設(shè)備動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) (2)

1、第三章第三章 設(shè)備動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)設(shè)備動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 特征信號(hào)的選擇 傳感器及其選擇原則 振動(dòng)測(cè)試儀器與儀表 噪聲的測(cè)量 動(dòng)態(tài)信號(hào)采集原理與方法 信號(hào) - 反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)正?；虍惓５男畔⑤d體，適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法是發(fā)現(xiàn)故障信息的重要條件，也是故障診斷技術(shù)中不可缺少的環(huán)節(jié)。能否真實(shí)、充分地檢測(cè)到足夠數(shù)量并能客觀地反映設(shè)備運(yùn)行情況的狀態(tài)信號(hào)，是診斷能否成功的前提。信號(hào)檢測(cè)裝置為傳感器，傳感器是人類器官的延伸。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 信號(hào)處理技術(shù)交叉學(xué)科 信號(hào)處理方法:FFT，小波變換等 硬件 軟件 計(jì)算機(jī)技術(shù)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 檢測(cè)的物理原理（傳感原理）-物理,化學(xué)原理 傳感器技術(shù)-被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 材料 半導(dǎo)體 微納米

2、等技術(shù)1、特征信號(hào)的選擇 信號(hào)的敏感性 在線與實(shí)時(shí)性并不是每一種信息都對(duì)工況監(jiān)測(cè)有用有些信息相關(guān)性大 取舍問(wèn)題經(jīng)費(fèi)問(wèn)題實(shí)時(shí)對(duì)傳感器類型選擇的要求實(shí)際安裝使用的可行性動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)2、傳感器及其選擇原則分類 按測(cè)振參數(shù)分 位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器 按參考坐標(biāo)分 相對(duì)式傳感器、絕對(duì)式傳感器 按變分原理分 磁電式、壓電式、電阻應(yīng)變式、電感式、電容式、光學(xué)式 按傳感器與被測(cè)物關(guān)系分 接觸式傳感器、非接觸式傳感器動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)機(jī)械振動(dòng)測(cè)試方法機(jī)械振動(dòng)測(cè)試方法動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)名稱原理優(yōu)缺點(diǎn)電測(cè)法將被測(cè)件的振動(dòng)量轉(zhuǎn)化成電量,而后用電量測(cè)試儀測(cè)量靈敏度高，頻率范圍、動(dòng)態(tài)范圍、和線形范圍寬。便于分析。易受電

3、磁干擾。目前應(yīng)用最廣目前應(yīng)用最廣。機(jī)械法利用杠桿原理測(cè)量抗干擾能力強(qiáng)，頻率范圍、動(dòng)態(tài)范圍、和線形范圍窄。測(cè)試時(shí)會(huì)給試件產(chǎn)生一定的負(fù)載效應(yīng)，影響測(cè)試結(jié)果。主要用于低頻大振幅振動(dòng)及低頻大振幅振動(dòng)及扭振的測(cè)量扭振的測(cè)量。光學(xué)法利用光杠桿原理、讀數(shù)顯微鏡、光波干涉原理、激光多普效應(yīng)和光纖等測(cè)量不受電磁干擾，測(cè)量精度高，適用于對(duì)質(zhì)量和體積小、不易安裝傳感器的試件作非接觸測(cè)量。在精密測(cè)精密測(cè)量和傳感器、測(cè)振儀的校準(zhǔn)量和傳感器、測(cè)振儀的校準(zhǔn)、定度中用的較多。位移、速度和加速度動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)加速度反映故障引起的沖擊振動(dòng)。加速度反映故障引起的沖擊振動(dòng)。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)加速度22cos()cos()dvaAtAtdt

4、速度sin()cos()2dxvAtAtdt 位移cos()xAt動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)2.1 渦流式位移傳感器動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)電渦流傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化測(cè)量傳感器。用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械的狀態(tài)分析，電渦流傳感器以其長(zhǎng)期工作可靠性好、測(cè)量范圍寬、靈敏度高、分辨率高、響應(yīng)速度快、抗干擾力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)的影響、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷中得到廣泛應(yīng)用。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)電渦流傳感器是通過(guò)傳感器端部線圈與被測(cè)物體（導(dǎo)電體）間的間隙變化來(lái)測(cè)量物體的振動(dòng)和靜位移。 特點(diǎn) 頻帶

