基礎(chǔ)學(xué)科06振動(dòng)測(cè)試技術(shù)

1、振動(dòng)測(cè)試技術(shù)振動(dòng)測(cè)試技術(shù) 李富才（）上海交通大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)振動(dòng)介紹常見(jiàn)的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)振動(dòng)的激勵(lì)與激振器測(cè)振傳感器振動(dòng)分析儀器測(cè)振裝置的校準(zhǔn)振動(dòng)參量的測(cè)量機(jī)械阻抗測(cè)量振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析 2Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng) 振動(dòng)是工程技術(shù)和日常生活中常見(jiàn)的物理現(xiàn)象。振動(dòng)的危害： 在大多數(shù)情況下，振動(dòng)是有害的，它對(duì)儀器設(shè)備的精度，壽命和可靠性都會(huì)產(chǎn)生影響。振動(dòng)常常破壞機(jī)械的正常工作，振動(dòng)的動(dòng)載荷使機(jī)械加快失效，降低機(jī)械設(shè)備的使用壽命甚至導(dǎo)致?lián)p壞造成事故。振

2、動(dòng)的利用： 振動(dòng)的利用主要體現(xiàn)在振動(dòng)機(jī)械上；通過(guò)合理設(shè)計(jì)，達(dá)到能耗少、效率高的特點(diǎn)，如運(yùn)輸、夯實(shí)、搗固、清洗、脫水、時(shí)效、破碎等。3Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)測(cè)試實(shí)例 4Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)測(cè)試實(shí)例 5Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)測(cè)試實(shí)例 車身模態(tài)分析（多輸入多輸出）6Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)測(cè)試實(shí)例 在意大利AIENIA測(cè)試的機(jī)身結(jié)構(gòu)（8個(gè)激振器和896個(gè)傳感器）7

3、Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)信號(hào)分類 按時(shí)間歷程分類，分為確定性振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)兩大類。8機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)非周期的非周期的隨機(jī)的隨機(jī)的 確定的確定的周期的周期的非平穩(wěn)的非平穩(wěn)的平穩(wěn)的平穩(wěn)的簡(jiǎn)諧簡(jiǎn)諧振動(dòng)振動(dòng)復(fù)雜周期復(fù)雜周期振動(dòng)振動(dòng)準(zhǔn)周期準(zhǔn)周期振動(dòng)振動(dòng)瞬態(tài)和瞬態(tài)和沖擊沖擊各態(tài)歷各態(tài)歷經(jīng)的經(jīng)的非各態(tài)非各態(tài)歷經(jīng)歷經(jīng)Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 單自由度系統(tǒng)的受迫振動(dòng) 簡(jiǎn)諧振動(dòng)是最基本的周期運(yùn)動(dòng)，各種不同的周期運(yùn)動(dòng)都可以用無(wú)窮個(gè)不同頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的組合來(lái)表示。9Shanghai Jiao Tong Uni

4、versity振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的受迫振動(dòng) 如圖所示為單自由度系統(tǒng)在質(zhì)量塊受力所產(chǎn)生的受迫振動(dòng)示意圖。在外力f(t)的作用下，質(zhì)量塊m的運(yùn)動(dòng)方程為：)()()()(22tftkydttdycdttydmc 阻尼系數(shù)；阻尼系數(shù)；k 彈簧剛度；彈簧剛度；y(t) 振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)系統(tǒng)位移位移輸出輸出10Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的受迫振動(dòng) 這是一個(gè)典型的二階系統(tǒng)，當(dāng)f( (t) )為正弦激勵(lì)力， f(t)=F0sint其系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)H( () )和幅頻特性函數(shù)A( () )以及相頻特性函數(shù)( () )分別為：21(

5、)12nnHj22221( )14nnA212arctan)(nn式中：式中： 系統(tǒng)的阻尼比：系統(tǒng)的阻尼比： n 系統(tǒng)的固有頻率：系統(tǒng)的固有頻率：2ckmnkm11Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的受迫振動(dòng) 幅頻和相頻曲線如圖所示。根據(jù)振動(dòng)理論定義，振動(dòng)幅頻特性曲線上幅值極大的頻率稱為共振頻率。對(duì)幅頻特性函數(shù)A()一階導(dǎo)數(shù)并令其為零，可得到共振頻率 r為： 212rn12Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的受迫振動(dòng) 在幅頻特性圖上，質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的受迫振動(dòng)其共振頻率 r總是小于

