Đồ án công nghệ

Đo lường là một quá trình đánh giá định hướng đại lượng cần đo để có kết quả bằng số đơn vị đo.

Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 1 PHẦN I – TỔNG QUAN VỀ ĐO RUNG ĐỘNG 1.1. Các vấn đề cơ bản về kỹ thuật đo lƣờng 1.1.1 Khái niệm: Đo lƣờng là một quá trình đánh giá định hƣớng đại lƣợng cần đo để có kết quả bằng số với đơn vị đo. Kết quả đo lƣờng là giá trị bằng số của đại lƣợng cần đo Ax, nó bằng tỷ số của đại lƣợng cần đo X và đơn vị đo X0. Vậy quá trình có thể viết dƣới dạng: A X = O X X ⇔ X= Ax.X0 Đây là phƣơng trình cơ bản của phép đo, nó chỉ rõ sự so sánh đại lƣợng cần đo với mẫu và cho ra kết quả bằng số. Quá trình đo đƣợc tiến hành thông qua các thao tác cơ bản về đo lƣờng sau: - Thao tác xác định mẫu và thành lập mẫu. - Thao tác so sánh. - Thao tác biến đổi. - Thao tác thể hiện kết quả hay chỉ thị.  Phân loại các cách thực hiện phƣơng pháp đo : - Đo trực tiếp : là cách đo mà kết quả nhận đƣợc trực tiếp từ một Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 2 phép đo duy nhất . - Đo gián tiếp : là cách đo mà kết quả đƣợc suy ra từ phép đo ,từ sự phối hợp của nhiều phép đo trực tiếp. - Đo thống kê : là phép đo nhiều lần một đại lƣợng nào đó , trong cùng một điều kiện và cùng một giá.Từ đó dùng phép tính xác suất để thể hiện kết quả đo có độ chính xác cần thiết. 1.1.2. Các đại lƣợng đặc trƣng của kỹ thuật đo lƣờng 1.1.2.1 Tín hiệu đo và đại lƣợng đo : - Tín hiệu đo : là tín hiệu mang thông tin về giá trị của đại lƣợng đo.Nó có thể: + Tín hiệu liên tục Analog (A) + Tín hiệu rời rạc Digital (D) - Đại lƣợng đo : là một thông số xác định quá trình vật lý nào đó . Đại lƣợng đo đƣợc phân loại nhƣ sau: + Theo tính chất : - Đại lƣợng tiền định (đại lƣợng xác định đƣợc trƣớc) - Đại lƣợng đo ngẫu nhiên (đại lƣợng không xác định ) + Theo bản chất : - Đại lƣợng điện (bản thân nó mang năng lƣợng nhƣ : I ,U . - Đại lƣợng thông số ( R, L, C .) - Đại lƣợng không điện ( t 0 , F,P ,Q .) - Đại lƣợng theo thời gian ( t,ϕ,f .) Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 3 + Theo dụng cụ đo : - Vôn kế , Wattmet, tần số kế 1.1.2.2 Điều kiện đo: Các thông tin đo lƣờng bao giờ cũng gắn chặt với môi trƣờng sinh ra đại lƣợng đo. Khi tiến hành phép đo ta phải tính tới ảnh hƣởng của môi trƣờng đến kết quả đo và ngƣợc lại khi dùng dụng cụ đo không đƣợc để dụng cụ đo ảnh hƣởng đến đối tƣợng đo. Cần phải tính đến các điều kiện đo khác nhau để chọn thiết bị đo và tổ chức các phép đo cho tốt nhất. 1.1.2.3 Đơn vị đo: Đơn vị đo là giá trị đơn vị tiêu chuẩn về một đại lƣợng đo nào đấy đƣợc quốc tế quy định mà mỗi quốc gia đều phải tuân theo. Trên thế giới ngƣời ta đã chế tạo ra những đơn vị tiêu chuẩn đƣợc gọi là các chuẩn., trong đó có 7 đơn vị cơ bản : - Chiều dài là mét (m) - Khối lƣợng là kilôgam (kg) - Thời gian là giây (s) - Cƣờng độ dòng điện là ampe (A) - Rung động (in/s,mm/s,Hz,kcp) - Cƣờng độ ánh sáng là Candela (cd) Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 4 - Số lƣợng vật chất là mol (mol) Ngoài ra còn có các đơn vị kéo theo trong các lĩnh vực khác . 