CoCo80美國機械故障振動分析儀
美國晶鉆儀器(Crystal Instrument)公司
美國晶鉆儀器(CI)公司位于加州硅谷，1996年正式成立，是一家活躍在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、測試儀器、數(shù)字信號處理技術(shù)的高技術(shù)公司。
在過去10余年的發(fā)展過程中，開發(fā)的振動測試、信號分析和數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品廣泛用于各國軍工、航空、航天、汽車和電子領(lǐng)域。終端客戶包括波音、NASA、歐洲航天局、美國福特、通用、IBM、思科、戴爾等上百家著名公司。
美國晶鉆CoCo 80 振動數(shù)據(jù)采集分析儀
特別在振動控制器和動態(tài)信號分析儀方面取得了一系列成果，如2000年發(fā)布Laser系列振動控制器，對業(yè)界產(chǎn)生了革命性的影響，目前占50%*,后為LDS收購;除產(chǎn)品外CI還提供硬件及軟件定制開發(fā)的工程服務(wù)。
公司擁有30多名開發(fā)工程師，在計算機、電子技術(shù)、機電控制及其它相關(guān)工程領(lǐng)域具有豐富的經(jīng)驗 ，CI的工程師在數(shù)據(jù)采集、實時控制及信號分析領(lǐng)域擁有多項磚利。
2007年后，CI公司相繼發(fā)布了新一代的動態(tài)信號分析儀CoCo80/CoCo80 X/CoCo 90和Spider80在業(yè)內(nèi)引起廣泛關(guān)注，和用戶的一至好評。
目前美國CI公司下設(shè)：市場與銷售(北美、海外)、軟件工程部、DSP工程部、硬件工程部、及生產(chǎn)管理部等部門，有員工50多人，其中核心研發(fā)人員30多人。
CI公司對產(chǎn)品質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求，所有產(chǎn)品均由加州硅谷著名的電子儀器代工廠Electromax制造生產(chǎn)。(Electromax為高科技電子產(chǎn)業(yè)提供一系列的制造解決方案，公司擁有自動裝配和測試設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)，擁有50，000平方英尺的*生產(chǎn)設(shè)施，能夠支持的從新品發(fā)布到批量生產(chǎn)全過程的項目。
CoCo80方案配置
CoCo80 機械振動點檢儀功能說明
總述
CoCo80美國機械故障振動分析儀是*個集振動數(shù)據(jù)采集儀、動態(tài)信號分析儀、振動噪聲分析和長時間數(shù)據(jù)記錄儀于一體的手持式設(shè)備。
其中動態(tài)信號分析(Dynamic Signal Analysis ，DSA)功能適用于所有信號頻率在0~100KHz 之間的信號分析應(yīng)用，這些信號可3以來自于機械、電子、地球物理、網(wǎng)絡(luò)、通信、液壓等任何感興趣的系統(tǒng)。
而振動數(shù)據(jù)采集儀(Vibration Data Collector,VDC)功能主要用于測試分析旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其提供了一個方便的振動數(shù)據(jù)采集方式，可以通過預(yù)定義的巡檢路徑進(jìn)行采集，也可以直接現(xiàn)場采集并進(jìn)行分析。
CoCo80 硬件上有2，4，8 個輸入通道三種配置。當(dāng)在VDC 模式下運行時，CoCo80 的通道1 同樣可以被設(shè)置為轉(zhuǎn)速測量通道，從而在采樣旋轉(zhuǎn)機械或往復(fù)式機械的振動數(shù)據(jù)的同時，對設(shè)備轉(zhuǎn)速進(jìn)行同步測量。
在CoCo80 上動態(tài)信號分析儀模式和振動數(shù)據(jù)采集儀模式具有不同的用戶界面。其風(fēng)格和設(shè)置習(xí)慣是不同的，以針對這兩個不的工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)系統(tǒng)啟動時，用戶可以選擇進(jìn)入其中某一種模式。VDC 模式的用戶界面設(shè)計為快速進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并且簡單易用，而更專業(yè)專注于研究與開發(fā)工作的用戶可以選擇DAS 模式，而不用VDC.
