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摘要：随着旋转机械在工业生产中的大量应用，由转子不平衡等因素产生的机器故障和事故也日益增多，对旋转机械进行动态的平衡已成为现代工业旋转机械制造过程中的一道不可缺少的工序。现有的旋转机械振动检测装置多为单通道或双通道仪器，但随着动平衡理论的不断完善，以及国家对旋转机械生产标准的不断提高，多点、多方向的测量变得十分重要。多通道测量系统要求对多个测点进行同步的、实时的测量和记录，采用传统的测量原理很难满足上述要求，而且会造成电路体积庞大、控制逻辑复杂、可靠性降低。本文针对多通道动平衡测试量系统，以高性能的DSP 器件为基础，应用数字相关原理和离散傅立叶变换（DFT）得出了一个提取振动信号基频信息的算法。全文围绕这一算法，构建了基于数据采集原理的动平衡测试系统。开发了八个通道的同步数据采集电路，为了有效的去除噪声，提高电路的抗干扰能力，在信号进入AD 转换器之前进行了硬件带通跟踪滤波处理，从而去除了大量谐波成分。该电路触发逻辑可实现整周期等间隔的数据采集，为后续的算法实现奠定了基础。
实验结果表明，所提出的算法简洁、易于实现，有实用价值。硬件可靠，能够完成规定的技术指标。
关键词：动平衡；DSP；测试；数字相关
Abstract: along with the application of rotating machinery in industrial production, produced by the rotor unbalance factors such as machine failure and accident is also growing, dynamic balance of rotating machinery has become a modern industrial rotating machinery manufacturing in the process of an indispensable in the process. The existing rotating machinery vibration testing device for single channel or dual channel more instruments, but with the constant improvement of dynamic balance theory, as well as the national production standards for rotating machinery constantly improve, more and more in the direction of measurement becomes very important. Multi-channel measurement system requires synchronization of multiple point, real-time measurement and records, the traditional measuring principle is very difficult to meet the above requirements, and will result in huge volume, complex control logic circuit, reduce reliability. Based on multi-channel dynamic balance testing system, based on high performance DSP device, the application of digital correlation principle and the discrete Fourier transform (DFT) came to the algorithm of extracting the fundamental frequency vibration signal information. Full-text surrounding this algorithm, constructs the dynamic balance test system based on principle of data acquisition. Developed eight channels of synchronous data acquisition circuit, in order to effectively remove the noise and improve the anti-interference ability of the circuit, the signal into AD converter hardware band-pass filtering processing, before to go in addition to a large number of harmonic components. The trigger logic circuit which can realize the whole cycle of equally spaced data acquisition, which laid a foundation for subsequent algorithm implementation.
