作下，用户想看几个基本的测量状态，比如信号的最大，最小值，而不是信号的本身，只有在报警等特殊情况下，用户才会去下载数据进行分析。

利用CoCo做远程监控解决方案的优点

以前，这样一套远程监控系统都是基于PC架构的插卡式。但是基于PC的解决方案有不少的问题，PC在户外等地方的稳定性不够，功耗也太高。CoCo有集成的以太网接口，小巧轻便，专门为工业应用设计，更加的便携，功耗上是PC机的几分之一。

键盘和液晶屏方便用户在现场实时的看数据。在现场使用时，用户可以通过屏幕得到大量的信息，在远程监控模式下，液晶屏会被关闭，系统转入到节电模式。

所有的组件

总之，一个远程的监控系统必须由以下部件组成：

设备	描述
CoCo-80/90	CoCo 硬件, 2/4/8/16 通道
	CoCo 应用程序
	PC 端EDM 软件
电源	从发电机中接出，或者利用太阳能



夹具	带三脚架的不锈钢夹具
无线网络	无线路由
	GPRS天线
	网络服务
传感器	电力夹, 电压探针
传感器	加速度, IEPE, 数据线, 安装附件

设备：

CoCo-80：

加速度传感器：

无线路由：

野外无线网络天线：

实时的数据趋势图：

EDM段显示

网页显示

趋势与报警 - 振动巡检仪

2009-05-11T02:51:05-08:00

趋势是指按一定的时间间隔存储有效的振动数据记录，并将这些振动数据的相关频率的量级变化按时间绘制成图形。如果发现某个频率上量级的趋势一直向上，就说明机器设备有隐患正在增大。

最简单的应用振动趋势概念的方法是先将一个正常工作状态下的机器振动频谱作为参考，或称为基准线，然后将该机器最近的频谱测量结果与基准线进行比对。

在趋势分析中，关键是要保持测量历程的一致性。所谓一致性是指，相同的测量物理位置、相同的测量参数设置、相同的分析以及相同的信号提取算法，如果不能保持一致性，这种比较就没有意义了。

当用FFT分析仪或数据采集仪采集振动数据时，采用对频谱进行多次平均以减少随机量和无关的干扰，是非常重要的。

EDM软件和CoCo动态信号分析仪支持多种趋势分析，所有的读值记录都可以进行趋势分析：

1.加速度 rms, peak and peak-peak

2.速度 rms, peak and peak-peak

3.位移 rms, peak and peak-peak

另一个高级的功能是用户可以自定义若干频率带，并对这些频带的RMS值进行趋势分析。

杭州锐达数字技术有限公司 - 数据记录与振动信号分析解决方案专家

Spider-81 第四代振动控制器

特点

应用功能

DSP集成结构

黑匣子模式：脱离PC的运行模式

高可靠性设计

数据和文件模式

内置的动态信号分析

方便的网络连接

最新的硬件设计

模块之间的时间同步

板载LCD显示器

高控制性能设计

易用性

高精度设计