6、系統(tǒng)的固有頻率 n ，阻尼越小兩者越靠近，因此，在小阻尼情況下可以采用 r作為的 n估計(jì)值：212rn13Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的受迫振動(dòng) 在相頻特性圖上，不管系統(tǒng)的阻尼比為多少，在r/ / n=1=1時(shí)位移始終落后于激振力位移始終落后于激振力9090，這是判別共振頻率的一個(gè)十分有用的指標(biāo)。 當(dāng)系統(tǒng)有一定的阻尼后，幅頻曲線變得較為平坦，這時(shí)從幅頻曲線上不易測(cè)準(zhǔn)幅值最高點(diǎn)。從相頻曲線看，在固有頻率處相在固有頻率處相位過(guò)位過(guò)9090，而且這段曲線比較陡峭，容易測(cè)定系統(tǒng)的固有頻率。14Shanghai Jiao Tong Univ

7、ersity振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)的激勵(lì)與激振器振動(dòng)的激勵(lì) 激振方式的分類穩(wěn)態(tài)正弦激振隨機(jī)激振瞬態(tài)激振穩(wěn)態(tài)正弦激振是最普遍的激振方法，主要優(yōu)點(diǎn)：激振功率大、信噪比高能保證測(cè)試的精確度；缺點(diǎn)：測(cè)試周期長(zhǎng)。隨機(jī)激振是寬帶激振方法，一般用白噪聲或偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源。優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)快速甚至“實(shí)時(shí)”測(cè)試；缺點(diǎn)：所需設(shè)備復(fù)雜而且價(jià)格昂貴。瞬態(tài)激振也是寬帶激振方法.按照激振方式的不同又可以分為:快速正快速正快速正弦激振弦激振弦激振脈沖激振脈沖激振脈沖激振階躍激振Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)的激勵(lì)偽隨機(jī)信號(hào) 16Shanghai Jiao Ton

8、g University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)的激勵(lì)快速正弦激勵(lì) 17Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)的激勵(lì)脈沖激勵(lì) 18Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)的激勵(lì)脈沖錘結(jié)構(gòu)與激振力頻譜 19Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)的激勵(lì)與激振器激振器 目的目的：在測(cè)量機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)的振動(dòng)力學(xué)參量或動(dòng)態(tài)性能，：在測(cè)量機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)的振動(dòng)力學(xué)參量或動(dòng)態(tài)性能，如固有頻率、阻尼、剛度、響應(yīng)和模態(tài)等時(shí)，需要對(duì)被測(cè)如固有頻率、阻尼、剛度、響應(yīng)和模態(tài)等時(shí)，需要對(duì)被測(cè)對(duì)

9、象施加一定的外力，讓其作受迫振動(dòng)或自由振動(dòng)，以便對(duì)象施加一定的外力，讓其作受迫振動(dòng)或自由振動(dòng)，以便獲得相應(yīng)的激勵(lì)及其響應(yīng)。獲得相應(yīng)的激勵(lì)及其響應(yīng)。 常用的激振器有常用的激振器有電動(dòng)式電動(dòng)式和和機(jī)械式機(jī)械式等幾種。等幾種。20Shanghai Jiao Tong University21振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 電動(dòng)式激振器 21Shanghai Jiao Tong University22振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 電動(dòng)式激振器 22 按其磁場(chǎng)的形成又分為永磁式（小型激振器）和勵(lì)磁式（大型激振器）。注意： 由頂桿施加到試件上的激振力不等于線圈受到的電動(dòng)力； 一般最好使頂桿通過(guò)一只力傳感器去激勵(lì)試件，以便精確

10、測(cè)出激振力的大小和相位。Shanghai Jiao Tong University23振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 電動(dòng)式激振器的安裝 23注意： 高頻激振時(shí)，應(yīng)使系統(tǒng)固有頻率低于激振頻率的1/31/3以下； 低頻激振時(shí)，應(yīng)使系統(tǒng)固有頻率高于激振頻率的3 3倍以上。Shanghai Jiao Tong University24振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 機(jī)械式激振器 由兩個(gè)偏心質(zhì)量的，反向等速轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪組成。當(dāng)兩齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)候，由于偏心質(zhì)量的緣故會(huì)產(chǎn)生一個(gè)周期性的離心力，從而產(chǎn)生激振作用。 2424優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，激振力范：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，激振力范 圍大；圍大；缺點(diǎn)缺點(diǎn)：工作頻率范圍小，且：工作頻率范圍小，且 體積

11、質(zhì)量較大。體積質(zhì)量較大。Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)振動(dòng)測(cè)量方法分類振動(dòng)測(cè)量方法按振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換的方式可分為：機(jī)械法：利用杠桿原理將振動(dòng)量放大后直接記錄下來(lái)；光學(xué)法：利用光杠桿原理，讀數(shù)顯微鏡、光波干涉原理以及激光多普勒效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量；電測(cè)法：將被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)量轉(zhuǎn)換成電量，然后用電量測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)量；25Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 機(jī)械法 利用杠桿原理將振動(dòng)量放大后直接記錄下來(lái)，主要用于低頻大振幅振動(dòng)及扭振的測(cè)量。測(cè)振物體的振動(dòng)由測(cè)振物體的振動(dòng)由探測(cè)桿接收并直接探測(cè)桿接收并直接或經(jīng)杠桿放

12、大后用或經(jīng)杠桿放大后用記錄筆在移動(dòng)膠片記錄筆在移動(dòng)膠片上刻出信號(hào)上刻出信號(hào)。26Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 光學(xué)法 利用光杠桿原理，讀數(shù)顯微鏡、光波干涉原理以及激光多普勒效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。在精密測(cè)量和傳感器、測(cè)振儀的校準(zhǔn)、定度中用的較多。 光學(xué)法測(cè)振裝置調(diào)整復(fù)雜，對(duì)測(cè)量環(huán)境要求嚴(yán)格，光學(xué)法測(cè)振裝置調(diào)整復(fù)雜，對(duì)測(cè)量環(huán)境要求嚴(yán)格，一般僅適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下作標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)儀器的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量一般僅適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下作標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)儀器的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量裝置裝置。27Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 電測(cè)法 被測(cè)的振動(dòng)量轉(zhuǎn)換成電量，再用電

13、量測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)量的方法。目前應(yīng)用最廣。 與機(jī)械法和光學(xué)法相比，電測(cè)法具有與機(jī)械法和光學(xué)法相比，電測(cè)法具有使用頻率范圍使用頻率范圍寬，動(dòng)態(tài)范圍廣，測(cè)量靈敏度高寬，動(dòng)態(tài)范圍廣，測(cè)量靈敏度高等特點(diǎn)。而且電測(cè)法能等特點(diǎn)。而且電測(cè)法能夠廣泛使用各種不同的測(cè)振傳感器，而電信號(hào)也易于被夠廣泛使用各種不同的測(cè)振傳感器，而電信號(hào)也易于被記錄，處理和傳送。因此電測(cè)法是最為廣泛使用的振動(dòng)記錄，處理和傳送。因此電測(cè)法是最為廣泛使用的振動(dòng)測(cè)量方法。測(cè)量方法。28Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 電測(cè)法振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)框圖 一般的振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)通常由一般的振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)通常由激振激振

14、、拾振拾振、中間變換電中間變換電路路、振動(dòng)分析儀器振動(dòng)分析儀器及及顯示記錄裝置顯示記錄裝置等環(huán)節(jié)所組成。等環(huán)節(jié)所組成。 激振激振系統(tǒng)系統(tǒng)測(cè)振測(cè)振傳感器傳感器中間變換中間變換電路電路功放功放振動(dòng)分析振動(dòng)分析儀器儀器顯示顯示記錄記錄反饋反饋控制控制干擾干擾信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器29Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 常見(jiàn)的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（一）30Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 常見(jiàn)的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（二）31Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 常見(jiàn)的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（三）32Sha

15、nghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 常見(jiàn)的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（四）33Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 測(cè)振傳感器 拾取振動(dòng)信息的裝置通常稱拾振器，振動(dòng)傳感器是其核拾取振動(dòng)信息的裝置通常稱拾振器，振動(dòng)傳感器是其核心組成部分。拾振器的作用是檢測(cè)被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)參數(shù)（心組成部分。拾振器的作用是檢測(cè)被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)參數(shù)（位位移移、速度速度、加速度加速度、頻率頻率、相位相位），在要求的頻率范圍內(nèi)正），在要求的頻率范圍內(nèi)正確地記錄，并將此機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。確地記錄，并將此機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。 34Shanghai Jiao

16、Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 測(cè)振傳感器按測(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、電渦流式、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 35Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 慣性式測(cè)振傳感器 當(dāng)當(dāng) n時(shí)時(shí)，質(zhì)塊和殼體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（輸，質(zhì)塊和殼體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（輸 出）和基礎(chǔ)的振動(dòng)（輸出）和基礎(chǔ)的振動(dòng)（輸入）近乎相等，質(zhì)塊在慣性坐標(biāo)系中幾乎靜止。入）近乎相等，質(zhì)塊在慣性坐標(biāo)系中幾乎靜止。 慣性式拾振動(dòng)器的力學(xué)模型