The experimental results show that the proposed algorithm is simple and easy to implement, and has practical value. Hardware is reliable, able to complete technical indicators.
Key words: dynamic balance; DSP; Test; Digital correlation
中圖分类号：O348.3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1信号预处理
从传感器得到的信号，有些为电荷量，有些为频率变化量，因此必须经过转换电路将它们转变为电压信号，这主要由传感器本身的前置处理器来完成，得到的电压信号再继续进行后续处理。同时输入的信号有强有弱，还需要一个放大电路来控制输入到下一级处理电路的信号的幅度。一般振动信号的放大由集成运放组成的线性放大器来实现。再者，由振动传感器得到的信号包含着多种频率成分，对于动平衡测量，仅需要工频信号，为了防止信号的混叠失真，故应将其它频率成份的信号过滤。一般采用抗混叠低通滤波电路实现，其可由运放、电容、电阻组成。也可由专用的低通滤波集成芯片组成。这些电量转换、放大及滤波等电路构成了信号的预处理电路。一般来说，从传感器出来的振动信号经过预处理电路时，并不是预期的理想的正弦波，转子系统由于自身的一些故障，比如转子不对中和基础振动等，还会激发出1/2 倍频，二倍频等倍频信号，以及一些随机噪声和直流分量，即采集到的信号是多种频率成份信号的叠加[1]。这样在动平衡的信号处理系统中必须有去粗大误差，基频检测，滤波，频谱分析的功能。基频检测是整个动平衡测试系统的核心。从各种信号叠加的振动信号中得到基频振动信号，在信号处理领域里面有多种手段，本文的信号处理系统中是采用带通跟踪滤波器来完成的。
2.1 带通跟踪滤波电路的设计
振动位移传感器将振动量转化成为电压信号，此信号中由于各种干扰的存在，频率成分比较复杂，需要先进行滤波、放大等处理才能进入AD 转换器。滤波既是软件设计的核心，也是硬件电路设计的核心。滤波通常是由滤波电路来实现的。模拟滤波器分为有源滤波器和无源滤波器两类。传统的滤波方式是应用放大器、电阻、电容等元器件设计有源滤波器[2]。然而我们知道由阻容元件所组成的电路都会使流经的信号发生相位的改变，当滤波器比较复杂的时候，其相位改变的规律也相应的变得比较复杂，而相位在本系统中是一个要求比较高的待测物理量，对后续的故障诊断及动平衡过程精度的影响非常大。因此在整个硬件电路中应该尽可能的减少相位不可预测的滤波环节，尽可能采用高质量的滤波器以减小相位测量的误差。在进行动平衡测量时，为了能较准确地定位不平衡量的大小和方位，必须从各种干扰信号中提取出有用的不平衡信号，去除谐波分量和其它噪声干扰[3]。在不平衡量很小时，基频信号变得很微弱，有时甚至被干扰信号所淹没。因此，高质量的选频电路是准确获取基频信号的保证。为此设计了数控带通滤波器。如图4-1 所示。
图4-1 数控带通滤波器
传统的带通滤波器可以通过调整其滤波环路上的电阻、电容值来实现通带频率的调节，但是在动平衡测量中，为了滤出基频信号，其中心频率需要随转速的变化而自动变化，传统的滤波器已经不能适应需要。MF10CCN 是一种通用的单片双开关电容滤波器，是构成数控带通滤波器的核心器件。只需搭接少量电阻作为外围电路并提供外部时钟信号就可以实现四阶带通滤波的作用，其中心频率可直接由时钟频率来控制，时钟频率可分别设定为带通中心频率的100倍或50 倍[4]。滤波器的增益、带宽、Q 值大小由外接电阻来决定。由上可知，设计关键是为滤波器提供100 或50 倍基频的时钟信号。由锁相环CD4046 和计数器所组成的锁相倍频电路如图4-2，即可将基频信号100 倍频，为带通滤波器提供时钟信号。
图4-2 100 倍频电路
锁相的意义是相位同步的自动控制，能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环，简称PLL。它广泛应用于广播通信、频率合成、自荡器（）、低通滤波器三部分组成，如图4-3 所示。
图4-3 锁相环结构图
