測試技術振動測試PPT學習教案

1、會計學1測試技術振動測試測試技術振動測試按測振參數(shù)分按測振參數(shù)分：位移、速度、加速度傳感器；按參考坐標分按參考坐標分：相對式、絕對式(慣性式）傳感器；按變換原理分按變換原理分：磁電式、壓電式、電阻應變式、電感式、電容式、光學式；按傳感器與被測物關系分按傳感器與被測物關系分：接觸式、非接觸式傳感器 拾取振動信息的裝置通常稱拾振器，傳感器是其核心組成部分。機械振動測試方法：8.1 測振傳感器第1頁/共44頁第2頁/共44頁測桿跟隨條件： 彈簧恢復力所產(chǎn)生的加速度大于被測振動件的加速度mmmxxmxxaamxkmF2n22maxmax)(k 對簡諧振動 如果在使用中彈簧的壓縮量不夠大，或者被測物體的

2、振動頻率過高不能滿足上述跟隨條件，頂桿與敲測物體就會發(fā)生撞擊。因此相對式傳感器只能在一定的頻率和振幅范圍內(nèi)工作。相對式傳感器第3頁/共44頁)()()()(22tftkydttdycdttydmnnjkH21/1)(2222241/1)(nnkA212arctan)(nn第4頁/共44頁Z01(y)H(w)Z1(x)幅頻曲線第5頁/共44頁 )(41)(22222AAnnn2)(1)(2arctan)(nnnnnjH21)/()(22第6頁/共44頁222220041nnnxytxxcos07 . 06 . 0531nn一般取第7頁/共44頁第8頁/共44頁x y 2222200)(4)(1)

3、(nnnxy7 . 06 . 01n第9頁/共44頁22222200)(4)(11nnnxyx y200 xy222220204)(11nnnxy7 .06 .031511）（一般?。簄n理論上下限頻率為零第10頁/共44頁ammmatntnmmm第11頁/共44頁2、4不動不動 1、5動動2 2、5 5不動不動 1 1、4 4動動常用常用8.2 典型測振傳感器第12頁/共44頁線圈作為質量塊的組成部分，在磁場中運動時，其輸出電壓與線圈切割磁力線的速度成正比。由基礎運動所引起的受迫振動，當n時，質量塊在絕對空間中近乎靜止，從而被測物（它和殼體固接）與質量塊的相對位移、相對速度就分別近似其絕對位

4、移和絕對速度。 慣性式速度傳感器工作原理第13頁/共44頁用來測量振動系統(tǒng)中兩部件之間的相對振動速度，殼體固定于一部件上，而頂桿與另一部件相連接，使傳感器內(nèi)部線圈與磁鋼產(chǎn)生相對運動，發(fā)出相應的電動勢來。 第14頁/共44頁（1 1）壓電式加速度計的結構）壓電式加速度計的結構 l 壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計。屬于慣性式傳感器。它是利用某些物質如石英晶體的壓電效應，在加速度計受振時，質量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。l 由于壓電式傳感器的輸出電信號是微弱的電荷，而且傳感器本身有很大內(nèi)阻，故輸出能量甚微，這給后接電路帶來一定

5、困難。通常把傳感器信號先輸?shù)礁咻斎胱杩沟那爸梅糯笃鳌＝?jīng)過阻抗變換以后，可用于一般的放大、檢測電路將信號輸給指示儀表或記錄器。l 目前，制造廠家已有把壓電式加速度傳感器與前置放大器集成在一起，方便了使用，降低了成本。 第15頁/共44頁a)中央安裝壓縮型b)環(huán)形剪切型c)三角剪切形壓電式加速度計的結構第16頁/共44頁加速度計的使用上限頻率取決于共振頻率。加速度計不同固定方法，其共振頻率不同。鋼螺栓固定法31kHz，云母墊片28kHz，涂簿蠟層29kHz，手持法2kHz，永久磁鐵固定法7kHz。第17頁/共44頁壓電加速度計屬發(fā)電型傳感器，可把它看成電壓源或電荷源，故靈敏度有電壓靈敏度和電荷靈敏

6、度兩種表示方法。壓電加速度計屬發(fā)電型傳感器，可把它看成電壓源或電荷源，故靈敏度有電壓靈敏度和電荷靈敏度兩種表示方法。前者是加速度計輸出電荷與所承受加速度之比；后者是加速度計輸出電壓（前者是加速度計輸出電荷與所承受加速度之比；后者是加速度計輸出電壓（mVmV）與所承受加速度之比。）與所承受加速度之比。式式 中：中： q加速度計產(chǎn)生的電荷加速度計產(chǎn)生的電荷(-微微 微微 庫庫 侖侖); a加速度計所受加速度加速度計所受加速度; ea加速度計的開路電壓加速度計的開路電壓(mV);幾乎所有測振儀器都用幾乎所有測振儀器都用g g作為加速度單位。作為加速度單位。 aesaqsaua第18頁/共44頁 對給

7、定的壓電材料而言，靈敏度隨質量塊的增大或壓電元件的增多而增大。一般來說，加速度計尺寸越大 ，其固有頻率越低。因此選用加速度計時應當權衡靈敏度和結構尺寸、附加質量的影響和頻率響應特性之間的利弊。 橫向靈敏度:壓電晶體加速度計的橫向靈敏度表示它對橫向（垂直于加速度計軸線）振動的敏感程度，橫向靈敏度常以主靈敏度（即加速度計的電壓靈敏度或電荷靈敏度）的百分比表示。一般在殼體上用小紅點標出最小橫向靈敏度方向，一個優(yōu)良的加速度計的橫向靈敏度應小于主靈敏度的3。因此，壓電式加速度計在測試時具有明顯的方向性。壓電式加速度計的影響因素第19頁/共44頁振動參數(shù)：表示振動特性的量值。振動位移（振幅）、速度、加速度