5、寬(DC-10KHz ) 線性范圍寬（一般是端部線圈直徑的一半） 在線性范圍內(nèi)靈敏度不隨初始間隙而變 工作原理動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)利用導(dǎo)體在交變磁場(chǎng)作用下的電渦流效應(yīng)。將位移轉(zhuǎn)化為阻抗、電感等電磁參量的變化。202AwLw ： 線圈匝數(shù) ：空氣的磁導(dǎo)率 0動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.600.0250.050.0750.10.1250.150.1750.20.2250.25, mmL傳感器的自感量L與距離關(guān)系 動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)傳感器的幅頻特性和相頻特性 動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)振蕩器檢波電路放大器渦電流探頭線圈前置放大器電纜圖39

6、渦流傳感器工作原理圖殼體羅紋六角螺母探頭同軸電纜傳感器本體動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)d動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)為了避免電磁干擾，在測(cè)量XY 圖時(shí)，應(yīng)使兩傳感器探頭錯(cuò)開一定距離。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 渦流傳感器與前置放大器 集成一體化渦流傳感器 左圖是目前工業(yè)上常見的渦流傳感器與前置放大器。由于前置放大器與探頭線圈分離，連接兩者之間的電纜構(gòu)成振蕩電路的電容元件，電纜長(zhǎng)度變化導(dǎo)致電氣參數(shù)的變化。因此，探頭電纜與前置放大器是配套的，沒(méi)有互換性。一旦電纜損壞，全套報(bào)廢，而電纜又是最易損壞的部件。右圖是新型的集成一體化渦流傳感器，它將前置放大電路集成到探頭內(nèi)部，這樣電纜的作用就僅僅是傳輸信號(hào)，損壞后可以重新接起來(lái)，繼續(xù)使用。所以這種新型

7、的渦流傳感器是應(yīng)用的方向。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)2.2 磁電式速度傳感器動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 振動(dòng)速度振動(dòng)速度與與振動(dòng)能量振動(dòng)能量直接對(duì)應(yīng)，而振動(dòng)能直接對(duì)應(yīng)，而振動(dòng)能量常常是造成振動(dòng)體破壞的根本原因量常常是造成振動(dòng)體破壞的根本原因 運(yùn)動(dòng)線圈切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。 動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)絕對(duì)式磁電式速度傳感器：測(cè)量被測(cè)對(duì)象的絕對(duì)振動(dòng)速度。相對(duì)式磁電式速度傳感器：測(cè)量?jī)蓚€(gè)運(yùn)動(dòng)部件之間的相對(duì)振動(dòng)速度。2.3 壓電式加速度傳感器利用某些晶體材料（如壓電陶瓷鋯鈦酸鉛等）的壓電效應(yīng)作為機(jī)電變換器而制成的加速度傳感器F maF金屬膜F動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 石英晶體、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等當(dāng)受到外力作用后

8、，不僅幾何尺寸發(fā)生變化，其內(nèi)部還產(chǎn)生極化，表面出現(xiàn)電荷，形成電場(chǎng)，當(dāng)外力失去后，又恢復(fù)原狀。這種現(xiàn)象叫做壓電效應(yīng)。 如將這種物質(zhì)置于電場(chǎng)中，其幾何尺寸也會(huì)變化。這種由外電場(chǎng)的作用而導(dǎo)致物質(zhì)變形現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱之為電致伸縮效應(yīng)。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 膜片 壓電轉(zhuǎn) 換元件 支撐螺桿 本體 電極 m tastqq 電荷靈敏度 qs傳感器力學(xué)模型 慣性式傳感器1x01x0 x0)(1010202xxkdtdxdtdxcdtxdm21201102012dtxdmkxdtdxcdtxdm1001xxx11sinXxttXmkxdtdxcdtxdmsin1201102012令:設(shè)基礎(chǔ)振動(dòng)輸入:2