1.1.3. Thiết bị đo và Các phƣơng pháp đo. 1.1.3.1 Thiết bị đo : Là thiết bị kỹ thuật dùng để gia công tín hiệu mang thông tin đo thành dạng tiện lợi cho ngƣời quan sát. Thực hiện phép đo: - Thiết bị tạo mẫu : Là thiết bị đo để khôi phục một đại lƣợng vật lý nhất định. Thiết bị mẫu phải đạt độ chính xác cao. - Dụng cụ đo : Là thiết bị để gia công các thông tin đo lƣờng và thể hiện kết quả đo dƣới dạng con số, đồ thị hoặc bảng số .tuỳ theo cách biến đổi tín hiệu và chỉ thị, dụng cụ đo đƣợc chia thành dụng cụ đo tƣơng tự (anlog) và dụng cụ đo chỉ thị số (Digital). - So sánh : + Thiết bị tự động + Ngƣời điều khiển - Biến đổi Kết quả đo trình cơ bản của phép đo, nó chỉ rõ sự so sánh đại lƣợng cần đo với mẫu và cho ra kết quả bằng số. Quá trình đo đƣợc tiến hành thông qua các thao tác cơ bản về đo lƣờng sau: Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 5 - Thao tác xác định mẫu và thành lập mẫu. - Thao tác so sánh. - Thao tác biến đổi. - Thao tác thể hiện kết quả hay chỉ thị.  Phân loại các cách thực hiện phƣơng pháp đo Đo trực tiếp : là cách đo mà kết quả nhận đƣợc trực tiếp từ một phép đo duy nhất. Đo gián tiếp : là cách đo mà kết quả đƣợc suy ra từ phép đo ,từ sự phối hợp của nhiều phép đo trực tiếp. Đo thống kê : là phép đo nhiều lần một đại lƣợng nào đó , trong cùng một điều kiện và cùng một giá.Từ đó dùng phép tính xác suất để thể hiện kết quả đo có độ chính xác cần thiết. Kết quả đo Phƣơng pháp biến đổi thẳng: • Chuyển đổi (khâu đầu): biến đổi giữa hai đại lƣợng vật lý với nhau. + Chuyển đổi điện - điện - liên tục rời rạc (A/D) - rời rạc liên tục (D/A) Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 6 + chuyển đổi không điện - điện : là đại lƣợng không điện (t 0 , p ,F) sang đại lƣợng điện (U, I ). • Mạch đo (biến đổi ): các mạch tính toán nhƣ: + Mạch cộng, mạch trừ, mạch tích phân + Mạch khuyếch đại ,mạch logic (and, or, not ) • Chỉ thị (khâu cuối): để thể hiện kết quả đo + Dùng kim chỉ , tự ghi + Chỉ thị số Dùng biến đổi thẳng là những cái đo trực tiếp(vôn kế, ampe kế). X: là đại lƣợng đo XK: là đại lƣợng chuẩn phản hồi ΔX = X − XK - So sánh cân bằng : X − X = ΔX = 0 - So sánh không cân bằng : ΔX ≠ 0⇒ X = XK + ΔX 1.1.4.Các đại lƣợng đặc trƣng cơ bản - Sai số tuyệt đối : Δ = Xđo − Xthực Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 7 Xđo : do các dụng cụ đo đƣợc Xthực : giá trị mẫu (do dụng cụ đo hay giá trị thực). - Sai số tƣơng đối : γ% = %100 Xthuc - Sai số quy đổi : X%(cấp chính xác dụng cụ đo) γqd% = %100 max max X Xmax : là sai số lớn nhất của thang đo Δmax : là sai số tuyệt đối của thang đo - Độ nhạy (S): S = X Y Tuyến tính S = dX dY Phi tuyến tính X : là đại lƣợng vào Y : là đại lƣợng ra Độ nhạy là độ biến thiên tƣơng đối giữa đại lƣợng ra và vào: S = S1.S2.S3 .Sn - Tổng trở vào ,ra của dụng cụ: Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 8 - Tổng trở vào của dụng cụ là tổng trở của dụng cụ đó - Tổng trở ra là tổng trở đầu ra. - Các dụng cụ đo có tổng trở thích hợp để khi đo các tín hiệu không bị sai lệch. - Đặc tính động: + Khi xét các đặc tính động: - Đặc tính biên độ (trong quá trình quá độ) - Đặc tính pha tần .Vì các đại lƣợng đo (không biến thiên hoặc biến thiên chậm và đại lƣợng biến thiên nhanh). Độ tin cậy và tính kinh tế: phụ thuộc vào trình độ, khoa học Q xác suất hỏng P xác suất không hỏng Q.P = 1⇒ Q↓ ⇒ P↑. Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 9 Phần II - ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐO CÁC ĐẠI LƢỢNG KHÔNG ĐIỆN ĐO RUNG ĐỘNG 2.1. Khái niệm về rung động và đo rung động Rung động đơn giản là sự di chuyển qua lại của máy hoặc các bộ phận máy. Tất cả các thành phần máy di chuyển qua lại hay dao động qua lại là đang rung động. Rung động máy có thể có nhiều dạng khác nhau. Một thành phần máy có thể dao động một khoảng cách lớn hoặc nhỏ, nhanh hoặc chậm và có thể cảm nhận đƣợc âm thanh và nhiệt. Rung động máy thƣờng có thể cố ý đƣợc tạo ra nhờ thiết kế của máy và tùy vào mục đích sử dụng của máy nhƣ sàng rung, phễu nạp liệu, băng tải, máy đánh bóng, máy dầm đất, v.v…. Nhƣng hầu hết, rung động máy là không mong muốn và nó thƣờng gây ra những hƣ hỏng cho máy để đo đƣợc rung động thì phải có dụng cụ đo, thông thƣờng trong công nghiệp rung động đƣợc đo bằng cảm biến và phƣơng pháp này tiện lợi là có thể truyền tín hiệu rung động đi xa không ảnh hƣởng tới sự làm việc của hệ thống khi cần xác định rung động. Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 10 2.1.2 Tính chất của rung động Rung động có thể là rung động tuần hoàn, rung động ngẫu nhiên và rung động tắt dần. Trong đó phổ biến nhất là rung động tuần hoàn. Rung động của máy có tính tuần hoàn, đƣợc xác định qua ba thông số cơ bản: chuyển vị, vận tốc, gia tốc. Mối quan hệ giữa chuyển vị gia tốc và vận tốc ứng với tần số của một rung động, cho thấy: - Chuyển vị càng cao thì tần số càng thấp, vì vậy cần đo chuyển vị khi tần số rung động thấp - Vận tốc có giá trị không đổi khi tần số thay đổi và thể hiện rõ nhất ở khoảng tần số trung bình. Vì vậy, đo vận tốc rung động thƣờng đƣợc áp dụng trong giám sát rung động liên tục. - Gia tốc càng cao khi tần số rung động càng cao. Vì vậy, đo gia tốc thƣờng áp dụng trong giám sát rung đông có tần số rung động lớn. Nếu đo đƣợc gia tốc của rung động thì có thể suy ra vận tốc và chuyển vị bằng phép tích phân. Tuy nhiên để có gia tốc bằng cách lấy vi phân từ vận tốc thì tín hiệu rất dễ bị nhiễu do tính chất của mạch điện tử vi phân không chống nhiễu tốt nhƣ mạch tích phân. Rung động ngẫu nhiên, thƣờng xảy ra một cách tự nhiên và đƣợc đặc trƣng bằng quá trình chuyển động bất thƣờng không bao giờ lặp lại một cách chính xác. Rung động tức thời, là rung động không liên tục (tắt dần). Rung động này có thể là xung va đập. Xung va đập là một rung động có tần số rất cao và là rung đông tắt dần. Đo xung va đập là một trong những phƣơng pháp phân tích rung động rất phổ biến hiện nay. 2.1.3 Các nguyên nhân gây nên rung động [...]... ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Đồ án công nghệ Page 27 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Đồ án công nghệ Page 28 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ 2.6 Cách cài đặt thông số đo 2.6.1 Khái niệm thông số đo Các thông số đ o là xác định... dụng cẩn thận tránh làm hƣ hỏng đầu đo và dây cáp kết nối (e) Ngƣời đo phải đảm bảo an toàn khi đo GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 24 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Đồ án công nghệ Page 25 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Đồ án công nghệ Page 26 Trƣờng... Vũ Đình Công Page 22 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ s ử dụng, tín hiệu có thể biểu diễn thành biểu đồ dạng sóng vận tốc (waveform vận tốc) hay một biểu đồ phổ vận tốc (spectrum vận tốc) Một spectrum vận tốc đƣợc chuyển đổi từ biểu đồ waveform vận tốc bằng một công thức toán học gọi là Fast Fourier Transform hay FFT (gọi là chuyển đổi Fourier) Sơ đồ dƣới... nghĩa là nó đang rung động ở một tần số 5 chu kỳ/giây (5cps) GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 17 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 18 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ Những thông tin mà một waveform cho biết, phụ thuộc vào khoảng thời gian và độ phân giải của... mạnh hoặcđáng chú ý hoặc GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 14 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ khôngđáng kể Chúng ta cũng có thể chạm vào vị trí vòng bi đang rung và cảm nhận sức nóng hoặc nghe thấy tiếng ồn, và từ ó kết luận rằng có vấnđề với vòng bi.Tuy nhiên việc mô tả rung động chung chung nhƣ thế là không chính xác và phụ thuộc vào sự đánh giá... số rung động của nó cũng sẽ cao theo và GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 30 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ Fmax cũng phải cao để bắt đƣợc các tần số rung động này ở các tần số cao đó Rung động không bao gồm các phần tử cánh hay vấu quay nhƣ răng của bánh răng, các cánh dẫn hƣớng của quạt, bơm và các phần tử lăn (bi), giá trị Fmax bằng 10 lần... một vài giây GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 19 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ là đủ.Độ phân giải của một waveform là một số đ o mức độ chi tiết trong waveform và đƣợc xácđịnh bằng số điểm d ữliệu mô tả hình dạng của m ột waveform Nếu càng nhiều điểm thì biểu đồwaveform càng chi tiết - Biểu đồ dạng phổ là : Một loại biểu diễn khác thƣờng đƣợc... tiết của biểu đồ rung động dạng phổ và tránh mất thông tin Tuy nhiên cũng nên chú ý rằng nếu tăng số độ phân giải này thời gian lấy số đo sẽ lâu hơn thiết bị sẽ tốn nhiều bộ nhớ để lƣu trữ Vì vậy, một giá trị Fmax cao hay số đƣờng phổ lớn chỉ đƣợc sử dụng khi nào cần thiết GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 31 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ c- Sử... chuyển động rung động đơn giản mà thông thƣờng nó bao gồm nhiều chuyển động rung động xảy ra đồng thời Lấy ví dụ : spectrum vận tốc của một gối đỡ thƣờng cho thấy rằng vòng bi đang rung GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 20 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ động không chỉ ở một tần số mà ở nhiều tần số khác nhau Sự rung động ở một vài tần số có... bình đƣợc xác định theo công thức sau: Mặc dù thông số này đƣợc xác định trong khoảng thời gian chu kỳ T hay có thể xác định trong một giới hạn quan tâm Tuy nhiên giá trị này vẫn không quan hệ trực tiếp đến bất kỳ thông số vật lý nào của rung động thƣờng dùng GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Vũ Đình Công Page 13 Trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên Khoa cơ khí động lực – Bộ môn cơ điện Đồ án công nghệ - Giá trị RMS đƣợc