压控振荡器的输出Uo 接至相位比较器的一个输入端，其输出频率的高低由低通滤波器上建立起来的平均电压Ui 大小决定。施加于相位比较器另一个输入端的外部输入信号Ui 与来自压控振荡器的输出信号Uo 相比较，比较结果产生的误差输出电压 正比于Ui和Uo 两个信号的相位差，经过低通滤波器滤除高频分量后，得到一个平均值电压。这个平均值电压 朝着减小 输出频率和输入频率之差的方向变化，直至 输出频率和输入信号频率获得一致。这时两个信号的频率相同，两相位差保持恒定（即同步）称作相位锁定。当锁相环入锁时，它还具有“捕捉”信号的能力， 可在某一范围内自动跟踪输入信号的变化，如果输入信号频率在锁相环的捕捉范围内发生變化，锁相环能捕捉到输人信号
频率，并强迫 锁定在这个频率上。锁相环应用非常灵活，如果输入信号频率 不等于 输出信号频率，而要求两者保持一定的关系，例如比例关系或差值关系，则可以在外部加入一个运算器，以满足不同工作的需要。 过去的锁相环多采用分立元件和模拟电路构成，现在常使用集成电路的锁相环，CD4046 是通用的CMOS 锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（），输入阻抗高(约100MΩ)，动态功耗小，在中心频率 为10kHz 下功耗仅为600μW，属微功耗器件。
2.2 基准信号的整形
从光电鉴相传感器出来的信号是和转子转速相同的一系列的窄脉冲，这些脉冲用来做相位的测量基准和转速的测量。为了保证测量的精度需要对这些脉冲进一步整形，以使这些脉冲的前沿变得更加陡峭。本设计采用的是过零比较的方法。由于从传感器出来的脉冲信号比较窄（由反光带宽度及转子周长决定），跟随器和偏置电路必须选择高速、高摆率（slew rate）的运算放大器来实现，比较器的选择也如此[5]。本设计采用的是LF356 和LM319，分别作为放大器和比较器。原脉冲信号为直流脉动信号，经偏置电路后，被偏置成交流脉冲，再经过过零比较器将此交流脉冲整形便达到了跳沿陡峭、稳定且与TTL 电平相兼容的高质量脉冲信号。
2.3 程控量程转换的设计
在模拟信号送到A/D 变换器进行模数转换时在A/D 输入的允许范围内希望模拟信号尽可能达到最大值，这样便减小了A/D 转换的量化误差。图4-4 即为利用改变反馈电阻的办法来实现量程变换的可变换程控放大器电路原理
图4—4 程控放大原理
当开关 闭合而其余两个开关断开其放大倍数为 = -/R , 而当 闭合 和 断开时放大倍数为 = -/R 。选择不同的开关闭合即可实现增益的变换，利用软件对开关闭合情况进行选择即实现了程控放大。程控放大电路使A/D 的转换精度得以充分利用保证平衡的指标不因信号小而降低。在本系统中，电子开关选用的是继电器，其中的一个通道的程控放大实际电路如图4—5所示。
图4-5 程控放大实际电路
3 通频振动测量
通频振动测量是测量某测点上各个振动频率分量在时域上合成的总振幅，是用来在能量上来评价机组振动的。对交流电压的测量，最简单方便的方式是采用专用的真有效值变换芯片，输入交流信号到芯片的输入端，芯片输出是反映输入交流信号真有效值的直流电压，然后对这一直流电压进行A/D 转换，再经过微处理器的处理，就可以对被测量的电压进行正确显示了。所谓真有效值是指严格按有效值的数学定义来的，其定义公式为：
即：输出直流电压正比于输入交流电压的有效值。本文测通频振动信号幅值采用的是美国AD公司的高精度宽范围的真有效值变换器AD637。它分成四部分：绝对值电路、平方/除法器、滤波器/放大器和缓冲放大器。这种变换器对输入交流电压的波峰因数（峰值与有效值的比值）有较大的适用范围。实验表明当被测波形波峰因数为7 时，只引入1%的测量误差，这在一定程度上可以与复杂、娇嫩的热电偶仪表比美。由于本系统待测的信号谐波成分比较丰富，采用这种方法减少了真有效值测量所占的机时数，可靠性和准确度高，极大的方便了后续信号的处理。
4 AD 转换设计
数据采集是本系统硬件中的核心功能，这部分电路的技术指标的好坏影响所有参数的测量准确度。由于DSP 内部自带的AD 转换器使用方便、可靠，因此不用再外接AD 转换器。于是这部分电路由两部分组成：电压基准电路和电平变换电路。AD 转换器工作的一个必要前提是要有电压基准，电压基准的基本要求是其温度系数小，长期稳定性和准确度高。除此之外，如果基准不能直接配合ADC使用，基准电压还需经过线性变换才能符合ADC 的要求[6]。LF2407A 中AD 模块采用的是双基准源，两个基准的电压范围分别为：Vrefh: ，Vrefl: 。考虑到信号采样电平范围及其分辨率等综合因素，Vrefh=3V, Vrefl=0 如图4-6 所示,其中AD780 为高准确度3.000V 电压基准，其第六脚输出作为LF2407A 的AD 转换模块的高电平基准，同时经过隔离和滤波为后面的电平转换电路提供平移电压。电平转换电路的目的把被测的交流振动信号，通过线性调整的方法，转换成直流信号，且该信号应该充分利用AD 转换器的有效输范围，以提高采样精度[7]。
图4—6 AD637 真有效值转换
5 本章小结
本章主要论述的是动平衡测试系统下位机硬件设计，结合原理图大致按照信号的流经方向依次讲解了、传感器的选择、带通跟踪滤波电路的设计、基准信号的整形、转速测量电路、通频振动测量、AD 转换设计.
