測試技術第八章機械振動測試

1、測試技術課件第八章 機械振動測試主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：8-1 8-1 振動的基本原理振動的基本原理8-2 8-2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)8-3 8-3 振動分析儀振動分析儀8-4 8-4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試第八章機械振動測試第八章機械振動測試測試技術測試技術測試技術課件第八章 機械振動測試學習要求學習要求完成本章內(nèi)容的學習后應能做到：完成本章內(nèi)容的學習后應能做到： 1.1.了解了解振動測試的基本原理振動測試的基本原理2.2.掌握掌握測振系統(tǒng)的組成及各部分的作用測振系統(tǒng)的組成及各部分的作用 3.3.了解了解振動分析儀器振動分析儀器4.4.了解了解振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性

2、測試測試技術課件第八章 機械振動測試 振動測試的目的：振動測試的目的：(1)(1)對正在工作著的結構或部件進行實時測量和分析。對正在工作著的結構或部件進行實時測量和分析。 測量的內(nèi)容包括振動位移、速度、加速度、相位測量的內(nèi)容包括振動位移、速度、加速度、相位等參數(shù)，響應的分析有幅值域分析、時域分析和頻譜等參數(shù)，響應的分析有幅值域分析、時域分析和頻譜分析。分析。(2)(2)測定結構或部件的動態(tài)特性。測定結構或部件的動態(tài)特性。 以某種激勵力作用在被測對象上，使之產(chǎn)生受迫以某種激勵力作用在被測對象上，使之產(chǎn)生受迫振動，同時測定輸入（激振力）和輸出（被測對象的振動，同時測定輸入（激振力）和輸出（被測對象

3、的振動），并依次確定被測對象的固有頻率、阻尼、剛振動），并依次確定被測對象的固有頻率、阻尼、剛度和振型等動態(tài)參數(shù)。度和振型等動態(tài)參數(shù)。測試技術課件第八章 機械振動測試第八章機械振動測試第八章機械振動測試一、機械振動的類型一、機械振動的類型1 1、按振動的規(guī)律分類、按振動的規(guī)律分類（1 1）確定性振動）確定性振動一般分為以下幾種：一般分為以下幾種： 周期振動周期振動非周期振動非周期振動瞬態(tài)和沖擊振動瞬態(tài)和沖擊振動確定性振動確定性振動復雜周期振動復雜周期振動( (非簡諧振動非簡諧振動) )準周期振動準周期振動正弦周期振動正弦周期振動( (簡諧振動簡諧振動) )8-1 8-1 振動的基本原理振動的基

4、本原理測試技術課件第八章 機械振動測試 （2 2）隨機振動）隨機振動 一般分為以下幾類：一般分為以下幾類：2 2、按振動的原因分類、按振動的原因分類（1 1）自由振動）自由振動（2 2）受迫振動）受迫振動隨機振動隨機振動非平穩(wěn)隨機振動非平穩(wěn)隨機振動平穩(wěn)隨機振動平穩(wěn)隨機振動各態(tài)歷經(jīng)振動各態(tài)歷經(jīng)振動非各態(tài)歷經(jīng)振動非各態(tài)歷經(jīng)振動8 81 1 振動的基本原理振動的基本原理測試技術課件第八章 機械振動測試3 3、按振動系統(tǒng)的自由度數(shù)目分類、按振動系統(tǒng)的自由度數(shù)目分類（1 1）單自由度振動系統(tǒng)）單自由度振動系統(tǒng)（2 2）兩自由度、多自由度系統(tǒng)振動）兩自由度、多自由度系統(tǒng)振動二、單自由度系統(tǒng)的受迫振動二、單