9、2211/sinadtXd xt 動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)相對(duì)振動(dòng)位移動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)位移傳感器位移傳感器的正確響應(yīng)條件的正確響應(yīng)條件 ：慣性式位移傳感器質(zhì)量塊的相對(duì)位移 與被測(cè)振動(dòng)的位移X1成正比，因而可用質(zhì)量塊的位移量來(lái)反映被測(cè)振動(dòng)位移的大小。加速度傳感器幅頻特性的表達(dá)式為：01X011XX( )xA22 22()1 () (2)nnn動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)慣性式位移傳感器的幅頻曲線慣性式位移傳感器的幅頻曲線 動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)例：例：動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)解法解法1 1：1n2nn動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)解法解法2 2：例 某振動(dòng)傳感器固有頻率為1Hz。且其阻尼為臨界阻尼值的55，當(dāng)用它測(cè)量頻率為4Hz的振動(dòng)時(shí)，儀表讀出l.25mm幅值，試

10、問(wèn)該振動(dòng)的真實(shí)幅值和誤差百分率為多少? ( )A00=1=0.55=0.55臨界阻尼：，則動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)( )A設(shè)輸入振動(dòng)幅值為A，則1.25( )=1.024AA輸出幅值輸入幅值動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)慣性式慣性式速度傳感器速度傳感器的正確響應(yīng)條件的正確響應(yīng)條件 ：慣性式速度傳感器質(zhì)量塊的相對(duì)位移 與被測(cè)振動(dòng)的速度 成正比，因而可用質(zhì)量塊的位移量來(lái)反映被測(cè)振動(dòng)速度的大小。速度傳感器幅頻特性的表達(dá)式為：要使慣性式速度傳感器的輸出量能正確地反應(yīng)被測(cè)振動(dòng)的速度，則必須滿足如下條件：慣性式速度傳感器的使用頻率范圍很小，實(shí)際很少采用。1/dxdt01X22 221 () 2 ()nnn 010111XXdxXdt(

11、 )vAvv A ( )1/2nn常數(shù)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)加速度傳感器加速度傳感器的正確響應(yīng)條件的正確響應(yīng)條件 ：慣性式加速度傳感器質(zhì)量塊的相對(duì)位移 與被測(cè)振動(dòng)的加速度 成正比，因而可用質(zhì)量塊的位移量來(lái)反映被測(cè)振動(dòng)加速度的大小。加速度傳感器幅頻特性的表達(dá)式為：212/dtxd01X2222)(2)(1 1nnn210121201XXdtxdX)(aAa動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)慣性式加速度傳感器的幅頻曲線慣性式加速度傳感器的幅頻曲線 動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 要使慣性式加速度傳感器的輸出量能正確地反應(yīng)被測(cè)振動(dòng)的加速度，則必須滿足如下條件：大于-200.010.1110100100010000Hz振幅下限 相位下限相

12、位上限 振幅上限動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)S dB20100-10 幅頻特性曲線反映了信號(hào)的頻率在1Hz到3KHz這一段，加速度計(jì)能比較好的復(fù)現(xiàn)信號(hào)的波形。為了測(cè)得的電信號(hào)波形能真實(shí)地復(fù)現(xiàn)振動(dòng)波形，就必需使所測(cè)信號(hào)中最高的頻率位于幅頻特性曲線上的水平段。為此，要使安裝后的加速度計(jì)特性具有足夠高的共振頻率。3000型號(hào)量程靈敏度分辨率重量應(yīng)用及特點(diǎn)350B045000g0.5mV/g0.02g4.5g適用于爆破、撞擊等350B21100000g0.05mV/g0.3g4.4g適用于爆破、撞擊、爆炸分離等351B03150g10mV/g0.003g10.5g可在-196的低溫環(huán)境下工作352A5g1000mV/

13、g0.00004g35g高分辨率型352C22500g10mV/g0.0015g0.5g微型，適用于小型結(jié)構(gòu)352C6550g100mV/g0.00016g2g小型、高靈敏度、高分辨率，各種用途353B18500g10mV/g0.005g2g高頻、小型、石英剪切，各種用途353B3350g100mV/g0.0005g27g三角剪切結(jié)構(gòu)，石英通用加速度傳感器353M2552000g2.5mV/g0.04g17.9g沖擊傳感器、內(nèi)置濾波器，樁基檢測(cè)355B03500g10mV/g0.0005g10g環(huán)型356B0850g100mV/g0.0002g20g3軸、結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)356A185g1000mV/