总结
转子振动的主要原因是由于转子不平衡质量的惯性力或惯性力矩造成的，统计资料表明，旋转机械的故障约有60%源于不平衡量引起的振动。因此，消除或减小转子的振动，必须对转子进行平衡。随着工业生产和科学技术的飞速发展，各种转子的工作转速越来越高，因此，转子平衡问题就越发显得重要。动平衡技术是一门融合多种学科的技术，对工业水平的提高具有重要意义，它正朝着微机化、自动化、高精度的方向发展。对一般刚性转子而言，平衡总可以在转子的任意两个校正面上进行。本论文以卧式硬支承挠性转子为研究对象，对多通道动平衡测试系统进行了理论和实验两方而的研究，取得了如下成果：
1.利用相关原理推导了准确提取相位、幅值的数字相关算法，设计出了基于DSP 的测试系统新的实现方案，该方案采用计算机的串行口连接上位机和下位机的方式。实验证明该系统是成功的。
2.动平衡机的工作环境恶劣和复杂，干扰严重，软件抗干扰对动平衡机运行的可靠性与安全性起着非常重要的作用。实验证明，软件冗余、软件陷阱、“Watchdog”的应用、故障自动恢复处理等技术的使用达到了预期的效果。上述工作和研究成果表明了本文研究的动平衡测试系统具有良好的工程应用前景。
参考文献
1 刘和平，周小军，交速多通道同步DSP数据采集系统电子技术应用。
2 刘铁峰，范征宇，黄成军. 基于DSP 的高速数据采集与处理系统. 微处理机. 2000,5
3．杨建刚， 谢东建.基于多传感器数据融合的动平衡方法研究.动力工程，2003,
4．李曼. 多通道高速数据采集电路设计. 西安科技学院学报, 2000
5．DSP 系列讲座. 上海交通大学饮水思源站.
6．纪宗南．具有信号调理功能的模数转换器AD7710．国外电子元器件．1997,7
7．胡建华，廖文和，周儒荣. 基于DSP 的数控系统的设计研究. 机械设计与制造工程. 1999,1
实验结果表明，所提出的算法简洁、易于实现，有实用价值。硬件可靠，能够完成规定的技术指标。
关键词：动平衡；DSP；测试；数字相关
Abstract: along with the application of rotating machinery in industrial production, produced by the rotor unbalance factors such as machine failure and accident is also growing, dynamic balance of rotating machinery has become a modern industrial rotating machinery manufacturing in the process of an indispensable in the process. The existing rotating machinery vibration testing device for single channel or dual channel more instruments, but with the constant improvement of dynamic balance theory, as well as the national production standards for rotating machinery constantly improve, more and more in the direction of measurement becomes very important. Multi-channel measurement system requires synchronization of multiple point, real-time measurement and records, the traditional measuring principle is very difficult to meet the above requirements, and will result in huge volume, complex control logic circuit, reduce reliability. Based on multi-channel dynamic balance testing system, based on high performance DSP device, the application of digital correlation principle and the discrete Fourier transform (DFT) came to the algorithm of extracting the fundamental frequency vibration signal information. Full-text surrounding this algorithm, constructs the dynamic balance test system based on principle of data acquisition. Developed eight channels of synchronous data acquisition circuit, in order to effectively remove the noise and improve the anti-interference ability of the circuit, the signal into AD converter hardware band-pass filtering processing, before to go in addition to a large number of harmonic components. The trigger logic circuit which can realize the whole cycle of equally spaced data acquisition, which laid a foundation for subsequent algorithm implementation.