工程數(shù)據(jù)管理軟件EDM(Engineering Data Management)是運行于微軟Windows (XP,Vista)操作系統(tǒng)的，用于VDC 數(shù)據(jù)后處理、報告、數(shù)據(jù)文件管理，以及存檔、分析和趨勢等應(yīng)用。用戶可以按其需要的方式進(jìn)行創(chuàng)建、備份、分割或合并路徑數(shù)據(jù)庫。
EDM 軟件通過USB 或以太網(wǎng)與CoCo80 設(shè)備進(jìn)行同步，可以上載EDM 數(shù)據(jù)庫中的機器信息和路徑設(shè)置到 CoCo80 上，在數(shù)據(jù)采集完成后，采集到的數(shù)據(jù)可以下載到EDM 中，其中現(xiàn)場測量(路徑以外)的數(shù)據(jù)也同樣可以下載到EDM，與路徑采集的數(shù)據(jù)一同存儲。
振動數(shù)據(jù)儀采集功能集成了“路徑采集”與“現(xiàn)場測量”兩種測量方式，其中現(xiàn)場測量方式允許用戶脫離采集路徑的限制，典型的測量應(yīng)用如：升/降轉(zhuǎn)速測量、動態(tài)平衡等。
CoCo80 適用于DSA 和VDC 兩個市場。在此之前，傳統(tǒng)的DSA產(chǎn)品不適用于VDC 市場，主要原因在于DSA 產(chǎn)品體積大、功耗高，不便于攜帶。
另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的VDC 產(chǎn)品也不適用于DSA應(yīng)用，因為其測量通道數(shù)少、精度、性能指標(biāo)較低，而CoCo80是目前*能同時適應(yīng)這兩個市場的產(chǎn)品，當(dāng)用戶關(guān)心的是常規(guī)的振動數(shù)據(jù)采集，他可以選用VDC 模式;
如果其應(yīng)涉及高級的時間域信號分析，如長時間波形記錄、倍頻程分析或者數(shù)字濾波器等，他可以方便地切換到DSA 模式進(jìn)行測試分析。這種雙模式的設(shè)計簡化了VDC 的用戶界面。
路徑巡檢采集
振動數(shù)據(jù)采集儀(VDC)是專為機器設(shè)備振動檢測和狀態(tài)監(jiān)測行業(yè)而設(shè)計的，其用戶界面也與單純的動態(tài)信號分析儀功能不同。主要功能有：巡檢路徑和測量規(guī)程設(shè)置工具、標(biāo)準(zhǔn)的振動數(shù)據(jù)監(jiān)測項目，如rms、 頻段rms、總量級rms、峰值等，以及時間波形、頻譜和包絡(luò)譜測量等。
使用時采集儀從PC 上接收一個或多個路徑設(shè)置，路徑設(shè)置是一個經(jīng)過索引排序的文件，其包含了預(yù)告定義好的機器測點、測量規(guī)程和參數(shù)等信息。巡檢路徑在PC 機上進(jìn)行設(shè)置，再上載到CoCo 儀器上。PCWindows 軟件EDM 可以方便地設(shè)置任意組合的巡檢路徑,工廠，機器和測量點，并提供管理、備份所有數(shù)據(jù)的功能。
上面左邊的圖是顯示了一個路徑的示例。右邊是根據(jù)測量規(guī)程正在進(jìn)行的一個測點采集過程。下圖是巡檢路徑在EDM 軟件上進(jìn)行編輯。
一個典型的振動數(shù)據(jù)采集過程包含以下步驟:
1. 用EDM 軟件，定義一系列測點，這些測點與具體的機器設(shè)備相關(guān)。
2. 為每個測點定義一個或若干個測量規(guī)程。每個測量規(guī)程定義了測量物理量及采用的傳感器，如加速度、速度、位移等，待測內(nèi)容，如波形、頻譜、包絡(luò)譜等，以及相應(yīng)的測量參數(shù)，如FFT 譜線數(shù)、加窗類型、平均方式等。
3. 一個數(shù)據(jù)采集巡檢路徑，由這些預(yù)定義的測點按規(guī)定的順序組成，也就是說一個”路徑”實際就是按某種順序?qū)@些測點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的測點列表。
4. 用戶將CoCo80 與PC 機聯(lián)接，從PC 機上載路徑，及相關(guān)的測點、測量規(guī)程信息到CoCo80