17、慣性式拾振動(dòng)器的力學(xué)模型 基礎(chǔ)基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生產(chǎn)生的受的受迫振迫振動(dòng)動(dòng)36Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 慣性式測(cè)振傳感器 對(duì)于接觸式傳感器，測(cè)振時(shí)拾振器將固定在被測(cè)物上對(duì)于接觸式傳感器，測(cè)振時(shí)拾振器將固定在被測(cè)物上，其質(zhì)量將成為被測(cè)振動(dòng)系統(tǒng)的附加質(zhì)量，使該系統(tǒng)振動(dòng)，其質(zhì)量將成為被測(cè)振動(dòng)系統(tǒng)的附加質(zhì)量，使該系統(tǒng)振動(dòng)特性產(chǎn)生變化。則拾振器的質(zhì)量特性產(chǎn)生變化。則拾振器的質(zhì)量mt造成被測(cè)系統(tǒng)加速度和造成被測(cè)系統(tǒng)加速度和固有頻率的變化可用下式來(lái)估計(jì)：固有頻率的變化可用下式來(lái)估計(jì)： 慣性式拾振動(dòng)器的力學(xué)模型慣性式拾振動(dòng)器的力學(xué)模型 有當(dāng)有當(dāng)mtn時(shí)，質(zhì)塊和殼

18、體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和基時(shí)，質(zhì)塊和殼體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和基礎(chǔ)的振動(dòng)近乎相等。礎(chǔ)的振動(dòng)近乎相等。 根據(jù)上述原理，被測(cè)物（它和殼體固接）與質(zhì)量塊的相對(duì)速度就近似其根據(jù)上述原理，被測(cè)物（它和殼體固接）與質(zhì)量塊的相對(duì)速度就近似其絕對(duì)速度。這樣絕對(duì)式速度計(jì)實(shí)際上是先由慣性系統(tǒng)將被測(cè)物體的振動(dòng)速度絕對(duì)速度。這樣絕對(duì)式速度計(jì)實(shí)際上是先由慣性系統(tǒng)將被測(cè)物體的振動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成質(zhì)塊轉(zhuǎn)換成質(zhì)塊殼體的相對(duì)速度，而后用磁電變換原理，將轉(zhuǎn)換成輸出電壓。殼體的相對(duì)速度，而后用磁電變換原理，將轉(zhuǎn)換成輸出電壓。1 1彈簧彈簧 2 2殼體殼體 3 3阻尼環(huán)阻尼環(huán) 4 4磁鋼磁鋼 5 5線圈線圈 6 6芯軸芯軸44Shanghai Jiao To

19、ng University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 磁電式相對(duì)速度計(jì) 磁電式傳感器還可以做成相對(duì)式的，用來(lái)測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)中兩磁電式傳感器還可以做成相對(duì)式的，用來(lái)測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)中兩部件之間的相對(duì)振動(dòng)速度，殼體固定于一部件上，而頂桿與另一部件之間的相對(duì)振動(dòng)速度，殼體固定于一部件上，而頂桿與另一部件相連接。從而使傳感器內(nèi)部的線圈與磁鋼產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，發(fā)部件相連接。從而使傳感器內(nèi)部的線圈與磁鋼產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，發(fā)出相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)來(lái)。出相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)來(lái)。451 1頂桿頂桿 2 2彈簧片彈簧片 3 3磁鋼磁鋼 4 4線圈線圈 5 5引出線引出線 6 6殼體殼體Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振

20、動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 測(cè)振傳感器的合理選擇在振動(dòng)測(cè)量時(shí)，傳感器選擇時(shí)應(yīng)合理選擇測(cè)量參數(shù)，力圖使最在振動(dòng)測(cè)量時(shí)，傳感器選擇時(shí)應(yīng)合理選擇測(cè)量參數(shù)，力圖使最重要的參數(shù)能以重要的參數(shù)能以最直接最直接、最合理最合理的方式測(cè)得：的方式測(cè)得： 振動(dòng)位移振動(dòng)位移是研究強(qiáng)度和變形的重要依據(jù)；是研究強(qiáng)度和變形的重要依據(jù)； 振動(dòng)加速度振動(dòng)加速度與作用力或載荷成正比，是研究動(dòng)力強(qiáng)度和疲勞與作用力或載荷成正比，是研究動(dòng)力強(qiáng)度和疲勞的重要依據(jù)；的重要依據(jù)； 振動(dòng)速度振動(dòng)速度決定了噪聲的高低，人對(duì)機(jī)械振動(dòng)的敏感程度在很決定了噪聲的高低，人對(duì)機(jī)械振動(dòng)的敏感程度在很大頻率范圍內(nèi)是由振動(dòng)速度決定的，振動(dòng)速度又與能量和功大頻率范圍內(nèi)是由振動(dòng)