The experimental results show that the proposed algorithm is simple and easy to implement, and has practical value. Hardware is reliable, able to complete technical indicators.
Key words: dynamic balance; DSP; Test; Digital correlation
中圖分类号：O348.3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1信号预处理
从传感器得到的信号，有些为电荷量，有些为频率变化量，因此必须经过转换电路将它们转变为电压信号，这主要由传感器本身的前置处理器来完成，得到的电压信号再继续进行后续处理。同时输入的信号有强有弱，还需要一个放大电路来控制输入到下一级处理电路的信号的幅度。一般振动信号的放大由集成运放组成的线性放大器来实现。再者，由振动传感器得到的信号包含着多种频率成分，对于动平衡测量，仅需要工频信号，为了防止信号的混叠失真，故应将其它频率成份的信号过滤。一般采用抗混叠低通滤波电路实现，其可由运放、电容、电阻组成。也可由专用的低通滤波集成芯片组成。这些电量转换、放大及滤波等电路构成了信号的预处理电路。一般来说，从传感器出来的振动信号经过预处理电路时，并不是预期的理想的正弦波，转子系统由于自身的一些故障，比如转子不对中和基础振动等，还会激发出1/2 倍频，二倍频等倍频信号，以及一些随机噪声和直流分量，即采集到的信号是多种频率成份信号的叠加[1]。这样在动平衡的信号处理系统中必须有去粗大误差，基频检测，滤波，频谱分析的功能。基频检测是整个动平衡测试系统的核心。从各种信号叠加的振动信号中得到基频振动信号，在信号处理领域里面有多种手段，本文的信号处理系统中是采用带通跟踪滤波器来完成的。
2.1 带通跟踪滤波电路的设计
振动位移传感器将振动量转化成为电压信号，此信号中由于各种干扰的存在，频率成分比较复杂，需要先进行滤波、放大等处理才能进入AD 转换器。滤波既是软件设计的核心，也是硬件电路设计的核心。滤波通常是由滤波电路来实现的。模拟滤波器分为有源滤波器和无源滤波器两类。传统的滤波方式是应用放大器、电阻、电容等元器件设计有源滤波器[2]。然而我们知道由阻容元件所组成的电路都会使流经的信号发生相位的改变，当滤波器比较复杂的时候，其相位改变的规律也相应的变得比较复杂，而相位在本系统中是一个要求比较高的待测物理量，对后续的故障诊断及动平衡过程精度的影响非常大。因此在整个硬件电路中应该尽可能的减少相位不可预测的滤波环节，尽可能采用高质量的滤波器以减小相位测量的误差。在进行动平衡测量时，为了能较准确地定位不平衡量的大小和方位，必须从各种干扰信号中提取出有用的不平衡信号，去除谐波分量和其它噪声干扰[3]。在不平衡量很小时，基频信号变得很微弱，有时甚至被干扰信号所淹没。因此，高质量的选频电路是准确获取基频信号的保证。为此设计了数控带通滤波器。如图4-1 所示。
图4-1 数控带通滤波器
传统的带通滤波器可以通过调整其滤波环路上的电阻、电容值来实现通带频率的调节，但是在动平衡测量中，为了滤出基频信号，其中心频率需要随转速的变化而自动变化，传统的滤波器已经不能适应需要。MF10CCN 是一种通用的单片双开关电容滤波器，是构成数控带通滤波器的核心器件。只需搭接少量电阻作为外围电路并提供外部时钟信号就可以实现四阶带通滤波的作用，其中心频率可直接由时钟频率来控制，时钟频率可分别设定为带通中心频率的100倍或50 倍[4]。滤波器的增益、带宽、Q 值大小由外接电阻来决定。由上可知，设计关键是为滤波器提供100 或50 倍基频的时钟信号。由锁相环CD4046 和计数器所组成的锁相倍频电路如图4-2，即可将基频信号100 倍频，为带通滤波器提供时钟信号。
