设备故障诊断信号采集的方法

对于设备故障的诊断要达到客观的判断就必须依靠可靠的信息资源来支持。因此，我们就需要学习掌握诊断技术中的信号采集、处理与分析技术。

换句话说，对于机械设备的故障诊断来讲，是否采集到最准确的信号是对设备进行准确诊断的前提，在我们对设备进行监测诊断之前选用诊断方法的同时确定相匹配的信息采集方法和类型是搞好设备诊断的第一个关键步骤。
 
信号的采集一般包括选择什么样的信号，在设备的什么部位采集和使用什么样的采集工具以及采集周期等等内容。对于不同性质的信号有不同的采集方法，下面对一些信号采集方法作一简单介绍。
 
㈠振动信号的采集
 
对于振动诊断技术来讲，把振动定义为：物体或某种状态随时间往复变化的现象。因此，是随时间往复变化的信号都可以看作振动信号，对于设备运行中的振动信号主要指力学方面的状态变化。

比如位移、速度、加速度、转速、应力、应变力、扭矩等等。信号采集的工具主要是各种传感器，对应上述各种信号有位移传感器、速度传感器、加速度传感器、转速仪、力传感器、应复电、扫矩仪等等。由传感器采集的信号经过放大记录在磁带、记录纸或照片上以及其它方式上，然后再进行数据处理。

现在，由于设备诊断仪器的智化发展能够将信号采集处理分析于一体，从信号的采集处理的效率和准确性都有了大幅度甚至是质的提高。但是，不论怎样的诊断仪器或装置，传感器安放的位置对于设备故障诊断的准确性有非常重要的影响，需要经过认真地理论分析和实验探索才能确定。
 
㈡铁谱分析中的油样采集
 
铁锈分析是对设备摩擦磨损情况的诊断分析，以此来判断是正常还是非正常磨损，因此，铁谱分析所需的油样采集有较高的要求。铁谱分析常用的仪器有直读式，分析式和旋转式铁谱仪，还有磁塞、光谱分析仪等等。

油样采集方法以分析式铁谱仪为例，其做法是从设备润滑油中含磨粒最有代表性的润滑油箱的部位采集油样，把油样拿回实验室放入铁谱仪的油样槽中，然后再把油液按一定的严格的操作步骤稀释后放在谱片上，在高强度的磁场作用下磨粒按粒度大小分开、沉淀，根据对磨粒沉淀分布情况的分析，再用光学或电子显微镜观察磨粒的形和色泽，这就会给我们提供了磨粒的数量、粒度、形态和成分这样一些信息，通过铁谱分析，就可以判断出设备零件的磨损程度。铁谱分析相对比较便宜，但是它对于非磁性材料不够灵敏，它适用于10—50υm的磨粒。
 
磁塞检测技术的基本原理是把磁塞插入润滑系统的管道内，搜集润滑油的残粒进行对比分析，从残粒的大小、形状和数量来判断设备零件的磨损状态。
 
㈢温度信号的采集
 
温度信号采集有一般温度测量技术和红外信号采集技术。
 
一般温度测量技术有常用的各种温度计、热电涡温度传感器和其它热敏元件等。温度测量有直接记录和遥测技术，有自动纸带记录和计算机存贮、读出及打印系统。
 
红外信号采集技术是根据红外光谱辐射原理制成的红外探测器，它能很灵敏地把辐射信号转变成人可以识别的信号，由于红外辐射可以产生热效应和充电效应，因此，目前的红外探测器有热敏探测器和光学探测器口红外温度检测一般用红外探测器检测温度时不接触物体，不影响被测的温度场，测温速度迅速、灵敏，测温范围较宽。这种红外温度检测技术已被广泛应用于铁路机车车辆轴温不停车检测，电气控制系统，元器件及触点连接点检测以及其它设备传动部位的检测诊断。

热象诊断信号采集，由于红外光谱人眼看不见。因此采用红外成像技术变不可见的红外光谱为可见光谱，把红外辐射转换成可见光而显示出来，这一技术使得对温度信号的采集通过图象直接显示出来，所以这种热像诊断信号采集方法在一些设备的诊断中是非常有用的口红外缺陷检查，红外技术可以用于设备诊断中对于缺陷检查，在设备简单、使用方便、探查准确上比X射线和超声波探伤更为优越。它可用于对设备零部件、结构和焊缝的缺陷探查。探查可分为主动红外探查和被动红外探查。
 
㈣声信号的采集
 
根据不同的声学诊断技术可把声信号的采集分为声和噪声诊断的信号采集、超声波信号的采集和声发射信号采集三种方法。

声和噪声诊断的信号采集，信号的采集方法与振动诊断信号的采集方法类似，只是传感器不同，传感器的安放位置也要根据声学原理和经过实验来确定。常用的方法还有用耳朵直接听和用螺丝刀或电子听诊器听等等。

超声波信号采集方法是用超声波探头来接受人工发射的超声波检测信号，它有用一个探头发射同时接收反射回来的超声．波的回波脉冲法；有用一个探头发射超声波，另一个探头接受超声波的穿透传输法；还有利用超声波共振来判别被测物体的厚度的共振测量法等等。

声发射信号采集，它使用声发射信号采集装置包括用作捕捉声发射信号的高灵敏度压电换能器（传感器）、前置放大器、宽带适阔放大器和脉冲分析仪。
 
㈤其它设备诊断技术的信号采集方法
 
用光学仪器直接采集信号的方法，有人观察法，光学显微镜，内孔检测仪（透镜式或纤维式），全息照相，电子显微镜断口分析，染料渗透技术，辐射照相包括X射线、Y射线、中子等等。
 
用光谱检测仪采集信号的方法有化学分析电子光谱学方法和电子自旋共振光谱学方法。
 
光纤信号采集方法是由光导纤维束制成的位移传感器，由导光光纤束和接受光纤束组成可以安装到设备内部测取振动时的位移信息，特别适用于滚动轴承内外圈表面损伤的检测，光线由导光光纤束经过传感器端面射向轴承座圈表面反射回来由接受光纤束接收经过光电元件变为电压信号输出，当传感器端面与座圈表面间距离改变时，导光束照射在座圈表面的面积也变化，输出电压信号也随之变化。这种传感器灵敏度高，便于安装。
 
⒈腐蚀信号的采集

当设备及零部件的腐蚀以电化学过程进行时，可直接从腐蚀产生的特殊电流进行识别，也就是检测这个特殊电流。另外，还可以用电阻检测腐蚀计和腐蚀率检测器进行腐蚀信号采集。
 
⒉泄漏信号的采集

这些采集方法包括对于设备部件或结构容器可以用吸气法或气罩法，使用泄漏传感器检验，试管测试器即化学反应的方法，热传导率测试器方法，充气测试泄漏检查技术方法，超声波传感器泄漏测试、脉冲激振加超声波探测诊断管道泄漏技术的方法，气体污染监测技术也可用于泄漏检测，另外还有扩散式红外线气体分析器也可以用于漏气检测口
 
⒊水质监测信号采集

锅炉给水和内燃机等设备的冷却系统中的水质监测可用以下传感器来采集信号，有溶解氧传感器，pH值传感器，导电参数传感器，选通离子传感器，混浊度计以及其它水质监测手段。

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