动态采集系统在振动测量系统中的应用研究
根据振动测量要求，测量电缆的选择指标有两方面因素：电缆阻值和电缆绝缘值。通过测量电缆阻值是否在规定的范围来判断电缆是否短路、开路或被老鼠啃食，并通过摇表测量每一路的绝缘电阻值是否大于500MΩ来判断电缆绝缘性能的好坏，但影响电缆噪声的因素很多，仅依靠上述两个原则并不能判断电缆性能的好坏。表1是某一次未接传感器时测量电缆的绝缘电阻和噪声情况，由表中可以看出绝缘性能好的未必噪声就大。
表1 绝缘电阻测量值
在电缆数学模型中，电缆电阻和绝缘电阻仅是该模型的一部分。在实际测量中，由于电缆电感的存在，会在电缆中形成寄生电容（寄生电容一般是指电感等在高频情况下表现出来的电容特性），该电容值的大小会在摇绝缘和受到较大冲击时影响电缆中的噪声值，同时电缆分布电容值的存在会影响实际得到的振动时域波形数值的大小，具体计算分析如下。
为了保证测量系统的可靠性和精度，必须对振动传感器和测量仪器进行校准。从校准的观点看，传感器可分为工作校准和系统校准两大类，前者校准工作由专业计量机构完成，配备相应的校准证书，从该证书上可以查到该传感器的编号及其灵敏度，而标准传感器则用作国家级计量部门的基准与地方计量部门之间的传递，以及标准传感器的参考校准。振动系统校准通过加载已知标准信号，得到传感器和测量系统输出记录值与已知信号值对比，确定参数校准系数。
为了深入研究测量电缆分布电容对校准系统的影响，将其校准系统数学模型表示如图6所示，图中测量系统加标准信号源U，前端串联电容C（假设C=1000Pf），设信号源电缆和采集系统电缆之间电容为C1。依据上述分析可建立以下振动系统校准数学模型，如图6所示：
q=(C+C1)×U （5）
图6 校准系统数学模型
为了完善测量电缆选择指标并优化电缆性能，以下提出选择测量电缆指标性能原则：静态原则和动态原则。其中静态原则考虑其电阻值和绝缘值，动态原则主要涉及电缆电容值。 动态原则主要考虑电缆电容值，电缆电容值包括电缆寄生电容和分布电容。通常情况下电缆寄生电容很小，可忽略不计，但对有些性能较差的电缆其寄生电容很大，导致在对电缆摇绝缘时对寄生电容充电，该电缆接入采集系统后其零位噪声值偏大，有时甚至超过振动信号，其具体对振动信号的影响分析如下：
设电缆寄生电容为Cj，分布电容为Cf，Cj和Cf为并联关系，则电缆总电容C1为：C1=Cj+Cf。由于振动测量的物理量是电荷量，设传感器产生的电荷量为Q，采集系统获得的电荷量为q1，则由于电缆中寄生电容的存在，其上会聚集部分的电荷量设为q2，根据公式守恒公式可得：
Q=q1+q2 （6）
由此可知，由于电缆寄生电容的存在，在试验过程中由于振动而产生的电荷一部分被寄生电容所有，导致实际测得的电荷量偏小，影响了振动测量数据的精度，因此对此类电缆必须将其剔除。
同时根据采集系统测得的电荷值和测量电缆的分布电容值也可进一步得到电缆的噪声电压值。假设采集系统空载时其加速度值约为2.3×10-3m/s2，则其等效电荷值为2.3×10-3 Pc(加速度值：等效电荷值=1：1)。通过连接未接传感器的电缆，其测量的等效电荷值范围为：30～80Pc，引起电荷量变化的原因是由于电缆中噪声电压的存在，通过公式Q=C×U可得到其等效电缆噪声电压值U=Q/C的范围。
体现振动测量电缆性能好坏的一个主要指标就是电缆噪声，该噪声值的大小一方面反映了电缆数学模型中电缆电阻和绝缘电阻的性能，另一方面也体现了电缆自身电感和分布电容的影响。为此，在试验准备过程中，应对振动测量电缆的静态性能和动态性能指标进行综合考虑，优先选择电阻值适当、绝缘值大、噪声小、电缆电容值小的测量电缆，以此提高振动测量系统的可靠性。
4 结论
本文在LMS SCADAS Ⅲ动态采集系统强大的处理能力基础上，研究了传感器敲击波形异常分析方法，传感器通道检查方法和系统电缆优化选择方法，将三种方法结合LMS采集系统进行了实际应用，并在实际试验中进行了验证，结果证明能有效提高振动测量系统的可靠性，为试验系统提供强有力的技术保障。(end)
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