，d為弧面電極與被測金屬曲面的距離，D為被測 金屬表面曲率半徑，β為弧面電極對應(yīng)扇形角度，b為弧面電極的寬度。被測物體靜態(tài)時(shí)，通 過專用電容測微儀測得傳感器電容值為Co,此時(shí)弧面電極與被測金屬曲面之間的距離為do; 被測物體振動某一時(shí)刻，測得電容值為C'，弧面電極與被測金屬曲面之間的距離為d'，振動 位移為Ad，則有
[0034]
[0035]利用上述新型電容式管(桿)狀物體振動在線測量裝置，進(jìn)行空調(diào)壓縮機(jī)管路振動 位移檢測的方法，包括下列步驟：
[0036]第一步是將Ξ電極或四電極式測量裝置的半環(huán)形固定座安裝在多自由度夾持支 架上，連接傳感線路，并把支架與穩(wěn)定可靠的外部平臺固定在一起，支架距離待測空調(diào)外機(jī) 2〇-30cm〇
[0037]第二步是調(diào)整多自由度夾持支架，分別在壓縮機(jī)水平管路和垂直管路位置，使Ξ 電極或四電極式測量裝置的半環(huán)形內(nèi)側(cè)朝向待測管路，呈包圍狀套住管路，裝置與待測管 路之間保持一定的測量間隙（對于四電極結(jié)構(gòu)，還須將半環(huán)形活動座通過兩側(cè)的卡槽對接 到半環(huán)形固定座，用鎖緊螺絲固定），預(yù)鎖緊夾持支架。
[0038]第Ξ步是通過下位機(jī)收集測量傳感器測得位移數(shù)據(jù)，傳送至上位機(jī)顯示，根據(jù)靜 態(tài)讀數(shù)判斷測量裝置安裝初始間隙大小是否合適，微調(diào)裝置姿態(tài)和夾持支架，使Ξ路測量 傳感器輸出信號歸零，鎖緊支架，開啟空調(diào)外機(jī)，開始管路振動測量。
[0039] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0040]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種新型電容式管(桿)狀物體振動在線測量裝置，主 要由W下部分構(gòu)成：
[0041]表貼式弧形電容傳感器，如圖1所示，包括內(nèi)圈電容測量電極1、中圈金屬屏蔽層2、 外圈接地保護(hù)層3;與待測管(桿)外徑適配的專用測量結(jié)構(gòu)，其中Ξ電極式測量結(jié)構(gòu)如圖2 所示，Ξ個(gè)表貼式弧形電容傳感器4分別于兩側(cè)和中間相隔90度貼于半環(huán)形固定座5內(nèi)側(cè)， 四電極式測量結(jié)構(gòu)如圖3所示，為配套對接的半環(huán)形固定座10和半環(huán)形活動座9,四個(gè)表貼 式弧形電容傳感器8間隔90度呈對稱角度貼于固定座和活動座內(nèi)側(cè)；同軸線纜信號傳輸線 7、12;支架臂 6、13。
[0042]測量原理如圖4所示，14為待測管（桿)狀物體，對于常規(guī)的平面電極式電容傳感 器，其測量電極為平面電極15,當(dāng)被測金屬表面曲率半徑相對于傳感器電極很大(無窮大即 為平面)時(shí)，振動過程中，平面式測量電極與被測金屬表面之間的距離d可看作處處相等，其 電容量C可近似表示為
[0043]
[0044]其中，ε〇為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，d為平面電極與被測金屬曲面的最小距離，D為 被測金屬表面曲率半徑，a為平面電極的長度，b為平面電極的寬度。然而當(dāng)被測金屬表面曲 率半徑相對于傳感器電極較小時(shí)，例如空調(diào)壓縮機(jī)管路(直徑約6~12mm)，平面式測量電極 與被測金屬表面之間的距離d受曲率半徑影響的變化就無法忽略，對測量結(jié)果會產(chǎn)生較大 影響。而本發(fā)明公開的新型電容式傳感器采用了表貼式弧面測量電極，其測量電極為弧面 電極16,其弧面曲率與被測金屬表面曲率相適配，即振動時(shí)測量間距可看作處處相等，測量 結(jié)果更加準(zhǔn)確、更加可靠，其電容量可表示為
[0045]
[0046] 其中，ε〇為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，d為弧面電極與被測金屬曲面的距離，D為被測 金屬表面曲率半徑，為弧面電極對應(yīng)扇形角度，b為弧面電極的寬度。被測物體靜態(tài)時(shí)，通過 專用電容測微儀測得傳感器電容值為Co,此時(shí)弧面電極與被測金屬曲面之間的距離為do;被 測物體振動某一時(shí)刻，測得電容值為C'，弧面電極與被測金屬曲面之間的距離為d'，振動位 移為Ad，則有
[0047]
[0048]利用上述新型電容式管(桿)狀物體振動在線測量裝置，進(jìn)行空調(diào)壓縮機(jī)管路振動 位移檢測的方法，如圖5所示，包括下列步驟：
[0049]第一步是將Ξ電極或四電極式測量裝置17的半環(huán)形固定座5、10安裝在多自由度 夾持支架18上，連接傳感線路，并把支架與穩(wěn)定可靠的外部平臺固定在一起，支架距離待測 空調(diào)外機(jī)20-30cm。