5、自由度系統(tǒng)的受迫振動 圖圖8-18-1為典型的單自由度線性系統(tǒng)的力學為典型的單自由度線性系統(tǒng)的力學模型圖，它是一個慣性質(zhì)量、理性的彈簧和模型圖，它是一個慣性質(zhì)量、理性的彈簧和粘性阻尼器組成，受外界激振力作用的單自粘性阻尼器組成，受外界激振力作用的單自由度線性系統(tǒng)的受迫振動問題。由度線性系統(tǒng)的受迫振動問題。8 81 1 振動的基本原理振動的基本原理測試技術課件第八章 機械振動測試 該系統(tǒng)的運動特性可以用該系統(tǒng)的運動特性可以用而階線性微分方程來表示：而階線性微分方程來表示： tfkxdtdxcdtxdm22式中：式中：m質(zhì)量；質(zhì)量；c粘性阻尼系數(shù)粘性阻尼系數(shù)k 彈簧的剛度系數(shù)；彈簧的剛度系數(shù)；f(

6、t) 外界激振力外界激振力圖圖8-1 8-1 單自由度線性系統(tǒng)力學模型單自由度線性系統(tǒng)力學模型f(t)x8 81 1 振動的基本原理振動的基本原理測試技術課件第八章 機械振動測試 其中其中, ,作用在系統(tǒng)上的激振力分為：作用在系統(tǒng)上的激振力分為： 簡諧激振力、非簡諧激振力、任意激振力簡諧激振力、非簡諧激振力、任意激振力1 1、簡諧激振力引起的受迫振動、簡諧激振力引起的受迫振動 簡諧激振力簡諧激振力 f(t)=ff(t)=f0 0 sinsint t 式中：式中： f0激振力振幅；激振力振幅； 激振力的角頻率；激振力的角頻率； 則系統(tǒng)的運動方程可寫為則系統(tǒng)的運動方程可寫為tfkxdtdxcdtx

7、dmsin0228 81 1 振動的基本原理振動的基本原理測試技術課件第八章 機械振動測試設設mkn/系統(tǒng)的固有角頻率；系統(tǒng)的固有角頻率；/2ckm系統(tǒng)的阻尼率；系統(tǒng)的阻尼率；mfq/0則上式可寫成則上式可寫成2222sinnndxd xxqtd td t 這是一個典型的二階系統(tǒng)，可求得系統(tǒng)的幅頻這是一個典型的二階系統(tǒng)，可求得系統(tǒng)的幅頻和相頻特性：和相頻特性： 2220211bba 212arctg8 81 1 振動的基本原理振動的基本原理測試技術課件第八章 機械振動測試 式中式中 b/b0 振幅比；振幅比； b0 =f0 /k靜位移；靜位移； =/ 0 頻率比。頻率比。8 81 1 振動的基

8、本原理振動的基本原理測試技術課件第八章 機械振動測試 由幅頻特性曲線可知，最大幅值對應的頻率為由幅頻特性曲線可知，最大幅值對應的頻率為r，稱為稱為位移諧振頻率位移諧振頻率，其值可從幅頻特性表達式的分，其值可從幅頻特性表達式的分母對母對的一階導數(shù)為零求得的一階導數(shù)為零求得212rn 隨著阻尼的增加，共振峰向原點移動，在小阻尼隨著阻尼的增加，共振峰向原點移動，在小阻尼時時r r接近接近n n，故常直接用，故常直接用r r作為作為n n的估計值。的估計值。若研究的響應是速度，相應的共振頻率稱為若研究的響應是速度，相應的共振頻率稱為速度共速度共振頻率振頻率，速度共振頻率始終與固有頻率相等。對于速度共振