14、g0.00006g24g3軸、高靈敏度356A4010g100mV/g0.0002g180g/片狀3軸坐墊傳感器，汽車實(shí)驗(yàn)356M41500g10mV/g0.001g4g/方形3軸、小型，模態(tài)、振動(dòng)、噪聲實(shí)驗(yàn)393C5g1V/g0.0001g1000g超低頻地震傳感器，長(zhǎng)期穩(wěn)定性良好393B310.5g10V/g0.000001g635g超低頻地震傳感器，高靈敏度28kHz31kHz7kHz2kHz壓電式加速度傳感器的安裝動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)加速度傳感器加速度傳感器的標(biāo)定的標(biāo)定 傳感器生產(chǎn)廠對(duì)于每只拾振器在出廠前都進(jìn)行了檢測(cè)，并給出其靈敏度等參數(shù)和頻率響應(yīng)特性曲線；傳感器使用一定時(shí)間后，其靈敏度會(huì)發(fā)生

15、變化。如壓電材料的老化會(huì)使靈敏度每年降低2%5%。 對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，是根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定傳感器的各項(xiàng)性能指標(biāo)，實(shí)際上也是確定傳感器的測(cè)量精度。 標(biāo)定傳感器時(shí)，所用的測(cè)量?jī)x器的精度至少要比被標(biāo)定的傳感器的精度高一個(gè)等級(jí)。這樣，通過(guò)標(biāo)定確定的傳感器的靜態(tài)性能指標(biāo)才是可靠的，所確定的精度才是可信的。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 絕對(duì)法將拾振器固定在校準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)上，由正弦信號(hào)發(fā)生器經(jīng)功率放大器推動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，用激光干涉振動(dòng)儀直接測(cè)量振動(dòng)臺(tái)的振幅，再和被校準(zhǔn)拾振器的輸出比較，以確定被校準(zhǔn)拾振器的靈敏度，這便是用激光干涉儀的絕對(duì)校準(zhǔn)法。 采用激光干涉儀的絕對(duì)校準(zhǔn)法設(shè)備復(fù)雜，操作和環(huán)境要求高，只適合計(jì)量單位和測(cè)振儀器制造廠使用，

16、一般在工程上少用。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 相對(duì)法又稱為背靠背比較校準(zhǔn)法。此法是將待校準(zhǔn)的傳感器和經(jīng)過(guò)國(guó)家計(jì)量等部門嚴(yán)格校準(zhǔn)過(guò)的傳感器背靠背地（或仔細(xì)地并排地）安裝在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上承受相同的振動(dòng)。將兩個(gè)傳感器的輸出進(jìn)行比較，就可以計(jì)算出在該頻率點(diǎn)待校準(zhǔn)傳感器的靈敏度。v設(shè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)振傳感器和被標(biāo)測(cè)振傳感器在受到同一振動(dòng)量時(shí)輸出分別為E0和E已知標(biāo)準(zhǔn)測(cè)振傳感器的加速度靈敏度為S0，則被標(biāo)測(cè)振傳感器的加速度靈敏系數(shù)S為: E/S=E0/S0 S=S0(E/E0) 動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)注意：兩個(gè)傳感器單位不一致。速度傳感器：cm/s加速度傳感器：m/s2動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)2.4 測(cè)振傳感器的選擇與安裝動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 在實(shí)

17、際測(cè)試中，選用振動(dòng)傳感器應(yīng)本著在實(shí)際測(cè)試中，選用振動(dòng)傳感器應(yīng)本著可用可用和和優(yōu)化優(yōu)化的的原則。原則。 可用可用就是要使所選的傳感器滿足最基本的測(cè)試要就是要使所選的傳感器滿足最基本的測(cè)試要求；求； 優(yōu)化優(yōu)化就是在滿足基本測(cè)試要求的前提下，盡量降就是在滿足基本測(cè)試要求的前提下，盡量降低傳感器的費(fèi)用，即取得最佳的性能價(jià)格比。低傳感器的費(fèi)用，即取得最佳的性能價(jià)格比。振動(dòng)傳感器的選用原則 動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)1測(cè)量范圍測(cè)量范圍又稱量程，必須保證不超過(guò)傳感器的測(cè)量量程。 2. 頻響范圍振動(dòng)參量的最顯著特性就是其頻率構(gòu)成特性，機(jī)械振動(dòng)信號(hào)往往是由許多頻率不同的信號(hào)疊加而成。頻率下限盡可能地低，頻率上限盡可能地高。