5. 具體負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集工作的現(xiàn)場點檢人員，拿著CoCo80 按路徑的定義的順序，一個一個地采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
6. 采集完成后，CoCo-80 被帶回辦公室并與PC 機聯(lián)接，將采集好的振動數(shù)據(jù)下載到PC 機上。
7. zui后用戶可以在EDM 軟件上顯示、分析這些數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生相應(yīng)的趨勢,異常或報警報告。
同步CoCo和PC機
通過幾種硬件接口，有多方式可以在CoCo 和EDM 軟件之間傳遞路徑和測量數(shù)據(jù)。EDM 軟件可以通過USB 或以太網(wǎng)接口與CoCo 保持信息同步。EDM 數(shù)據(jù)庫中發(fā)生的改變可以被更新到CoCo 中，同樣CoCo 中采集的數(shù)據(jù)也被復(fù)制到EDM 數(shù)據(jù)庫中，并與相應(yīng)的測點、機器、工廠等信息相綁定。
另一個同步方式是，EDM 也可以直接從SD 卡上讀取CoCo 的測量數(shù)據(jù)，只要把SD 卡放入讀卡器就行了。
CoCo80美國機械故障振動分析儀-趨勢與報警
趨勢是指按一定的時間間隔存儲有效的振動數(shù)據(jù)記錄，并將這些振動數(shù)據(jù)的相關(guān)頻率的量級變化按時間繪制成圖形。如果發(fā)現(xiàn)某個頻率上量級的趨勢一直向上，就說明機器設(shè)備有隱患正在增大。
zui簡單的應(yīng)用振動趨勢概念的方法是先將一個正常工作狀態(tài)下的機器振動頻譜作為參考，或稱為基準(zhǔn)線，然后將該機器zui近的頻譜測量結(jié)果與基準(zhǔn)線進(jìn)行比對。
在趨勢分析中，關(guān)鍵是要保持測量歷程的*性。所謂*性是指，相同的測量物理位置、相同的測量參數(shù)設(shè)置、相同的分析以及相同的信號提取算法，如果不能保持*性，這種比較就沒有意義了。
當(dāng)用FFT 分析儀或數(shù)據(jù)采集儀采集振動數(shù)據(jù)時，采用對頻譜進(jìn)行多次平均以減少隨機量和無關(guān)的干擾，是非常重要的。
EDM 軟件和CoCo 支持多種趨勢分析，所有的讀值記錄都可以進(jìn)行趨勢分析：
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
另一個高級的功能是用戶可以自定義若干頻率帶，并對這些頻帶的RMS 值進(jìn)行趨勢分析。
升/降轉(zhuǎn)速分析
升降轉(zhuǎn)速分析是一種實時的數(shù)據(jù)記錄和分析工具，用于其振動量級隨運行速度或時間而變化的機器設(shè)備，如在一個開停機的過程中，或其它一些應(yīng)用中所引起的瞬態(tài)變化過程。
一個主要的應(yīng)用是用于確定機器設(shè)備的臨界/共振速度。分析結(jié)果可以多種方式顯示，以保證數(shù)據(jù)可以被zui合適抽取和顯示，以下是用戶常用 的顯示方式：
11頻帶RMS vs. RPM、11 n 階幅值 vs. RPM、11波特圖、11瀑布圖、1彩圖
這些圖形顯示可以使用戶快速地了解設(shè)備的振動量級與轉(zhuǎn)速或時間的變化關(guān)系。而且關(guān)鍵的是操作者可以鎖定機器設(shè)備的臨界或共振點的運行速度。
另一方面，用戶也可以使用長時間波形記錄功能，來采集振動和轉(zhuǎn)速信號并以時間波形的方式存儲。這種長時間記錄波形可以用EDM 后處理軟件進(jìn)行任意次數(shù)的離線分析。
原始的轉(zhuǎn)速脈沖信號波形
RPM vs 時間
RPM 瀑布圖 (常頻率帶寬)
RPM 彩圖 (常頻率帶寬)
頻帶 RMS vs RPM:
階次譜
兩個總量級 RMS 信號vs RPM
RPM 彩圖 (常階次域)
1x 階幅值 和相位vs RPM (波特圖)
1x 1x 階幅值 和相位極坐標(biāo)顯示
心軌跡圖 (濾波后的)
撞擊測試
撞擊測試是分析一個機器或結(jié)構(gòu)的模態(tài)響應(yīng)的簡單方法。當(dāng)受到?jīng)_擊時，一個機器或結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生一個寬頻帶的激勵，其中與結(jié)構(gòu)的自然頻率*的激勵頻率成份，會使用結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振，表現(xiàn)為在這些頻率帶上振動值比正常值要高。