[0050]第二步是調(diào)整多自由度夾持支架18,分別在壓縮機(jī)水平管路19和垂直管路20位 置，使Ξ電極或四電極式測量裝置17的半環(huán)形內(nèi)側(cè)朝向待測管路，呈包圍狀套住管路，裝置 與待測管路之間保持一定的測量間隙(對于四電極結(jié)構(gòu)，還須將半環(huán)形活動座9通過兩側(cè)的 卡槽對接到半環(huán)形固定座10,用鎖緊螺絲11固定），預(yù)鎖緊夾持支架18。
[0051] 第Ξ步是通過下位機(jī)21收集測量傳感器測得位移數(shù)據(jù)，傳送至上位機(jī)22顯示，根 據(jù)靜態(tài)讀數(shù)判斷測量裝置安裝初始間隙大小是否合適，微調(diào)裝置姿態(tài)和夾持支架，使Ξ路 測量傳感器輸出信號歸零，鎖緊支架，開啟空調(diào)壓縮機(jī)23,開始管路振動測量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電容式管/桿狀物體振動在線測量裝置，其特征是，由以下部分構(gòu)成:表貼式弧 形電容傳感器，包括內(nèi)圈電容測量電極、中圈金屬屏蔽層、外圈接地保護(hù)層;與待測管或桿 外徑適配的專用測量結(jié)構(gòu)，其中三電極式專用測量結(jié)構(gòu)為半環(huán)形固定座，三個(gè)表貼式弧形 電容傳感器分別于兩側(cè)和中間相隔90度貼于固定座內(nèi)側(cè)，四電極式專用測量結(jié)構(gòu)為配套對 接的半環(huán)形固定座和半環(huán)形活動座，四個(gè)表貼式弧形電容傳感器間隔90度呈對稱角度貼于 固定座內(nèi)側(cè);表貼式弧形電容傳感器經(jīng)同軸線纜信號傳輸線進(jìn)行輸出。2. -種電容式管/桿狀物體振動在線測量方法，其特征是， 第一步是將三電極或四電極式測量裝置的半環(huán)形固定座安裝在多自由度夾持支架上， 連接傳感線路，并把支架與穩(wěn)定可靠的外部平臺固定在一起，支架距離待測物20_30cm;三 電極或四電極式測量裝置是在其電極上設(shè)置有表貼式弧形電容傳感器； 第二步是調(diào)整多自由度夾持支架，使三電極或四電極式測量裝置的半環(huán)形內(nèi)側(cè)朝向待 測管路，呈包圍狀套住管路，裝置與待測管路之間保持一定的測量間隙，對于四電極結(jié)構(gòu)， 還須將半環(huán)形活動座通過兩側(cè)的卡槽對接到半環(huán)形固定座，用鎖緊螺絲固定，預(yù)鎖緊夾持 支架； 第三步是通過收集測量傳感器測得位移數(shù)據(jù)，根據(jù)靜態(tài)讀數(shù)判斷測量裝置安裝初始間 隙大小是否合適，微調(diào)裝置姿態(tài)和夾持支架，使三路測量傳感器輸出信號歸零，鎖緊支架， 開始管路振動測量。3. 如權(quán)利要求2所述的電容式管/桿狀物體振動在線測量方法，其特征是， 表貼式弧形電容傳感器表面與被測金屬曲面面電容量表不為：其中，為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，d為弧面電極與被測金屬曲面的距離，D為被測金屬 表面曲率半徑，β為弧面電極對應(yīng)扇形角度，b為弧面電極的寬度。被測物體靜態(tài)時(shí)，通過專 用電容測微儀測得傳感器電容值為Co，此時(shí)弧面電極與被測金屬曲面之間的距離為do;被測 物體振動某一時(shí)刻，測得電容值為C'，弧面電極與被測金屬曲面之間的距離為d'，振動位移 為Ad，則有利用上述公式對振動位移進(jìn)行檢測。
【專利摘要】本發(fā)明屬于振動測量領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)金屬表層的管(桿)狀物體截面振動的精確在線測量，提高測量精度和可靠性，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，電容式管/桿狀物體振動在線測量裝置及方法：表貼式弧形電容傳感器，包括內(nèi)圈電容測量電極、中圈金屬屏蔽層、外圈接地保護(hù)層；與待測管或桿外徑適配的專用測量結(jié)構(gòu)，其中三電極式專用測量結(jié)構(gòu)為半環(huán)形固定座，三個(gè)表貼式弧形電容傳感器分別于兩側(cè)和中間相隔90度貼于固定座內(nèi)側(cè)，四電極式專用測量結(jié)構(gòu)為配套對接的半環(huán)形固定座和半環(huán)形活動座，四個(gè)表貼式弧形電容傳感器間隔90度呈對稱角度貼于固定座內(nèi)側(cè)；表貼式弧形電容傳感器經(jīng)同軸線纜信號傳輸線進(jìn)行輸出。本發(fā)明主要應(yīng)用于振動測量。
【IPC分類】G01H11/06
【公開號】CN105444871
【申請?zhí)枴緾N201510924590
【發(fā)明人】段發(fā)階, 傅驍, 蔣佳佳, 呂昌榮, 黃婷婷, 李洋, 梁春疆
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月11日