18、具體要考慮以下問(wèn)題具體要考慮以下問(wèn)題動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)3. 3. 靈敏度靈敏度一般而言，總是希望傳感器的靈敏度盡量高，以便一般而言，總是希望傳感器的靈敏度盡量高，以便檢測(cè)微小信號(hào)。檢測(cè)微小信號(hào)。 5. 5. 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 時(shí)間穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性時(shí)間穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性 此外，傳感器的此外，傳感器的工作方式工作方式、外形尺寸外形尺寸、重量重量等也等也是需要考慮的因素。是需要考慮的因素。4. 4. 精度精度 直接測(cè)量參數(shù)的選擇 低頻，用位移拾振器。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 中頻，用速度拾振器。 高頻，用加速度拾振器。 最重要的參數(shù)能以最直接、最合理的方式測(cè)得 考察慣性力可能導(dǎo)致的破壞或故障時(shí)，宜作加速度測(cè)量 考察振動(dòng)

19、環(huán)境（振動(dòng)烈度以振動(dòng)速度的均方值來(lái)描述）時(shí)，宜作振動(dòng)速度測(cè)量 要監(jiān)測(cè)機(jī)件的位置變化時(shí)，宜選用電渦流或電容傳感器作位移的測(cè)量 選擇時(shí)還需要注意能在實(shí)際機(jī)器設(shè)備安裝的可行性動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 傳感器的頻率范圍、量程、靈敏度等指標(biāo)各種傳感器受其結(jié)構(gòu)的限制而有其自身適用的范圍 對(duì)于慣性式拾振器，一般質(zhì)量大的拾振器上限頻率低、靈敏度高。 質(zhì)量輕的拾振器上限頻率高、靈敏度低。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)393B310.5g10V/g0.000001g635g超低頻地震傳感器，高靈敏度350B045000g0.5mV/g0.02g4.5g適用于爆破、撞擊等靈敏度靈敏度分辨率分辨率量程量程質(zhì)量質(zhì)量 使用環(huán)境、價(jià)格、壽命、可靠性、維

20、修、校準(zhǔn) 激光測(cè)振價(jià)格偏高 電渦流和電容傳感器（金屬材質(zhì)和寄生電容問(wèn)題） 相位有要求的振動(dòng)測(cè)試（鍵相信號(hào)，如動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)）動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 鍵相器是由探頭（如渦流式、光電式等）與軸上固定標(biāo)志（如鍵槽、凹孔、反光板等）所組成的相位測(cè)量?jī)x表。 當(dāng)軸上固定標(biāo)志經(jīng)過(guò)探頭時(shí)，鍵相器便會(huì)觸發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)是確定振動(dòng)相位的基準(zhǔn)，脈沖頻率與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率完全同步。 傳感器安裝角度引起的誤差 傳感器的感振方向，應(yīng)該與待測(cè)方向一致，否則會(huì)造成測(cè)試誤差。 測(cè)量小加速度時(shí)，傳感器更應(yīng)該精確安裝，使慣性質(zhì)量運(yùn)動(dòng)的方向和待測(cè)振動(dòng)方向重合。 其它問(wèn)題 導(dǎo)線連接 ：接頭不良，會(huì)產(chǎn)生寄生的振動(dòng)波形，有時(shí)使得測(cè)試數(shù)據(jù)

21、忽大忽小。 接地：不良的接地或不合適的接地地點(diǎn)，使測(cè)試中會(huì)產(chǎn)生較大的電氣干擾，同樣會(huì)使測(cè)試受到嚴(yán)重的影響。 電纜的噪聲 ：這些噪聲既可由電纜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)引起，也可由接地回路效應(yīng)的電感應(yīng)和噪聲引起。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)錯(cuò)誤的正確的電纜應(yīng)在振動(dòng)最小點(diǎn)離開試件C固定電纜避免“顫動(dòng)噪聲”示意密封劑加速度計(jì)電纜接頭的密封動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 防潮問(wèn)題 ：傳感器本身到接頭的絕緣電阻，會(huì)因受潮氣和進(jìn)水而大為降低，從而嚴(yán)重地影響測(cè)試。被測(cè)試件3、振動(dòng)測(cè)試儀表與儀器以傳感器將機(jī)械振動(dòng)的物理量(位移、速度、加速度)轉(zhuǎn)換為電壓、電荷、電流信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大器再傳至振動(dòng)信號(hào)量測(cè)儀，以讀得振動(dòng)量。振動(dòng)計(jì)(Vibration Meter)頻