21、速度決定的，振動(dòng)速度又與能量和功率有關(guān)，并決定了力的動(dòng)量。率有關(guān)，并決定了力的動(dòng)量。 46Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 測(cè)振傳感器的合理選擇直接測(cè)量參數(shù)的選擇直接測(cè)量參數(shù)的選擇 低頻時(shí)加速度信噪比差低頻時(shí)加速度信噪比差 高頻時(shí)位移信噪比差高頻時(shí)位移信噪比差綜合考慮傳感器的各個(gè)指標(biāo)綜合考慮傳感器的各個(gè)指標(biāo) 靈敏度、測(cè)量范圍、頻率范圍靈敏度、測(cè)量范圍、頻率范圍考慮到具體的使用環(huán)境考慮到具體的使用環(huán)境47Shanghai Jiao Tong University48振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 振動(dòng)分析儀器 從拾振器（振動(dòng)傳感器）檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)和從激振從拾振器

22、（振動(dòng)傳感器）檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)和從激振點(diǎn)檢測(cè)到的力信號(hào)需要經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)姆治鎏幚?，以提取出各點(diǎn)檢測(cè)到的力信號(hào)需要經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)姆治鎏幚?，以提取出各種有用的信息。種有用的信息。 測(cè)振儀測(cè)振儀 頻率分析儀頻率分析儀 FFTFFT分析儀分析儀 虛擬頻譜分析儀虛擬頻譜分析儀 4848Shanghai Jiao Tong University49振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 測(cè)振儀 4949 測(cè)振儀是用來(lái)直接指測(cè)振儀是用來(lái)直接指示位移、速度、加速度等示位移、速度、加速度等振動(dòng)量的峰值、峰一峰值振動(dòng)量的峰值、峰一峰值、平均值或均方值的儀器、平均值或均方值的儀器。這一類儀器一般包括微。這一類儀器一般包括微積分電路、放大器、檢

23、波積分電路、放大器、檢波器和表頭。它能使人們獲器和表頭。它能使人們獲得振動(dòng)的總強(qiáng)度（振級(jí)）得振動(dòng)的總強(qiáng)度（振級(jí)）的信息，而不能獲得振動(dòng)的信息，而不能獲得振動(dòng)頻率等其它方面的信息。頻率等其它方面的信息。 Shanghai Jiao Tong University50振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 頻率分析 5050 模擬量頻率分析儀目模擬量頻率分析儀目前仍是振動(dòng)測(cè)量較常用的前仍是振動(dòng)測(cè)量較常用的分析設(shè)備。它主要由模擬分析設(shè)備。它主要由模擬帶通濾波器組成。振動(dòng)信帶通濾波器組成。振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，經(jīng)中號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，經(jīng)中間變換電路輸入頻率分析間變換電路輸入頻率分析儀，手控或自動(dòng)掃描就可儀，手控或自動(dòng)掃描

24、就可完成所需頻帶的頻譜分析完成所需頻帶的頻譜分析。Shanghai Jiao Tong University51振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 5151 FFTFFT分析儀是以微處分析儀是以微處理器為核心和以快速傅里理器為核心和以快速傅里葉變換（葉變換（FFTFFT）算法為基礎(chǔ)）算法為基礎(chǔ)的數(shù)字分析儀，精度高、的數(shù)字分析儀，精度高、動(dòng)態(tài)范圍大、功能多、性動(dòng)態(tài)范圍大、功能多、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)。能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)。手提式雙通道手提式雙通道FFTFFT分析儀分析儀 51振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) FFT分析儀 5151Shanghai Jiao Tong University52振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 虛擬頻譜分析