9、頻率始終與固有頻率相等。對于加速度響應的共振頻率則總是大于系統(tǒng)的固有頻率加速度響應的共振頻率則總是大于系統(tǒng)的固有頻率。測試技術課件第八章 機械振動測試 從相頻曲線上看到，不管系統(tǒng)的阻尼比是多少，從相頻曲線上看到，不管系統(tǒng)的阻尼比是多少，在在1 1時，位移始終落后于激振力時，位移始終落后于激振力9090度，這種現(xiàn)象度，這種現(xiàn)象稱為稱為相位共振相位共振。當系統(tǒng)有一定阻尼時，位移幅頻特。當系統(tǒng)有一定阻尼時，位移幅頻特性曲線變得比較平坦，位移共振頻率既不易測準又性曲線變得比較平坦，位移共振頻率既不易測準又偏離固有頻率。但從相頻特性曲線看，在固有頻率偏離固有頻率。但從相頻特性曲線看，在固有頻率處位移響應

10、總是滯后處位移響應總是滯后90度，而且這段曲線比較陡峭，度，而且這段曲線比較陡峭，頻率稍有偏離，相位就明顯偏離頻率稍有偏離，相位就明顯偏離90度，所以用相頻度，所以用相頻特性曲線來捕捉固有頻率比較準確，故相位測量具特性曲線來捕捉固有頻率比較準確，故相位測量具有更重要的意義。有更重要的意義。測試技術課件第八章 機械振動測試2、基礎運動產(chǎn)生的受迫振動、基礎運動產(chǎn)生的受迫振動 在許多情況下，振動系統(tǒng)的受迫振動是由基礎的在許多情況下，振動系統(tǒng)的受迫振動是由基礎的運動引起的。設基礎的絕對位移為運動引起的。設基礎的絕對位移為z1，質(zhì)量塊，質(zhì)量塊 m的的絕對位移為絕對位移為z0，則如下圖，則如下圖 慣性式拾

11、振器的力學模型慣性式拾振器的力學模型所示。質(zhì)量塊所示。質(zhì)量塊 m 的運動方程為的運動方程為 測試技術課件第八章 機械振動測試 令令 z01(t)=z0(t)-z1(t)，為質(zhì)量塊，為質(zhì)量塊m 對基礎的相對位移，對基礎的相對位移，則上式為則上式為 幅頻特性函數(shù)幅頻特性函數(shù) a()分別為分別為 222212a測試技術課件第八章 機械振動測試測試技術課件第八章 機械振動測試 由幅頻特性圖可見，當激振頻率遠小于系統(tǒng)固有由幅頻特性圖可見，當激振頻率遠小于系統(tǒng)固有頻率時，質(zhì)量塊相對于基礎的振動幅值為零，這意頻率時，質(zhì)量塊相對于基礎的振動幅值為零，這意味著質(zhì)量塊幾乎跟隨基礎一起振動，兩者相對運動味著質(zhì)量塊幾

12、乎跟隨基礎一起振動，兩者相對運動極小。而當激振頻率遠高于固有頻率時，極小。而當激振頻率遠高于固有頻率時，a()接近接近于于1。這表明質(zhì)量塊和基礎之間的相對運動（輸出）。這表明質(zhì)量塊和基礎之間的相對運動（輸出）和基礎的振動（輸入）近于相等，說明質(zhì)量塊在慣和基礎的振動（輸入）近于相等，說明質(zhì)量塊在慣性坐標中幾乎處于靜止狀態(tài)。性坐標中幾乎處于靜止狀態(tài)。測試技術課件第八章 機械振動測試相頻特性函數(shù)相頻特性函數(shù) 為為 212arctg測試技術課件第八章 機械振動測試8-2 8-2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)一、測振系統(tǒng)的組成一、測振系統(tǒng)的組成 常用測振系統(tǒng)原理如下圖：常用測振系統(tǒng)原理如下圖：傳感器的分類：發(fā)電型、

13、參數(shù)型傳感器的分類：發(fā)電型、參數(shù)型 發(fā)電型：壓電式、電動式、電磁式發(fā)電型：壓電式、電動式、電磁式 參數(shù)型：電容式、電感式、電阻式參數(shù)型：電容式、電感式、電阻式第八章機械振動測試第八章機械振動測試測試技術課件第八章 機械振動測試圖圖 振動測量系統(tǒng)框圖振動測量系統(tǒng)框圖8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試 最常用的測振傳感器是：最常用的測振傳感器是： 磁電式速度傳感器、電阻應變式加速度傳感器、磁電式速度傳感器、電阻應變式加速度傳感器、壓電式加速度傳感器。壓電式加速度傳感器。1 1、磁電式加速度傳感器、磁電式加速度傳感器 磁電式速度傳感器是利用電磁感應原理制成的用磁電式速度傳