22、譜分析儀(Dynamic Signal Analyzer/FFT Analyzer)振動(dòng)平衡設(shè)備(Balance Instrument)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)振動(dòng)計(jì)振動(dòng)計(jì)(Vibration Meter/ Analyzer)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)傳感器加速度信號(hào)放大HPFLPF振動(dòng)加速度顯示振動(dòng)速度顯示振動(dòng)位移顯示RMSRMSRMS動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)振動(dòng)計(jì)(Vibration Meter/ Analyzer)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)北京航天智控監(jiān)測(cè)技術(shù)研究院動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)輸入電壓采樣FFT 處理顯示動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)頻譜分析儀頻譜分析儀工作流程振動(dòng)基本原理clc;clear;fs=12000;N=2048;nfft=2048;n=0:N-

23、1;t=n/fs;fid=load(B007_2);% B007_2滾動(dòng)體信號(hào)s=fieldnames(fid);fid=fid.(s2); %取FE端數(shù)據(jù)x=fid(2001:4048);%去頭截尾subplot(211);plot(t,x);xlabel(Time ittrm/s;(a)Primary signal,FontSize,9);ylabel(Acceleration;itarm/m.s-2,FontSize,9);%上標(biāo)用,下標(biāo)用_y=fft(x,nfft); % 對(duì)x進(jìn)行頻譜分析mag=abs(y); %求幅值f=(0:length(y)-1)*fs/length(y); s

24、ubplot(212);plot(f(1:length(f)/2),mag(1:length(y)/2); xlabel(Frequency itfrm/Hz;(b)Spectrum of primary signal,FontSize,9);ylabel(Acceleration;itarm/m.s-2,FontSize,9);00. 020. 040. 060. 080. 10. 120. 140. 160. 18- 0. 6- 0. 4- 0. 200. 20. 4Ti m e t / s( a) Pr i m ar y si gnalAccel er at i ona/ m . s-2

25、010002000300040005000600001020304050Fr equency f / Hz( b) Spect r um of pr i m ar y si gnalAccel er at i ona/ m . s-200.050.10.150.2-101時(shí)間(s)(a)原始信號(hào)時(shí)域波形加速度(v)0200040006000050頻率(Hz)(b)原始信號(hào)頻譜圖加速度(v)00.050.10.150.2-0.100.1時(shí)間(s)(c)小波包提取的共振調(diào)制信號(hào)加速度(v)IMF1IMF2 IMF3IMF4 IMF5IMF620%60%100%時(shí)間(s)(d)EMD分解各IMF能量

26、分布能量百分比00.050.10.150.2-0.100.1時(shí)間(s)(e)IMF1分量時(shí)域波形加速度(v)020040060001020頻率(Hz)(f)IMF1包絡(luò)譜(細(xì)化譜)幅值(v)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)振動(dòng)平衡設(shè)備振動(dòng)平衡設(shè)備動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)4 噪聲的測(cè)量噪聲的危害噪聲的危害（1）噪聲對(duì)聽力的損傷（2）噪聲對(duì)健康的影響（3）噪聲對(duì)正常生活和工作的干擾（4）特強(qiáng)噪聲能損害儀器設(shè)備和建筑物。 噪聲引起儀器設(shè)備振動(dòng)，高噪聲超過(guò)135dB時(shí)，會(huì)使電子儀器發(fā)生故障；超過(guò)150dB時(shí)，元器件可能損壞。在特強(qiáng)噪聲作用下，會(huì)使材料或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞而斷裂聲疲勞現(xiàn)象。 高噪聲超過(guò)140dB，如超音速飛機(jī)低空掠過(guò)時(shí)，引起