25、儀分析儀 525252虛擬頻譜分析儀 5252 虛擬儀器的核心是具虛擬儀器的核心是具備各種功能的軟件系統(tǒng)，備各種功能的軟件系統(tǒng)，通常包括計(jì)算機(jī)圖形軟件通常包括計(jì)算機(jī)圖形軟件，數(shù)據(jù)處理軟件和顯示測(cè)，數(shù)據(jù)處理軟件和顯示測(cè)量結(jié)果的測(cè)試系統(tǒng)軟件等量結(jié)果的測(cè)試系統(tǒng)軟件等。也包括少量的儀器硬件。也包括少量的儀器硬件（例如數(shù)據(jù)采集硬件）以（例如數(shù)據(jù)采集硬件）以及將計(jì)算機(jī)與儀器硬件相及將計(jì)算機(jī)與儀器硬件相連的總線結(jié)構(gòu)等。連的總線結(jié)構(gòu)等。Shanghai Jiao Tong University53振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 測(cè)振裝置的校準(zhǔn) 把測(cè)振傳感器、放大器和記錄儀器放在全套儀器測(cè)量系把測(cè)振傳感器、放大器和記錄儀器

26、放在全套儀器測(cè)量系統(tǒng)中，求得測(cè)振儀最初輸入量和最終輸出量的關(guān)系統(tǒng)中，求得測(cè)振儀最初輸入量和最終輸出量的關(guān)系-校準(zhǔn)校準(zhǔn)值。值。 分部校準(zhǔn)分部校準(zhǔn) 傳感器校準(zhǔn)、放大器校準(zhǔn)、記錄儀校準(zhǔn)傳感器校準(zhǔn)、放大器校準(zhǔn)、記錄儀校準(zhǔn) 系統(tǒng)校準(zhǔn)系統(tǒng)校準(zhǔn) 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn) 5353Shanghai Jiao Tong University54振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 傳感器的校準(zhǔn)靜態(tài)校準(zhǔn)法 僅能用于校準(zhǔn)具有零頻率響應(yīng)的傳感器及測(cè)量?jī)x器，僅能用于校準(zhǔn)具有零頻率響應(yīng)的傳感器及測(cè)量?jī)x器，如：電渦流式、電感式及電容式等相對(duì)式位移傳感器。如：電渦流式、電感式及電容式等相對(duì)式位移傳感器。 5454Shanghai

27、Jiao Tong University55振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 傳感器的校準(zhǔn)絕對(duì)法 將被校準(zhǔn)拾振器固定將被校準(zhǔn)拾振器固定在校準(zhǔn)工作臺(tái)上，用激光在校準(zhǔn)工作臺(tái)上，用激光干涉測(cè)振儀直接測(cè)得振動(dòng)干涉測(cè)振儀直接測(cè)得振動(dòng)臺(tái)的振幅，在和被校準(zhǔn)拾臺(tái)的振幅，在和被校準(zhǔn)拾振器的輸出比較，以確定振器的輸出比較，以確定被校準(zhǔn)拾振器的靈敏度絕被校準(zhǔn)拾振器的靈敏度絕對(duì)校準(zhǔn)法精度較高，但因?qū)π?zhǔn)法精度較高，但因設(shè)備和技術(shù)比較復(fù)雜，故設(shè)備和技術(shù)比較復(fù)雜，故適合計(jì)量部門(mén)采用。適合計(jì)量部門(mén)采用。 5555Shanghai Jiao Tong University56振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 傳感器的校準(zhǔn)相對(duì)法 將待校準(zhǔn)的傳感器和經(jīng)過(guò)國(guó)

28、家計(jì)量部門(mén)嚴(yán)格校準(zhǔn)過(guò)的將待校準(zhǔn)的傳感器和經(jīng)過(guò)國(guó)家計(jì)量部門(mén)嚴(yán)格校準(zhǔn)過(guò)的傳感器背靠背地安裝在振動(dòng)臺(tái)上承受相同的振動(dòng)。將兩個(gè)傳感器背靠背地安裝在振動(dòng)臺(tái)上承受相同的振動(dòng)。將兩個(gè)傳感器的輸出比較，就可以計(jì)算出該頻率點(diǎn)待校準(zhǔn)的靈敏傳感器的輸出比較，就可以計(jì)算出該頻率點(diǎn)待校準(zhǔn)的靈敏度。度。 5656Shanghai Jiao Tong University57振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 傳感器的校準(zhǔn) 被校準(zhǔn)傳感器的靈敏度為：被校準(zhǔn)傳感器的靈敏度為： 5757rarauuSS Shanghai Jiao Tong University58振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 傳感器的校準(zhǔn) 5858Shanghai Jiao Tong

