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状态监测系统的噪声的产生及其消除方法解析.doc

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状态监测系统的噪声的产生及其消除方法 噪声是一种不需要的信号成分它可以歪曲数据 妨碍从数据中提取机器状态信息的能力包含的信息与机器的状态无关噪声的产生及其消除方法1、2、3 点的电位是不同的。 图1:典型的电源回路 如果接地不正确,就可能会产生“地回路”。“地路干扰是一种较常见的干扰现象,常常发生在通过较长电缆连接的相距较远的设备之间。其产生的内在原因是设备之间的地线电位差。地线电压导致了地路电流,由于电路的非平衡性,地路电流导致对电路造成影响的差模干扰电压。 由于地路干扰是由地路电流导致的,因此在实践中,有时会发现,当将一个设备的地线断开时,干扰现象消失,这是因为地线断开时,切断了地环路。这种现象往往发生在干扰频率较低的场合,当干扰频率高时,短开地线与否关系不大。 地环路干扰形成的原因两个设备的地电位不同,形成地电压,在这个电压的驱动下,“设备1-互联电缆-设备2- 地”形成的路之间有电流流动。由于电路的不平衡性,每根导线上的电流不同,因此会产生差模电压,对电路造成干扰。连接仪器到一个正确安装的监测系统可能出现的地回路 图2:连接仪器到监测系统 图3:仪器的连接 仪器与两个监视器框架的正确连接如图4所示: 图4:仪器与两个监视器框架的正确连接 2.2不正确的安装产生的噪声 安装包括将传感器安装到机器上,有时还包括临时将故障诊断仪器与永久安装的传感器或监测系统连接,如图5所示: 图5:状态监测系统与传感器的安装 不正确的安装会产生严重的问题,机器振动和噪声会产生特征非常相似的信号,影响对机械状态信号的提取,遵循安装的基本规则可以避免不正确的安装。 基本安装规则1:整个系统采用单点接地 对于大多数振动测量系统来说,不正确接地是一个最大的噪声源。不正确接地会出现电源频率的噪声,产生“地回路“。“地回路“是指电源地线回路中的电流将噪声引入信号公用端回路的情况。“地回路“可以通过系统单点接地预防【1】 安装的基本规则2:确认所有电缆和接头完好 随机突发的噪声通常是由于连线或接地故障引起的。信号时有时无,往往就是由坏的电缆或接头引起的。 安装的基本规则3:对于信号线,使用屏蔽电缆,确认屏蔽层正确接地 屏蔽电缆可以防止信号线接收游离在周围的噪声信号,为防止地回路,屏蔽层只能在一端接地,不能两端都接地。 安装的基本规则4:信号线与电源线使用单独的导管 电源线能发射大的噪声信号,为防止串扰(Cross Talk),应将电源线与信号线分开。 2.3传感器的噪声源 传感器的类型包括加速度传感器,速度传感器,位移传感器,有传感器安装,传感器电特性,传感器机械特性都是振动传感器的噪声来源。 (1)加速度传感器噪声源 安装产生的噪声如图6所示 图6 电特性产生的噪声包括将加速度转换成速度的积分作用和将加速度转换成位移的微分作用以及二次积分,积分会放大所有低频成分1/3噪声。 (2)速度传感器噪声源 安装 图7 电特性 阻抗要求 图8 机械特性,包括 周围强磁场影响:引起传感器灵敏度的变化 内部的运动部件 交叉轴灵敏度(Cross Axial Sensitivity) (3)位移传感器噪声源 安装,包括 传感器支架振动 图9 探头安装间隙 图10 探头之间相对位置 图11 传感器产生的噪声源,采用滤波消除可以取得较好的效果。滤波是一种电路,它阻塞或削弱信号中的某些频率成分,同时通过信号的其它频率成分。滤波会将滤波器阻塞频带中的所有成分(信息和噪声)全部去掉,同时也会造成截止频率附近的信号成分产生相位变化【2】。 (1)低通滤波(LowpassFilters) 图12 低通滤波的应用 加速度传感器 ?滤去传感器响应频率周围的高频成分 ?低通截止频率为传感器响应频率的1/3 位移传感器 ?获得转子的位置信息 (2)高通滤波器(Highpass Filters) 图13 位移传感器 ?获得振动信号 加速度、速度传感器 ?滤去加速度信号积分和二次积分、速度传感器积分产生的低频噪声 (3)带通滤波器(BandpassFilters) 图14 从振动信号中分离特定的频率成分,如1X、2X、3X、??X 等 (4)带阻滤波器(Band Reject Filters) 图15 从振动信号中滤去某一频率成分,如观察非1X 幅值 不正确接地产生的噪声通常为电源频率,可以采用带阻滤波器滤去50Hz 或60Hz 的成分。 结束语 状态监测系统的各个环节都会引入噪声,以上只是一些常见的噪声的产生及其消方法
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