27、轟聲會(huì)使建筑物門窗損壞，墻面開裂，屋頂掀起，煙囪倒塌等。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)（1）機(jī)械噪聲）機(jī)械噪聲：主要是由于固體振動(dòng)而產(chǎn)生的。在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于機(jī)械撞擊、磨擦、交變的機(jī)械應(yīng)力以及運(yùn)轉(zhuǎn)中因動(dòng)力不平均等原因，使機(jī)械的金屬板、齒輪、軸承等發(fā)生振動(dòng)，從而輻射機(jī)械噪聲，如機(jī)床、織布機(jī)、球磨機(jī)等產(chǎn)生的噪聲。（2）空氣動(dòng)力性噪聲）空氣動(dòng)力性噪聲：當(dāng)氣體與氣體、氣體與其它物體（固體或液體）之間做高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于粘滯作用引起了氣體擾動(dòng)，就產(chǎn)生空氣動(dòng)力性噪聲，如各類風(fēng)機(jī)進(jìn)排氣噪聲、噴氣式飛機(jī)的轟聲、內(nèi)燃機(jī)排氣、儲(chǔ)氣罐排氣所產(chǎn)生的噪聲，爆炸引起周圍空氣急速膨脹亦是一種空氣動(dòng)力性噪聲。（3）電磁性噪聲）電

28、磁性噪聲：是由于磁場(chǎng)脈動(dòng)、磁致伸縮引起電磁部件振動(dòng)而發(fā)生的噪聲，如變壓器產(chǎn)生的噪聲。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 利用手機(jī)MIC進(jìn)行聲級(jí)測(cè)量，頻譜分析，可以客觀的反應(yīng)所處環(huán)境的噪聲情況。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)噪聲的測(cè)量：聲壓級(jí)、噪聲頻譜分析噪聲的測(cè)量：聲壓級(jí)、噪聲頻譜分析聲壓某點(diǎn)上各瞬間的壓力與大氣壓力之差值，單位為N/m2，即帕（Pa）?？諝庵姓Ｈ硕鷦偰苈牭降?000Hz聲音的聲壓為 210-5Pa，稱為聽閾聲壓，并規(guī)定為基準(zhǔn)參考聲壓P0。當(dāng)聲壓為20Pa時(shí)，能使人耳開始產(chǎn)生疼痛，稱之為痛閾聲壓。聲壓級(jí)定義：PP0LP 20 lg(dB)P0= 210-5Pa 當(dāng)兩個(gè)以上的噪聲同時(shí)存在時(shí)，若聲壓和聲壓級(jí)

29、分別為P1, P2, Pn和LP1, LP2, LPn，則： 從若干聲源發(fā)出噪聲（或是由同一聲源發(fā)出的噪聲頻譜中含若干頻率成分），且互不相關(guān)，則合成噪聲的總聲壓級(jí)為：niLPi110/10lg10動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)聲壓級(jí)的疊加聲壓級(jí)的疊加 兩個(gè)不同的噪聲級(jí)合成時(shí)，合成后的總噪聲級(jí) L 應(yīng)是兩噪聲中噪聲級(jí)較大的 L1 再加上一個(gè)附加值L：動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)噪聲合成時(shí)聲級(jí)的附加值曲線噪聲合成時(shí)聲級(jí)的附加值曲線動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)傳聲器是將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)的傳感器常用傳聲器有電容式、動(dòng)圈式、壓電式。te0ete 電容式傳聲器適用于精密測(cè)量。目前，這種傳聲器的穩(wěn)定性、可靠性、耐震性以及頻

30、率特性均最好。 動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 電容式傳聲器的電路原理如上圖所示，傳聲器的可變電容器和一個(gè)高阻值電阻（R）與極化電壓（e0）串聯(lián)。e0為電壓源，et為輸出電壓。當(dāng)振膜受到聲壓作用而發(fā)生變形時(shí)，傳聲器的電容量發(fā)生變化，從而使輸出電壓et也隨之變化。根據(jù)需要可對(duì) et再進(jìn)行必要的傳輸與變換。 由駐極體提供正常工作所需恒定電壓。這樣省去了提供給話筒極頭工作所需電源電壓的部分，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積也小。 駐極體：駐極體材料在加上電荷后可以基本上永久性的保存住這些電荷，使用這些材料的話筒就是所謂的駐極體電容話筒。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 動(dòng)圈式傳聲器的結(jié)構(gòu)如圖所示，一個(gè)輕質(zhì)振膜的中部有一個(gè)線圈，線圈放在永久磁場(chǎng)的氣隙中，在