29、University59振動(dòng)參量的測(cè)量振幅的測(cè)量 振動(dòng)量的幅值是時(shí)間的函數(shù)，常用峰值、峰峰值、有效振動(dòng)量的幅值是時(shí)間的函數(shù)，常用峰值、峰峰值、有效值和平均絕對(duì)值來(lái)表示。值和平均絕對(duì)值來(lái)表示。 峰值峰值從振動(dòng)波形的基線位置到波峰的距離。從振動(dòng)波形的基線位置到波峰的距離。 峰峰- -峰值峰值正峰值到負(fù)峰值之間的距離。正峰值到負(fù)峰值之間的距離。 5959595959振動(dòng)參量是指振動(dòng)參量是指振幅、頻率、相位角振幅、頻率、相位角和和阻尼比阻尼比等物理量等物理量Shanghai Jiao Tong University60振動(dòng)參量的測(cè)量振幅的測(cè)量 在考慮時(shí)間過(guò)程時(shí)常用有效（均方根）值和平均絕對(duì)值在考慮時(shí)間

30、過(guò)程時(shí)常用有效（均方根）值和平均絕對(duì)值表示。表示。有效值有效值和和平均絕對(duì)值平均絕對(duì)值分別定義為：分別定義為： 606060606060Z有效有效 = Zrms =TdttzT02)(1Z| |平均平均| | = Z =TdttzT0| )(|1諧振動(dòng)中，峰值、有效值和平均絕對(duì)值的關(guān)系：諧振動(dòng)中，峰值、有效值和平均絕對(duì)值的關(guān)系：frmszzz2122Zf為振動(dòng)峰值為振動(dòng)峰值Shanghai Jiao Tong University61振動(dòng)參量的測(cè)量諧振動(dòng)頻率的測(cè)量 測(cè)定諧振動(dòng)頻率常用測(cè)定諧振動(dòng)頻率常用直讀法直讀法和和比較法比較法: :直讀法：直讀法： 直接法是將拾振器的輸出信號(hào)送到各種頻率計(jì)或

31、頻譜分析儀直接讀出被測(cè)諧振動(dòng)的頻率。比較法：比較法： 常用的比較法有錄波比較法和李沙育圖形法。 錄波比較法是將被測(cè)振動(dòng)信號(hào)和時(shí)標(biāo)信號(hào)一起送入示波器或記錄儀中同時(shí)顯示，根據(jù)它們?cè)诓ㄐ螆D上的周期或頻率比，算出振動(dòng)信號(hào)的周期或頻率； 李沙育圖形法則是將被測(cè)信號(hào)和由信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)頻率正弦波信號(hào)分別送到雙軸示波器的y軸及x軸，根據(jù)熒火屏上呈現(xiàn)出的李沙育圖形來(lái)判斷被測(cè)信號(hào)的頻率。 616161616161Shanghai Jiao Tong University62振動(dòng)參量的測(cè)量相位角的測(cè)量 相位差角只有在頻率相同的振動(dòng)之間才有意義。測(cè)定同相位差角只有在頻率相同的振動(dòng)之間才有意義。測(cè)定同頻兩個(gè)振動(dòng)之

32、間的相位差也常用直讀法和比較法頻兩個(gè)振動(dòng)之間的相位差也常用直讀法和比較法直讀法：直讀法： 直讀法是利用各種相位計(jì)直接測(cè)定。比較法：比較法： 常用的比較法有錄波比較法和李沙育圖形法。 錄波比較法是利用記錄在同一坐標(biāo)紙上的被測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)之間的時(shí)間差求出相位差； 李沙育圖形法則是根據(jù)被測(cè)信號(hào)與同頻的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)之間的李沙育圖形來(lái)判別相位差。 626262626262Shanghai Jiao Tong University63振動(dòng)參量的測(cè)量阻尼比的測(cè)量 阻尼比是導(dǎo)出參數(shù)，可以通過(guò)測(cè)量振動(dòng)的某些阻尼比是導(dǎo)出參數(shù)，可以通過(guò)測(cè)量振動(dòng)的某些基本參數(shù)，再用公式算出。常用的方法有基本參數(shù)，再用公式算出。常用的方

33、法有振動(dòng)波形振動(dòng)波形圖法、共振法、半功率點(diǎn)法圖法、共振法、半功率點(diǎn)法和和李沙育圖法李沙育圖法四種。四種。 636363636363Shanghai Jiao Tong University64振動(dòng)參量的測(cè)量阻尼比的測(cè)量振動(dòng)波形圖法振動(dòng)波形圖法 646464646464 一個(gè)單自由度振動(dòng)系統(tǒng)，若給以初始沖擊或初始位移，則一個(gè)單自由度振動(dòng)系統(tǒng)，若給以初始沖擊或初始位移，則系統(tǒng)將在阻尼作用下作衰減自由振動(dòng)。系統(tǒng)將在阻尼作用下作衰減自由振動(dòng)。由振動(dòng)理論得知阻尼自由振動(dòng)理論得知阻尼自由振動(dòng)的曲線方程為：由振動(dòng)的曲線方程為：)cos()exp(ttOCZn式中：式中： 為衰減振動(dòng)的圓頻率，為衰減振動(dòng)的圓頻

