前文介紹了在對機械設備和系統進行測量時如何選擇數字化儀及傳感器，并以小型三葉片冷卻風扇的基本機械測量作為案例，說明傳感器和數字化儀如何一起使用，并通過虹科SBench6軟件進行數據分析。本文將進一步通過小型空氣壓縮機的案例介紹如何運用數字化儀進行機械測量。

機械測量示例 #2

圖 4：用于測量小型空氣壓縮機內部壓力、振動和聲級的裝置， 每個傳感器都有自己的電源。

圖 4 是小型空氣壓縮機上的另一種機械測量裝置的示意圖。使用壓力傳感器、加速度計和麥克風測量內部氣缸壓力、振動加速度和聲級。壓力傳感器被擰入一個允許在沒有機械干擾或泄漏的情況下進入內部圓柱體頂部的端口。這也是一種基于壓電的傳感器，其中壓力膜片施加的力與陶瓷或晶體元件上的壓力成正比，傳感器靈敏度為 100 mV/psi。

圖 5：帶傳感器的空氣壓縮機測量裝置

加速度計被固定在氣缸蓋上。同樣，應用程序將確定安裝方法。這些可能因傳感器被擰到設備上、膠合或使用磁性支架連接而有所不同。在加速度計的情況下，安裝是剛性的并且與所需的測量軸對齊。此外，傳感器和安裝件應小而輕，以免影響測量。機械應用中的傳感器“加載”很像電氣測量中的探頭加載。兩者都會影響測量的準確性。

圖 6：測量小型空壓機的壓力、振動和聲級并顯示阻塞輸出口的效果。前三個網格顯示（從左到右）為壓力、振動和聲級，相關的 FFT 顯示在每個網格下方。

圖 6 顯示了壓縮機測量期間顯示的數字化儀數據。左上角的軌跡（壓力）是壓力傳感器的原始輸出。通道設置用于通過按其靈敏度的倒數縮放壓力傳感器輸出的顯示值，將波形從毫伏調整到帕斯卡(Pa)。

重新調整的壓力軌跡顯示氣缸壓力增加，原因是由于壓縮機的輸出端口關閉，迫使壓縮機更加努力地工作，這表現為氣缸壓力的增加。顯示屏左側信息窗格中的峰間測量值讀取此最大輸出壓力變化。

請注意，雖然轉速計可用于測量壓縮機轉速，但壓力波形非常清晰并提供相同的信息。信息窗格中的頻率讀數提供了 53.5 Hz 的壓縮機轉速讀數。壓力數據的 FFT 出現在左下方的網格中。頻譜主要由 53.5 Hz 轉速及其諧波組成。諧波峰似乎顯示雙峰，這是由于壓縮機在加載時速度減慢。基波處的頻率變化很小，但隨著高次諧波的諧波數的增加而增加。

圖2:冷卻風扇機械測量測試設置

圖 6 中的頂部中心網格顯示了來自加速度計通道的加速度計信號，靈敏度為 10 mV/g，使用通道設置重新調整，以讀取以 g 為單位的加速度。信息窗格中的測量值讀取振動信號的峰峰值和有效振幅。從時域信號不難看出，當壓縮機的輸出端口被阻塞時，振幅增大。加速度信號的 FFT 顯示在下方的中心網格中，與壓力譜一樣，振動譜由旋轉頻率及其諧波組成。

右上角的網格包含顯示音量的麥克風信號。麥克風靈敏度為 42mV/Pa，用于縮放垂直軸。聲壓級保持相對不變，直到排放口關閉，此時聲壓級略有下降并伴有負尖峰。當輸出端口打開時尖峰再次出現。麥克風正在拾取關閉端口的閥門的聲音。有效 (rms) 聲級記錄為 315 mPa，這解釋了當壓縮機在外殼外運行時令人不舒服的噪音水平。

麥克風信號的頻譜出現在右下方的網格中。與其他兩個信號頻譜一樣，它由旋轉頻率及其諧波組成。

總結

使用數字化儀可以輕松進行機械測量，您只需要合適的傳感器和配件即可。上文展示了一些簡單機械測量的基本設置和操作，以及數字化儀軟件工具用于數據分析的使用，包括以適當的測量單位進行的參數測量和從原始數據中提取有用信息，如轉速變化等。

虹科測試測量團隊

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審核編輯：湯梓紅