14、感器是利用電磁感應原理制成的用以測量振動位移、速度、加速度的傳感器，有動圈式、以測量振動位移、速度、加速度的傳感器，有動圈式、動磁式和可變間隙式等結構形式。動磁式和可變間隙式等結構形式。 下面的下面的圖圖8-38-3是一種動圈式速度傳感器的結構圖。是一種動圈式速度傳感器的結構圖。8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)二、測振傳感器二、測振傳感器測試技術課件第八章 機械振動測試1-1-彈簧片彈簧片 2-2-永久磁鐵永久磁鐵 3-3-阻尼環(huán)阻尼環(huán) 4-4-鉛框架鉛框架 5-5-芯桿芯桿6-6-殼體殼體 7-7-工作線圈工作線圈 8-8-彈簧片彈簧片 9-9-接線端接線端圖圖8-3 8-3 動圈式速度傳感器

15、結構圖動圈式速度傳感器結構圖8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試 原理：原理： 處在磁場中的線圈以被測振動的速度切割磁處在磁場中的線圈以被測振動的速度切割磁力線，使線圈產(chǎn)生感應電動式。力線，使線圈產(chǎn)生感應電動式。設被測的振動速度設被測的振動速度tvvsin0則傳感器的輸出電壓為則傳感器的輸出電壓為tblnvesin0 式中式中 bb磁感應強度；磁感應強度； nn線圈扎數(shù)；線圈扎數(shù)； ll每匝線圈導線長度每匝線圈導線長度 從上式看出，從上式看出，b、l、n均為常數(shù)時，線圈中感應均為常數(shù)時，線圈中感應電勢與被測速度成正比。電勢與被測速度成正比。8 82 2 測振系統(tǒng)測振系

16、統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試2 2、壓電式加速度傳感器、壓電式加速度傳感器（1 1）結構形式）結構形式 壓電式加速度傳感器是利用壓電材料（如石壓電式加速度傳感器是利用壓電材料（如石英晶體，壓電陶瓷）的英晶體，壓電陶瓷）的壓電效應原理壓電效應原理，將被測物，將被測物體的振動加速度轉化為電信號（電壓或電荷）輸體的振動加速度轉化為電信號（電壓或電荷）輸出的測振傳感器。出的測振傳感器。 壓電式加速度傳感器主要由以下幾部分組成：壓電式加速度傳感器主要由以下幾部分組成：壓電晶體、質(zhì)量塊、底座和外殼等部分。圖壓電晶體、質(zhì)量塊、底座和外殼等部分。圖8-48-4為一般壓電加速度為一般壓電加速度傳感器的結構

17、傳感器的結構：8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試1 1碟形彈簧碟形彈簧 2 2質(zhì)量塊質(zhì)量塊 3 3晶體片晶體片 4 4殼體機座殼體機座圖圖8-4 8-4 壓電加速度傳感器的結構壓電加速度傳感器的結構8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試 變換原理：變換原理： 壓電式加速度傳感器以被測對象的絕對加速壓電式加速度傳感器以被測對象的絕對加速度為輸入，以質(zhì)量塊相對殼體的位移為輸出，類度為輸入，以質(zhì)量塊相對殼體的位移為輸出，類似一個彈簧似一個彈簧- -質(zhì)量質(zhì)量- -阻尼系統(tǒng)，故可求出壓電加速阻尼系統(tǒng)，故可求出壓電加速度傳感器的幅頻特性為：度傳感器的幅頻