在撞擊測試期間,CoCo80 通過加速度傳感器測量振動的幅值和頻率，并且顯示幅值vs 頻率圖，其峰值代表了結(jié)構(gòu)的固有模態(tài)，并且zui尖的峰值處就是有危害的幅值向量。
通常在大多數(shù)機器振動監(jiān)測中，獲得精確的傳遞函數(shù)并不重要，而重要的是獲得結(jié)構(gòu)的各階振動模態(tài)的頻率，位置，以及這些模態(tài)的阻尼比等參數(shù)。
CoCo80美國機械故障振動分析儀可以無需一個特別的帶力傳感器的沖擊力錘就可以進(jìn)行撞擊測試，只要用一個合適的物體，如一根木棒，或硬像膠棒等擊打結(jié)構(gòu)就可以。撞擊測試可以按設(shè)備“開機”和“關(guān)機”兩種模式進(jìn)行。設(shè)備“關(guān)機”是推薦模式，指沒有旋轉(zhuǎn)或其它激勵激作用于設(shè)備，這樣一次撞擊測試可以測到清楚的共振動狀態(tài)，如下：
撞擊測試顯示
設(shè)備開機是應(yīng)用于轉(zhuǎn)子仍然工作時，此時受迫激勵作用于整個振動系統(tǒng)中。此時采用一個特殊的測試算法:負(fù)平均法,顯示如下：
動平衡
CoCo-80 現(xiàn)場動平衡功能可以引導(dǎo)用戶按步驟地對機器的安裝在軸承上的轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡操作，使其正常工作。大型設(shè)備如汽輪機、電動機、發(fā)電機電樞等，經(jīng)常需要在兩次大修間進(jìn)行現(xiàn)場動平衡。
糾正不平衡需要對1 個或2 個平面確定過重點，這取決于轉(zhuǎn)子半徑和剛度。一個過重點是指在轉(zhuǎn)子半徑上的某個位置，其質(zhì)量超重。與過重點相反的徑向方向就是需要進(jìn)行配重的位置。
不過，除非預(yù)先知道平衡的狀態(tài)，否則無法確定配重點。因此大多數(shù)現(xiàn)場動平衡都采用影響因子方法來計算配重。
如圖，加速度傳感器安裝在轉(zhuǎn)子軸承上以采集振動信號。轉(zhuǎn)速信號用于計算旋轉(zhuǎn)速度并與振
動信號同步，以計算轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度。
動平衡模擬圖
影響因子算法用于確定旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)對于不平衡質(zhì)量變化的反應(yīng)程度。首先一塊試重被加到轉(zhuǎn)子上使用振動的幅值或相位產(chǎn)生變化。
這塊已知質(zhì)量和位置的試重塊生產(chǎn)的不平衡性影響，或稱影響系數(shù)被計算出來。單面動平衡過程用于確定一個面的質(zhì)量位置響應(yīng)系數(shù)，而多面動平衡過程用于確定多個平面的響應(yīng)系數(shù)。
鑒于初始配重后的振動可以看成是初始的不平衡性引起的反映，因此以此計算初始不平衡質(zhì)量及影響因子。這就使得系統(tǒng)可以為每一個平面計算需要配置的質(zhì)量和位置。初始平衡后通常還需要第二次平衡轉(zhuǎn)動以驗證平衡效果。
動平衡過程
測量2 個平面的不平衡向量
估計配重
給出配重安裝位置，指導(dǎo)安裝
完成后的信息匯總
CoCo80美國機械故障振動分析儀
北京樽祥科技有限責(zé)任公司(簡稱“樽祥科技”)成立于2008年，是一家致力于為客戶提供的專業(yè)分析儀器與檢測設(shè)備的供應(yīng)商，以及為工業(yè)生產(chǎn)提供自動化控制系統(tǒng)、儀器儀表和整合相關(guān)產(chǎn)品，提供工程服務(wù)的高科技企業(yè)。
樽祥科技自成立以來，積極向國內(nèi)企業(yè)引進(jìn)大量美國和歐洲等發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)和高新技術(shù)產(chǎn)品，協(xié)同國內(nèi)企業(yè)努力提高民族工業(yè)設(shè)備的技術(shù)含量和自動化控制水平。
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