项目背景
某微型电机厂商需对5G基站散热风扇（直径80mm，转速12,000 RPM）进行全自动动平衡检测。传统接触式测振仪效率低且无法定位偏心源，改用激光位移传感方案实现毫秒级在线检测与校正指导。
技术指标配置
参数项 | 配置说明 |
传感器型号 | LTP150（标准光斑版） |
采样频率 | 160kHz（量程缩小至±8mm，满足叶片全周密集采样） |
量程范围 | ±8mm（适配小型风扇形变量±3mm） |
重复精度 | 0.8μm（RMS）@动态模式 |
同步控制 | 主轴光电编码器+硬件触发同步（相位误差0.1°） |
通讯接口 | RS485级联3台传感器（200μs级同步） |
温度漂移 | 0.01%F.S/°C（适应电机温升环境） |
检测系统架构
硬件系统
双传感器布局：
传感器A：垂直入射测量叶片径向位移（振动主分量）
传感器B：30°斜入射监测轴向窜动（排除装配误差干扰）
安装参数：
测量距离80mm，光斑直径Φ110μm
M5螺钉固定，抗振等级55Hz/1.5mm
信号处理：
内置50us低通滤波消除高频噪声
软件算法
实时解算模块：
叶片角度-位移映射（0.1°角度分辨率）
质量偏心矢量计算（幅值/相位）
校正决策模块：
自动生成配重方案（铅片质量/粘贴位置）
3D可视化偏心分布图
动平衡检测流程
基准学习阶段
空载状态下采集30转数据，建立"零偏心"振动基线（阈值±2μm）
动态扫描阶段
12,000 RPM稳态运行，连续采集5组数据（每组包含10个完整旋转周期）
数据分析阶段
剔除温度漂移影响（温升补偿算法）
分离离心力形变与质量偏心信号（频域带通滤波）
核心检测内容
检测项目 | 分析方法与输出 |
质量分布分析 | 对比各叶片同一角度位移曲线，计算相位一致性（合格标准：相位差5°） |
偏心量计算 | 最小二乘法拟合振动矢量，输出不平衡量（单位：mg·mm）及相位角 |
校正位置优化 | 基于影响系数法，计算配重质量与角度（支持多平面校正） |
残余振动评估 | ISO 1940平衡等级判定（目标等级G6.3→G2.5） |
实测数据与校正效果
故障定位
3#叶片存在8.7mg·mm偏心量（相位角142°），导致1×RPM振动幅值达0.15mm/s
智能校正
在叶轮背面172°位置添加6mg配重块
振动值降至0.03mm/s（降幅80%）
产线效能
单件检测时间从120秒（传统方法）压缩至8秒
首次校正合格率从68%提升至95%
技术突破点
亚微米级振动捕捉：利用1.2μm重复精度识别0.5mg·mm级微量偏心
多周期平均降噪：通过50周期数据叠加，信噪比提升20dB
自适应转速跟踪：支持500-20,000RPM无级变速测量（±1RPM精度）
产线集成方案
机械手联动
传感器数据实时传输至六轴机器人，实现"检测-配重-复检"全闭环
SPC质量控制
统计每批次偏心量CPK值，预警材料密度偏差
数字孪生应用
将实测数据反向输入设计软件，优化叶片模具浇口位置
结论
本方案通过LTP150传感器的高频采样与亚微米级精度，实现了小型风扇质量偏心的精准量化。结合智能校正算法，使动平衡调整从经验依赖转向数据驱动，特别适用于微特电机、精密鼓风机等对振动敏感的领域。该技术可将产品寿命提升30%以上，同时减少平衡配重材料浪费达60%。
（注：系统支持扩展至多级叶轮、汽车涡轮增压器等复杂转子平衡检测）