電容式管/桿狀物體振動在線測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于振動測量領(lǐng)域，特別涉及一種新型電容式管(桿)狀物體振動在線 測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 電容法測量振動是近年來振動分析領(lǐng)域研究的熱點，其原理是利用振動引起的被 測物體金屬表層與測量電極層之間間距變化，轉(zhuǎn)化為電容電壓變化，通過測量電壓值得到 振動位移值，具有動態(tài)響應(yīng)快、溫度穩(wěn)定性好、測量范圍大、精度高等優(yōu)點。但在管(桿)狀物 體振動測量中，由于管(桿)金屬表面存在彎曲，圓柱面上傳統(tǒng)的電容傳感器難以固定，平面 電極與待測金屬弧面不匹配，在某一個或幾個振動方向傳感器讀數(shù)不準(zhǔn)，導(dǎo)致測量精度不 高，抗擾動能力差。
[0003] 空調(diào)外機(jī)工作狀況對分立式空調(diào)整機(jī)運(yùn)行具有極其重要的影響，振動和噪聲是評 價分立式空調(diào)外機(jī)質(zhì)量的重要性能指標(biāo)。研究和實驗表明，空調(diào)外機(jī)振動的主要來源是壓 縮機(jī)，由于壓縮機(jī)直接通過進(jìn)氣管和排氣管與蒸發(fā)器和冷凝器相連，因此壓縮機(jī)引起的振 動影響最為顯著。如果機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)，壓縮機(jī)產(chǎn)生的振動引起交變應(yīng)力，對管路系統(tǒng)產(chǎn) 生極大損傷，縮短管路使用壽命，若空調(diào)外機(jī)固有頻率與壓縮機(jī)振動頻率相近，管路系統(tǒng)可 能產(chǎn)生強(qiáng)烈共振，嚴(yán)重時會造成管路斷裂(見文獻(xiàn)[1]楊元濤.空調(diào)壓縮機(jī)管路系統(tǒng)振動分 析及其軟件開發(fā)[D].華中科技大學(xué)，2011)，該情況在定頻和變頻空調(diào)中均有體現(xiàn)。因此，空 調(diào)壓縮機(jī)管路振動檢測對于改善空調(diào)外機(jī)工作狀況、降低空調(diào)返修率、提高空調(diào)質(zhì)量品質(zhì) 具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，（1)本實用新型的目的是提供一種新型電容式管(桿)狀 物體振動在線測量裝置，可用于實現(xiàn)對具有金屬表層的管(桿)狀物體截面振動的精確在線 測量。測量裝置采用表貼式弧形測量電極，實現(xiàn)電容傳感器三同軸測量結(jié)構(gòu)，同時電極與待 測金屬柱面相匹配，配合專用的三電極或四電極式測量結(jié)構(gòu)，改進(jìn)傳統(tǒng)電容式測量裝置在 管(桿)狀物體振動測量方面的不足，測量精度和可靠性明顯提高，裝卡便捷，操作簡單。
[0005] (2)本實用新型的另一目的是提供一種利用（1)中所述測量裝置測量空調(diào)壓縮機(jī) 管路振動位移的方法，可推廣運(yùn)用到各種場合下具有金屬表層的管(桿)狀物體振動在線檢 測 。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是，電容式管/桿狀物體振動在線測 量裝置，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) 偵I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。
[0007 ]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：
[0008]
[0009] 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，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，通 過專用電容測微儀測得傳感器電容值為Co,此時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A d，則有
[0010]
[0011] 利用上述公式對振動位移進(jìn)行檢測。
[0012] 本實用新型的特點及有益效果是：
[0013] 本實用新型公開一種新型電容式管(桿)狀物體振動在線測量裝置，可用于實現(xiàn)對 具有金屬表層的管(桿)狀物體截面振動的精確在線測量。測量裝置采用表貼式弧形電容傳 感器，實現(xiàn)電容傳感器三同軸測量結(jié)構(gòu)，同時電極與待測金屬柱面相匹配，配合專用的三電 極或四電極式測量結(jié)構(gòu)，改進(jìn)傳統(tǒng)電容式測量裝置在管(桿)狀物體振動測量方面的不足， 測量精度和可靠性明顯提高，裝卡便捷、操作簡單?？衫帽緦嵱眯滦凸_的測量裝置在線 測量空調(diào)壓縮機(jī)管路振動位移，精度高、流程少，可推廣運(yùn)用到各種場合下具有金屬表層的 管(桿)狀物體振動在線檢測。
【附圖說明】：
[0014] 圖1是本實用新型表貼式弧形電容傳感器。
[0015]圖2是本實用新型三電極式測量結(jié)構(gòu)立體圖。
[0016] 圖3是本實用新型三電極式測量結(jié)構(gòu)測量時截面圖。
[0017] 圖4是本實用新型四電極式測量結(jié)構(gòu)立體圖。
[0018] 圖5是本實用新型四電極式測量結(jié)構(gòu)測量時截面圖。
[0019] 圖6是傳統(tǒng)平面電容傳感器測量原理圖。
[0020]圖7是本實用新型弧形電容傳感器測量原理圖。
[0021 ]圖8是本實用新型利用新型測量裝置在線測量空調(diào)壓縮機(jī)管路振動的示意圖。
[0022] 圖中：1為弧形測量電極;2為金屬屏蔽層;3為接地保護(hù)層。4為表貼式弧形電容傳 感器;5為半環(huán)形固定座;6為支架臂;7為同軸信號傳輸線纜。8為表貼式弧形電容傳感器;9 為半環(huán)形活動座；10為半環(huán)形固定座；11為鎖緊螺絲；12為同軸信號傳輸線纜；13為支架臂。 14為待測管(桿)狀物體;15為電容傳感器平面電極;16為電容傳感器弧面電極。17為新型電 容式測量裝置；18為支架；19為水平管路;20為垂直管路;21為下位機(jī);22為上位機(jī);23為空 調(diào)壓縮機(jī)。
【具體實施方式】
[0023] 本實用新型采用的技術(shù)方案是，一種新型電容式管(桿）狀物體振動在線測量裝 置，主要由以下部分構(gòu)成：
[0024] 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(桿)外徑適配的專用測量結(jié)構(gòu)，其中三電極式測量結(jié)構(gòu)為半環(huán)形固定座，三個 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);同軸線纜信號傳輸線。
[0025] 對于常規(guī)的平面電極式電容傳感器，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，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
[0026]
[0027]其中，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，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。而本實用新型公開的新型電容式傳感器采用了表貼式弧面測量電極，其弧面曲率 與被測金屬表面曲率相適配，即振動時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
[0028]
[0029] 其中，ε〇為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)