18、特性為： 2222211na圖圖8-58-5為壓電式加速度為壓電式加速度傳感器的幅頻特性。傳感器的幅頻特性。圖圖8-5 8-5 壓電式加速度傳感器幅頻特性壓電式加速度傳感器幅頻特性8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試(2)(2)主要性能參數(shù)主要性能參數(shù)靈敏度靈敏度 ：壓電式加速度傳感器屬發(fā)電型傳感壓電式加速度傳感器屬發(fā)電型傳感器，可把它看成是一個電荷源或電壓源，故靈敏器，可把它看成是一個電荷源或電壓源，故靈敏度也可分別用電荷靈敏度和電壓靈敏度來表示。度也可分別用電荷靈敏度和電壓靈敏度來表示。 電荷靈敏度電荷靈敏度是指單位加速度所產(chǎn)生的電荷量是指單位加速度所產(chǎn)生的電荷量

19、值大小，可表示為：值大小，可表示為：9.81(/)/qqdfsdm c gaf m式中式中m m質(zhì)量塊質(zhì)量；質(zhì)量塊質(zhì)量；q q電荷量；電荷量；d d壓電系數(shù)壓電系數(shù)8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試 電壓靈敏度電壓靈敏度是指單位加速度產(chǎn)生的電壓量值是指單位加速度產(chǎn)生的電壓量值大小，可表示為：大小，可表示為：)/(181. 911gvdmcscacqausqu 式中式中c c傳感器電容量、電纜電容量、放傳感器電容量、電纜電容量、放大器輸入電容量之和。大器輸入電容量之和。頻率響應：頻率響應：壓電式加速度傳感器的頻率響應壓電式加速度傳感器的頻率響應常以靈敏度頻率曲線來表示

20、，如壓電式加速常以靈敏度頻率曲線來表示，如壓電式加速度傳感器幅頻特性圖度傳感器幅頻特性圖（見圖（見圖8-58-5），它表明了，它表明了加速度傳感器的靈敏度隨頻率變化的情況。加速度傳感器的靈敏度隨頻率變化的情況。8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試橫向靈敏度：橫向靈敏度：壓電式加速度傳感器的橫向靈敏壓電式加速度傳感器的橫向靈敏度是指它對橫向（垂直于主軸方向）振動的靈敏度是指它對橫向（垂直于主軸方向）振動的靈敏度，通常用主軸方向靈敏度的百分比來表示。橫度，通常用主軸方向靈敏度的百分比來表示。橫向靈敏度越小越好，在低頻范圍內(nèi)應小于或等于向靈敏度越小越好，在低頻范圍內(nèi)應小于或

21、等于主軸方向上靈敏度的主軸方向上靈敏度的5 5。3 3、使用上限頻率與安裝方法、使用上限頻率與安裝方法 使用上限頻率取決于幅頻特性曲線中的諧振使用上限頻率取決于幅頻特性曲線中的諧振頻率，而加速度傳感器說明書中幅頻特性曲線是頻率，而加速度傳感器說明書中幅頻特性曲線是在傳感器與試件完全剛性連接的情況下給出的。在傳感器與試件完全剛性連接的情況下給出的。8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試實際使用時，這個條件很難滿足。因此不同實際使用時，這個條件很難滿足。因此不同的安裝方法，傳感器的諧振頻率和使用上限的安裝方法，傳

22、感器的諧振頻率和使用上限頻率都有所降低。圖頻率都有所降低。圖8-68-6為加速度傳感器在不為加速度傳感器在不同情況下的固定方法。同情況下的固定方法。 注意：注意：由于安裝固定傳感器的方法不同，由于安裝固定傳感器的方法不同，實際的諧振頻率會有較大的變化，其值是決定實際的諧振頻率會有較大的變化，其值是決定傳感器使用上限頻率的依據(jù)。傳感器使用上限頻率的依據(jù)。 壓電式加速度傳感器的壓電式加速度傳感器的優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單、結構簡單、體積小、質(zhì)量輕、頻率響應好、測量范圍寬等。體積小、質(zhì)量輕、頻率響應好、測量范圍寬等。8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試圖圖8-68-6壓電式加速