31、聲壓的作用下，振膜和線圈移動(dòng)并切割磁力線，產(chǎn)生與線圈移動(dòng)速度成正比的感應(yīng)電勢(shì)。 動(dòng)圈式傳聲器的精度和靈敏度較低，體積大。其突出特點(diǎn)是輸出阻抗小，所以接較長(zhǎng)的電纜也不降低其靈敏度。溫度和濕度的變化對(duì)其靈敏度也無(wú)大的影響。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 壓電式傳聲器的膜片較厚，其固有頻率較底，靈敏度較高，頻響曲線平坦，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，廣泛用于普通聲級(jí)計(jì)中。原理：圖中金屬膜片與雙壓電晶體彎曲梁相連，膜片受到聲壓作用而變形時(shí)，雙壓電元件也產(chǎn)生變形，在壓電元件梁端面產(chǎn)生電荷。通過(guò)變換電路可以輸出電信號(hào)。 動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)前置放大器：由于電容傳聲器電容量很小，內(nèi)阻很高，而后級(jí)衰減器和放大器阻抗不可能很高，因此中間需要加前置

32、放大器進(jìn)行阻抗變換。衰減器：將大的信號(hào)衰減，提高測(cè)量范圍。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)計(jì)權(quán)放大器：將微弱信號(hào)放大，按要求進(jìn)行頻率計(jì)權(quán)（頻率濾波），普通聲級(jí)計(jì)(二級(jí)) 具有A，B，C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。有效值檢波器：將交流信號(hào)檢波整流成直流信號(hào)，直流信號(hào)大小與交流信號(hào)有效值成比例。A/D：將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)，以便進(jìn)行數(shù)字指示或送CPU進(jìn)行計(jì)算、處理。外接濾波器插口：可進(jìn)行倍頻程或倍頻程或1/3倍頻程濾波倍頻程濾波分析。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)較好地模仿了人耳對(duì)低頻段(500Hz以下)不敏感，而對(duì)于10005000Hz聲敏感的特點(diǎn)，用A計(jì)權(quán)測(cè)量的聲級(jí)來(lái)代表噪聲的大小，叫做A聲級(jí)。記作dB(A)B計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)對(duì)低頻有衰減。C

33、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)可聽頻率范圍內(nèi)近于平直的特點(diǎn)，它讓所用頻率的聲音近于一樣程度的通過(guò)，基本上不衰減。因此C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)表示總聲壓級(jí)。計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)采用濾波器對(duì)不同頻率的聲音信號(hào)實(shí)行不同程度的衰減，儀器的讀數(shù)能近似地表達(dá)人對(duì)聲音的響應(yīng)。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)演示：vsi當(dāng) LA=LB=LC時(shí)，表明噪聲的高頻成分突出；當(dāng) LC=LBLA時(shí)，表明噪聲的中頻成分突出；當(dāng) LCLBLA時(shí)，表明噪聲的低頻成分突出。 經(jīng)A計(jì)權(quán)修正后的測(cè)量結(jié)果稱為A聲級(jí)，記作分貝(A),或dB(A)。 A計(jì)權(quán)修正是在1/3倍頻程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，對(duì)此，A計(jì)權(quán)修正的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(IEC標(biāo)準(zhǔn))如下表所示。 A計(jì)權(quán)修正方法是在實(shí)測(cè)的1/3倍頻程聲壓級(jí)譜上疊加疊

34、加下表中的A計(jì)權(quán)修正譜，獲得1/3倍頻程譜，然后再根據(jù)1/3倍頻程聲壓級(jí)譜合成總的A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè) 噪聲的頻譜分析，是按一定寬度的頻帶來(lái)進(jìn)行的，即分析各個(gè)頻帶對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，因此，討論頻帶聲壓級(jí)時(shí)，除了指出參考聲壓外，還必須指明帶寬即頻帶的寬度。在噪聲研究中，把倍頻程作為帶寬的單位。n 是任意正實(shí)數(shù)，其值越小，頻帶分的越細(xì)。動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)倍頻程倍頻程 噪聲測(cè)量中，常用的帶寬有n =1 時(shí)的1 倍頻程，簡(jiǎn)稱為倍頻程；有n =1/3 時(shí)的1/3 倍頻程等，其帶寬、頻率范圍和中心頻率分別見表1和表2。表1：倍頻程的中心頻率與頻率范圍 動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)在音樂(lè)樂(lè)譜中1與1，2與2之間均差一個(gè)倍頻程。所以倍頻程又叫音程，在音樂(lè)中又叫高八度。表2 ：1/3倍頻程的