8、、頻率、衰減系數(shù)（阻尼）、相位、固有頻率、振型、激振力、動應力等。第20頁/共44頁速速 度度sin()cos()2dxvAtAtdt 2468101214-1-0.50.51vt xa)tcos(Ax 位位 移移振動方程振動方程加速度加速度22cos()cos()dvaAtAtdt 第21頁/共44頁第22頁/共44頁電壓測量系統(tǒng)電壓測量系統(tǒng)（1）、壓電式加速度傳感器測量系統(tǒng)）、壓電式加速度傳感器測量系統(tǒng) 壓壓 電電 式式加速度傳感器加速度傳感器阻抗變換器阻抗變換器積分放大器積分放大器測振儀測振儀電荷放大器電荷放大器毫伏表毫伏表記錄儀表記錄儀表電荷測量系統(tǒng)電荷測量系統(tǒng)（2）、電動式速度傳感器

9、測量系統(tǒng)）、電動式速度傳感器測量系統(tǒng) 電電 動動 式式速度傳感器速度傳感器微積分放大器微積分放大器電電 壓壓 表表測測 振振 儀儀（3）、渦流式位移傳感器測量系統(tǒng)）、渦流式位移傳感器測量系統(tǒng) 渦渦 流流 式式位移傳感器位移傳感器振蕩器振蕩器高頻放大器高頻放大器鑒頻器鑒頻器功率放大器功率放大器 輸輸 出出位移指示位移指示交流放大器交流放大器檢波器檢波器振動指示振動指示第23頁/共44頁第24頁/共44頁第25頁/共44頁1)、李沙育圖形法振動物體傳感器測量放大器示波器Y軸輸入X軸輸入信號發(fā)生器第26頁/共44頁第27頁/共44頁利用時標信號確定振動物體的頻率振動物體傳感器測量放大器光線振子示波器

10、時標信號：1秒、秒、秒秒秒（6T）秒01. 0106T秒601THz601Tf第28頁/共44頁第29頁/共44頁mm/s250v時標時標秒1 . 05T量出量出mm735TLs292. 0mm/s250mm735T周期：周期：s0584. 05292. 0T頻率：頻率：Hz1 .170584. 011Tf出紙速度由示波器面板讀出，出紙速度由示波器面板讀出，也可以由時標線之間的長度計算得出。也可以由時標線之間的長度計算得出。秒1 . 0出紙速度：出紙速度：tlvt時標時標時標長度時標長度如果取如果取 n 個波形，量出長度個波形，量出長度nL則頻率計算公式為：則頻率計算公式為：nLvnf第30頁

11、/共44頁（數(shù)字頻率計數(shù)器測頻法）振動物體傳感器測量放大器放大整形主控閘門計數(shù)器顯示器石英晶體振 蕩 器整 形分頻器門時選擇主控電路數(shù)字頻率計數(shù)器第31頁/共44頁1)、李沙育圖形法振動物體傳感器測量放大器示波器Y軸輸入X軸輸入信號發(fā)生器maxy1y)sin(11xAx)sin(22yAyyxmax112arcsinyy)(sin)cos(212212212221AyAxAyAx當：0 x)sin(122 Ay即：max112arcsinyy第32頁/共44頁振動物體傳感器測量放大器光線振子示波器用光線振子示波器記錄兩個振動信號的波形1、360abac2、1222hAarctg第33頁/共44

12、頁（相位差計測量法）模擬式相位計數(shù)字式相位計第34頁/共44頁1)、共振法位移共振：221n221n速度共振：1nn加速度共振：2211n221n小阻尼情況：11212共振頻率：n系統(tǒng)的固有頻率第35頁/共44頁試件激振器信號發(fā)生器功率放大器傳感器測 振 儀示 波 器頻 率 計恒壓恒流采用掃頻試驗，測量系統(tǒng)的各階固有頻率?？蓽y頻率范圍，由激振器的使用頻率范圍決定。第36頁/共44頁1)、共振法 小阻尼情況：1共振頻率：n系統(tǒng)的固有頻率2)、敲擊法（自由振動法）試件傳感器測 振 儀光線振子示波器示波器Y軸輸入X軸輸入信號發(fā)生器第37頁/共44頁1）、自由振動法小阻尼情況：)sin()(tAetx

13、dtn21nd2112lnlndniiTAA12?。篘iiAANln1ln2第38頁/共44頁試件激振器信號發(fā)生器功率放大器傳感器測 振 儀示 波 器頻 率 計恒壓恒流光線振子示波器關閉功率放大器的增益，系統(tǒng)作自由衰減振動。記錄衰減振動波形調(diào)節(jié)激振頻率，使系統(tǒng)在某一階主振型下振動，記錄該階主振型的衰減振動曲線。第39頁/共44頁2220)2()1 (1BB小阻尼情況下：1品質因子：21Q1212半功率點222)2()1 (12212Q解出：22212)21 (12121 121nn)1 ( )1 (21212n212系統(tǒng)的帶寬nn2212 測出系統(tǒng)的幅頻特性曲線，采用半功率點法求出系統(tǒng)的相對阻尼比。第40頁/共44頁2)1 (1)(2jH222224)1 (1)(ReH22224)1 (2)(ImH實部實部虛部虛部第41頁/共44頁分量法求固有頻率和阻尼比在在 處，即處，即 處，實部為零；處，實部為零；虛部虛部 為為 ，接近極小值。因此，