23、度傳感器的安裝方法及幅頻特性曲線壓電式加速度傳感器的安裝方法及幅頻特性曲線8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試三、測振放大器三、測振放大器 分類：微積分放大器、電壓放大器和電分類：微積分放大器、電壓放大器和電荷放大器、動態(tài)應變儀和差動變差放大器以荷放大器、動態(tài)應變儀和差動變差放大器以及調(diào)頻放大器等。及調(diào)頻放大器等。8 82 2 測振系統(tǒng)測振系統(tǒng)測試技術課件第八章 機械振動測試8-3 8-3 振動分析儀器振動分析儀器一、振動計一、振動計 振動計是用來直接指示位移、速度、加速振動計是用來直接指示位移、速度、加速度等振動量的峰值、峰峰值、平均值或均方度等振動量的峰值、峰峰值

24、、平均值或均方根的儀器。根的儀器。第八章機械振動測試第八章機械振動測試二、模擬式頻譜分析儀的原理和測試框圖二、模擬式頻譜分析儀的原理和測試框圖 1 1、帶通濾波的頻譜分析儀、帶通濾波的頻譜分析儀 測試技術課件第八章 機械振動測試測試技術課件第八章 機械振動測試圖圖8-7 相關濾波振動分析儀工作原理圖相關濾波振動分析儀工作原理圖8 83 3 振動分析儀器振動分析儀器2 2、相關濾波振動分析儀、相關濾波振動分析儀 相關濾波的振動分析儀的工作原理如圖相關濾波的振動分析儀的工作原理如圖8-78-7所示。所示。測試技術課件第八章 機械振動測試三、數(shù)字式頻譜分析儀三、數(shù)字式頻譜分析儀 實現(xiàn)數(shù)字頻譜分析主要

25、有兩種方法，一實現(xiàn)數(shù)字頻譜分析主要有兩種方法，一種是數(shù)字濾波法，另一種是快速傅立葉分析種是數(shù)字濾波法，另一種是快速傅立葉分析法。法。 1 1、數(shù)字濾波法、數(shù)字濾波法 8 83 3 振動分析儀器振動分析儀器圖圖8-8 8-8 數(shù)字濾波式頻譜分析儀的原理圖數(shù)字濾波式頻譜分析儀的原理圖測試技術課件第八章 機械振動測試8 83 3 振動分析儀器振動分析儀器圖圖8-9 8-9 快速傅立葉分析法快速傅立葉分析法2 2、快速傅立葉分析法、快速傅立葉分析法測試技術課件第八章 機械振動測試一、激勵方式一、激勵方式 可分為三類可分為三類1 1、穩(wěn)態(tài)正弦激振、穩(wěn)態(tài)正弦激振 工作原理：工作原理：是對被測對象施加一個穩(wěn)

26、定的單是對被測對象施加一個穩(wěn)定的單一頻率的正弦激振力。一頻率的正弦激振力。 優(yōu)點：優(yōu)點：激振功率大、信噪比高，能保證低頻激振功率大、信噪比高，能保證低頻響應對象的測試精度。響應對象的測試精度。 缺點：缺點：需要很長的測試周期才能得到足夠精需要很長的測試周期才能得到足夠精度的測試數(shù)據(jù)，特別是對小阻尼對象，為了達到度的測試數(shù)據(jù)，特別是對小阻尼對象，為了達到“穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)”，要有足夠的時間。，要有足夠的時間。第八章機械振動測試第八章機械振動測試8-4 8-4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試測試技術課件第八章 機械振動測試2、隨機激振、隨機激振 一般用白噪聲或偽隨機信號發(fā)生器作為信號源，一般用白

