3 實驗臺工作原理及硬件實現

(1)傳動誤差的測量

由本實驗室研制開發的FMT(Full Microcomputerized Transmission Error System)系統可實現傳動誤差和運動特性的精密測量，通過誤差曲線真實、直觀地反映齒輪副等傳動鏈的傳動誤差。本實驗臺的傳動誤差測量實驗就是根據FMT系統工作原理設計的，它可對具有不同傳動比的齒輪副進行誤差測量。傳動誤差的測量是通過在轉軸的高速端和低速端分別安裝齒柵采集信號、并對信號進行同步位移比較、時鐘插補等處理及分析來實現的。傳動誤差測量采用了空域測量法，即對信號進行空間采樣，采用空域分析法進行數據處理。該方法特別適合齒輪傳動系統的性能分析，其分析結果與故障模式之間具有清晰和確定的對應關系，有利于故障的精確定位。各空域頻率的計算與轉速、時間無關，僅由傳動系統結構和齒數決定，軸(或軸承、齒輪)的空間位置、動態特征與空域譜的位置序號有確定的對應關系。

圖1 傳動誤差信號處理原理框圖

傳動誤差信號處理原理如圖1所示。選用2塊AT89C51芯片同時處理低速端和高速端的兩路信號，構成雙CPU系統協同工作。對兩路信號不需作任何倍頻和分頻處理，直接輸入微機進行計數。以第k次采樣為例，首先通過計數得出脈沖信號P₁的整數部分ΣP₁，然后設法求出計數器無法讀出的小數部分，則該次采樣所得離散化的傳動誤差表達式為E_k=ΣP₁+小數-P₀N₁式中：E_k——第k次采樣的傳動誤差值N₁——脈沖信號P₁的脈沖當量P₀——無傳動誤差時對應于每一采樣信號P₂的P₁脈沖個數公稱值為求出脈沖信號P₁的小數部分，可以一路時間脈沖信號P_t為輔助時間標尺，通過求出采樣點前后各點P_1j對應的時間t_j，建立時空連貫的離散函數關系，則采樣時刻t₃對應的空間位置可通過內插或外推解析式求出。通過對采集的空域離散數據進行與時域FFT類似的空域付氏變換(SFFT)，可得到表征被測動態參數隨角位移變化情況的空域曲線，其付氏變換結果表征了該參數隨空間頻率的分布情況。

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