图4-2 100 倍频电路
锁相的意义是相位同步的自动控制，能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环，简称PLL。它广泛应用于广播通信、频率合成、自荡器（）、低通滤波器三部分组成，如图4-3 所示。
图4-3 锁相环结构图
压控振荡器的输出Uo 接至相位比较器的一个输入端，其输出频率的高低由低通滤波器上建立起来的平均电压Ui 大小决定。施加于相位比较器另一个输入端的外部输入信号Ui 与来自压控振荡器的输出信号Uo 相比较，比较结果产生的误差输出电压 正比于Ui和Uo 两个信号的相位差，经过低通滤波器滤除高频分量后，得到一个平均值电压。这个平均值电压 朝着减小 输出频率和输入频率之差的方向变化，直至 输出频率和输入信号频率获得一致。这时两个信号的频率相同，两相位差保持恒定（即同步）称作相位锁定。当锁相环入锁时，它还具有“捕捉”信号的能力， 可在某一范围内自动跟踪输入信号的变化，如果输入信号频率在锁相环的捕捉范围内发生變化，锁相环能捕捉到输人信号
频率，并强迫 锁定在这个频率上。锁相环应用非常灵活，如果输入信号频率 不等于 输出信号频率，而要求两者保持一定的关系，例如比例关系或差值关系，则可以在外部加入一个运算器，以满足不同工作的需要。 过去的锁相环多采用分立元件和模拟电路构成，现在常使用集成电路的锁相环，CD4046 是通用的CMOS 锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（），输入阻抗高(约100MΩ)，动态功耗小，在中心频率 为10kHz 下功耗仅为600μW，属微功耗器件。
2.2 基准信号的整形
从光电鉴相传感器出来的信号是和转子转速相同的一系列的窄脉冲，这些脉冲用来做相位的测量基准和转速的测量。为了保证测量的精度需要对这些脉冲进一步整形，以使这些脉冲的前沿变得更加陡峭。本设计采用的是过零比较的方法。由于从传感器出来的脉冲信号比较窄（由反光带宽度及转子周长决定），跟随器和偏置电路必须选择高速、高摆率（slew rate）的运算放大器来实现，比较器的选择也如此[5]。本设计采用的是LF356 和LM319，分别作为放大器和比较器。原脉冲信号为直流脉动信号，经偏置电路后，被偏置成交流脉冲，再经过过零比较器将此交流脉冲整形便达到了跳沿陡峭、稳定且与TTL 电平相兼容的高质量脉冲信号。
2.3 程控量程转换的设计
在模拟信号送到A/D 变换器进行模数转换时在A/D 输入的允许范围内希望模拟信号尽可能达到最大值，这样便减小了A/D 转换的量化误差。图4-4 即为利用改变反馈电阻的办法来实现量程变换的可变换程控放大器电路原理
图4—4 程控放大原理
当开关 闭合而其余两个开关断开其放大倍数为 = -/R , 而当 闭合 和 断开时放大倍数为 = -/R 。选择不同的开关闭合即可实现增益的变换，利用软件对开关闭合情况进行选择即实现了程控放大。程控放大电路使A/D 的转换精度得以充分利用保证平衡的指标不因信号小而降低。在本系统中，电子开关选用的是继电器，其中的一个通道的程控放大实际电路如图4—5所示。
图4-5 程控放大实际电路
3 通频振动测量
通频振动测量是测量某测点上各个振动频率分量在时域上合成的总振幅，是用来在能量上来评价机组振动的。对交流电压的测量，最简单方便的方式是采用专用的真有效值变换芯片，输入交流信号到芯片的输入端，芯片输出是反映输入交流信号真有效值的直流电压，然后对这一直流电压进行A/D 转换，再经过微处理器的处理，就可以对被测量的电压进行正确显示了。所谓真有效值是指严格按有效值的数学定义来的，其定义公式为：