27、噪聲或偽隨機信號發(fā)生器作為信號源，是一種寬帶激振方法。是一種寬帶激振方法。 如圖如圖8-10是一個二電平制偽隨機信號是一個二電平制偽隨機信號u(t)及其自相及其自相關函數(shù)和近似的自功率譜密度函數(shù)。關函數(shù)和近似的自功率譜密度函數(shù)。 特點：特點：可實現(xiàn)快速甚至可實現(xiàn)快速甚至“實時實時”測試的優(yōu)點，但測試的優(yōu)點，但它所用的設備復雜，價格較昂貴。它所用的設備復雜，價格較昂貴。3、瞬態(tài)激振、瞬態(tài)激振 同隨機激振一樣，同屬于寬帶激振法，可由激振同隨機激振一樣，同屬于寬帶激振法，可由激振力和響應的自譜密度函數(shù)和互譜密度函數(shù)求的系統(tǒng)力和響應的自譜密度函數(shù)和互譜密度函數(shù)求的系統(tǒng)的頻響函數(shù)。的頻響函數(shù)。 常用的有

28、以下幾種：常用的有以下幾種：8 84 4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試測試技術課件第八章 機械振動測試圖圖8-10 8-10 偽隨機信號及其功率譜偽隨機信號及其功率譜8 84 4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試111100010011010測試技術課件第八章 機械振動測試（1）快速正弦掃描激振）快速正弦掃描激振 激振信號由振動頻率可控制變化的信號發(fā)激振信號由振動頻率可控制變化的信號發(fā)生器供給。通常采用線性的正弦掃描激振，生器供給。通常采用線性的正弦掃描激振，激振信號的頻率在掃描周期激振信號的頻率在掃描周期t中呈線性增大，中呈線性增大，但幅值保持為常值。激振函數(shù)但幅值保持為

29、常值。激振函數(shù)f(t)的形式為：的形式為： sin2(0)f t tf tf tat b ttt maxminmin/ ,afftbf圖圖8-118-11所示為快速正弦掃描信號及其頻譜。所示為快速正弦掃描信號及其頻譜。式中式中8 84 4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試測試技術課件第八章 機械振動測試圖圖8-11 8-11 快速正弦掃描信號及其頻譜?？焖僬覓呙栊盘柤捌漕l譜。8 84 4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試測試技術課件第八章 機械振動測試（2 2）脈沖激振）脈沖激振 脈沖激振是用一把裝有力傳感器的錘子脈沖激振是用一把裝有力傳感器的錘子( (稱稱脈沖錘）敲擊試件，

30、使試件受到一個脈沖力的作脈沖錘）敲擊試件，使試件受到一個脈沖力的作用激起振動稱為脈沖激振。（如圖）用激起振動稱為脈沖激振。（如圖） 脈沖錘的結構如圖脈沖錘的結構如圖8-128-12所示所示8 84 4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試（3 3）階躍（張弛）激振）階躍（張弛）激振測試技術課件第八章 機械振動測試圖圖 半正弦波及頻譜半正弦波及頻譜測試技術課件第八章 機械振動測試1錘頭墊錘頭墊 2錘頭錘頭 3壓緊套壓緊套 4力信號引出線力信號引出線 5力傳感器力傳感器6預緊螺母預緊螺母 7銷銷 8錘體錘體 9螺母螺母 10錘柄錘柄 11配重塊配重塊 12螺母螺母圖圖8-12 脈沖錘的結構脈沖

31、錘的結構8 84 4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試測試技術課件第八章 機械振動測試二、激振器二、激振器 激振器是對被測對象施加某種預定要求的激激振器是對被測對象施加某種預定要求的激振力，從而激起試件振動的裝置。振力，從而激起試件振動的裝置。 常用激振器分類：電動式、電磁式、電液式。常用激振器分類：電動式、電磁式、電液式。1 1、電動式激振器、電動式激振器 電動式激振器按磁場的形成方式分永磁式和電動式激振器按磁場的形成方式分永磁式和勵磁式兩種結構。圖勵磁式兩種結構。圖8-138-13所示為電動式激振器的所示為電動式激振器的結構圖。結構圖。8 84 4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)

32、特性測試測試技術課件第八章 機械振動測試圖圖8-13 8-13 電動式激振器電動式激振器1頂桿頂桿 2彈簧彈簧 3動圈動圈 4磁極板磁極板 5磁鋼磁鋼 6中心磁極中心磁極7外殼外殼 8鐵芯鐵芯 9勵磁圈勵磁圈8 84 4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試測試技術課件第八章 機械振動測試圖圖8-14 8-14 絕對激振時激振器的安裝絕對激振時激振器的安裝1彈簧彈簧 2激振器激振器 3試件試件 4支架支架8 84 4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試4高頻激振高頻激振低頻激振低頻激振測試技術課件第八章 機械振動測試2 2、電磁式激振器、電磁式激振器 電磁式激振器是直接利用電磁力作激

33、振力。電磁式激振器是直接利用電磁力作激振力。 激振器具有體積小、重量輕，激振力大，并且激振器具有體積小、重量輕，激振力大，并且是非接觸式的，所以通常用作相對激振，其結構如是非接觸式的，所以通常用作相對激振，其結構如圖圖8-158-15所示。所示。 電磁激振器的突出優(yōu)點是與試件不接觸，因此電磁激振器的突出優(yōu)點是與試件不接觸，因此可以對旋轉著的對象進行激振。它沒有附加質(zhì)量和可以對旋轉著的對象進行激振。它沒有附加質(zhì)量和剛度的影響。該激振器的頻率上限為剛度的影響。該激振器的頻率上限為500500800hz800hz8 84 4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試測試技術課件第八章 機械振動測試圖

34、圖8-15 8-15 電磁激振器電磁激振器1 1底座底座 2 2鐵芯鐵芯 3 3勵磁線圈勵磁線圈 4 4銜鐵銜鐵 5 5力檢測線圈力檢測線圈 6 6位移傳感器位移傳感器8 84 4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試測試技術課件第八章 機械振動測試3 3、電液式激振器、電液式激振器 電液式激振器是根電液式激振器是根據(jù)電液原理制成的一據(jù)電液原理制成的一種激振設備，其優(yōu)點是種激振設備，其優(yōu)點是能在比較低頻率（能在比較低頻率（0 010hz10hz）下工作，并能產(chǎn)）下工作，并能產(chǎn)生很大的激振力和大位生很大的激振力和大位移，適合做大型結構的移，適合做大型結構的激振試驗。激振試驗。 如圖如圖8-1

35、68-16所示為電所示為電液式激振器的結構原理液式激振器的結構原理圖。圖。圖圖8-16電液式激振器的原理圖電液式激振器的原理圖1頂桿頂桿 2電電-液伺服閥液伺服閥 3活塞活塞8 84 4 振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試測試技術課件第八章 機械振動測試1 1、機械阻抗的概念、機械阻抗的概念 機械阻抗（機械阻抗（mechanical impedancemechanical impedance）是機械）是機械系統(tǒng)動態(tài)特性的一種描述方法，它的用途很多，能系統(tǒng)動態(tài)特性的一種描述方法，它的用途很多，能夠提供有關材料、元件或結構的剛度、阻尼特性等夠提供有關材料、元件或結構的剛度、阻尼特性等信息。信息。應根據(jù)激振頻率和所研究問題的性質(zhì)，來選用機應根據(jù)激振頻率和所研究問題的性質(zhì)，來選用機械阻抗或導納的不同表達形式。如在低頻區(qū)，激振械阻抗或導納的不同表達形式。如在低頻區(qū)，激振力主要和位移恢復力平衡，應選用位移導納和阻抗；力主要和位移恢復力平衡，應選用位移導納和阻抗；在高