即：输出直流电压正比于输入交流电压的有效值。本文测通频振动信号幅值采用的是美国AD公司的高精度宽范围的真有效值变换器AD637。它分成四部分：绝对值电路、平方/除法器、滤波器/放大器和缓冲放大器。这种变换器对输入交流电压的波峰因数（峰值与有效值的比值）有较大的适用范围。实验表明当被测波形波峰因数为7 时，只引入1%的测量误差，这在一定程度上可以与复杂、娇嫩的热电偶仪表比美。由于本系统待测的信号谐波成分比较丰富，采用这种方法减少了真有效值测量所占的机时数，可靠性和准确度高，极大的方便了后续信号的处理。
4 AD 转换设计
数据采集是本系统硬件中的核心功能，这部分电路的技术指标的好坏影响所有参数的测量准确度。由于DSP 内部自带的AD 转换器使用方便、可靠，因此不用再外接AD 转换器。于是这部分电路由两部分组成：电压基准电路和电平变换电路。AD 转换器工作的一个必要前提是要有电压基准，电压基准的基本要求是其温度系数小，长期稳定性和准确度高。除此之外，如果基准不能直接配合ADC使用，基准电压还需经过线性变换才能符合ADC 的要求[6]。LF2407A 中AD 模块采用的是双基准源，两个基准的电压范围分别为：Vrefh: ，Vrefl: 。考虑到信号采样电平范围及其分辨率等综合因素，Vrefh=3V, Vrefl=0 如图4-6 所示,其中AD780 为高准确度3.000V 电压基准，其第六脚输出作为LF2407A 的AD 转换模块的高电平基准，同时经过隔离和滤波为后面的电平转换电路提供平移电压。电平转换电路的目的把被测的交流振动信号，通过线性调整的方法，转换成直流信号，且该信号应该充分利用AD 转换器的有效输范围，以提高采样精度[7]。
图4—6 AD637 真有效值转换
5 本章小结
本章主要论述的是动平衡测试系统下位机硬件设计，结合原理图大致按照信号的流经方向依次讲解了、传感器的选择、带通跟踪滤波电路的设计、基准信号的整形、转速测量电路、通频振动测量、AD 转换设计.
总结
转子振动的主要原因是由于转子不平衡质量的惯性力或惯性力矩造成的，统计资料表明，旋转机械的故障约有60%源于不平衡量引起的振动。因此，消除或减小转子的振动，必须对转子进行平衡。随着工业生产和科学技术的飞速发展，各种转子的工作转速越来越高，因此，转子平衡问题就越发显得重要。动平衡技术是一门融合多种学科的技术，对工业水平的提高具有重要意义，它正朝着微机化、自动化、高精度的方向发展。对一般刚性转子而言，平衡总可以在转子的任意两个校正面上进行。本论文以卧式硬支承挠性转子为研究对象，对多通道动平衡测试系统进行了理论和实验两方而的研究，取得了如下成果：
1.利用相关原理推导了准确提取相位、幅值的数字相关算法，设计出了基于DSP 的测试系统新的实现方案，该方案采用计算机的串行口连接上位机和下位机的方式。实验证明该系统是成功的。
2.动平衡机的工作环境恶劣和复杂，干扰严重，软件抗干扰对动平衡机运行的可靠性与安全性起着非常重要的作用。实验证明，软件冗余、软件陷阱、“Watchdog”的应用、故障自动恢复处理等技术的使用达到了预期的效果。上述工作和研究成果表明了本文研究的动平衡测试系统具有良好的工程应用前景。
参考文献
1 刘和平，周小军，交速多通道同步DSP数据采集系统电子技术应用。
2 刘铁峰，范征宇，黄成军. 基于DSP 的高速数据采集与处理系统. 微处理机. 2000,5
3．杨建刚， 谢东建.基于多传感器数据融合的动平衡方法研究.动力工程，2003,
4．李曼. 多通道高速数据采集电路设计. 西安科技学院学报, 2000
5．DSP 系列讲座. 上海交通大学饮水思源站.
6．纪宗南．具有信号调理功能的模数转换器AD7710．国外电子元器件．1997,7
7．胡建华，廖文和，周儒荣. 基于DSP 的数控系统的设计研究. 机械设计与制造工程. 1999,1