34、率， 與衰減振動(dòng)周期與衰減振動(dòng)周期T的關(guān)系為：的關(guān)系為：n2nT振動(dòng)波形圖法測(cè)阻尼比振動(dòng)波形圖法測(cè)阻尼比 Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)參量的測(cè)量阻尼比的測(cè)量振動(dòng)波形圖法振動(dòng)波形圖法 65任意相鄰兩振幅任意相鄰兩振幅Zi與與Zi+1的比值滿足：的比值滿足：式中：式中：)exp(1TZZii1ln1TzzTiiiiiiizzzzzzzlnln1Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)參量的測(cè)量阻尼比的測(cè)量共振法共振法 一個(gè)單自由度的阻尼線性振動(dòng)系統(tǒng)的位移、速度和加一個(gè)單自由度的阻尼線性振動(dòng)系統(tǒng)的位移、速度和加速度的幅頻特性的共振頻率速度的幅頻

35、特性的共振頻率fd、fV、和、和fa是不相同的，它們是不相同的，它們與系統(tǒng)無(wú)阻尼振動(dòng)固有頻率與系統(tǒng)無(wú)阻尼振動(dòng)固有頻率fn之間的之間的關(guān)系關(guān)系如下：如下： 66位移幅頻特性圖位移幅頻特性圖221ndffnvff 2211naffShanghai Jiao Tong University振動(dòng)參量的測(cè)量阻尼比的測(cè)量共振法共振法 一個(gè)單自由度的阻尼線性振動(dòng)系統(tǒng)的位移、速度和加一個(gè)單自由度的阻尼線性振動(dòng)系統(tǒng)的位移、速度和加速度的幅頻特性的共振頻率速度的幅頻特性的共振頻率fd、fV、和、和fa是不相同的，它們是不相同的，它們與系統(tǒng)無(wú)阻尼振動(dòng)固有頻率與系統(tǒng)無(wú)阻尼振動(dòng)固有頻率fn之間的之間的關(guān)系關(guān)系如下：如下

36、： 67位移幅頻特性圖位移幅頻特性圖221ndffnvff 2211naff計(jì)算得計(jì)算得：2)/(12vdff2)/(12avff或或Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)參量的測(cè)量阻尼比的測(cè)量半功率點(diǎn)法半功率點(diǎn)法 一個(gè)一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的能量是與其振幅的平方成正比振動(dòng)系統(tǒng)的能量是與其振幅的平方成正比。系統(tǒng)。系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)的能量在共振點(diǎn)前后能量為共振時(shí)能量的強(qiáng)迫振動(dòng)的能量在共振點(diǎn)前后能量為共振時(shí)能量的1/21/2處的處的兩個(gè)頻率兩個(gè)頻率f1、f2稱為稱為半功率點(diǎn)頻率半功率點(diǎn)頻率，則此兩半功率點(diǎn)頻率之，則此兩半功率點(diǎn)頻率之差值與系統(tǒng)的阻尼比之間有如下關(guān)系：差值與系統(tǒng)的阻尼比之間有

37、如下關(guān)系： 68nfff212Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)參量的測(cè)量阻尼比的測(cè)量李沙育圖法李沙育圖法 振動(dòng)物體傳感器測(cè)量放大器示波器Y軸輸入X軸輸入信號(hào)發(fā)生器Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)參量的測(cè)量阻尼比的測(cè)量李沙育圖法李沙育圖法 70cos21)(cos1)cos(2sin2mmmmmmmmyxyxyxxyShanghai Jiao Tong University機(jī)械阻抗測(cè)量7171 振動(dòng)測(cè)量從本質(zhì)上說(shuō)屬動(dòng)態(tài)測(cè)量，測(cè)振傳感器檢測(cè)的信振動(dòng)測(cè)量從本質(zhì)上說(shuō)屬動(dòng)態(tài)測(cè)量，測(cè)振傳感器檢測(cè)的信號(hào)是被測(cè)對(duì)象在某種激勵(lì)下的輸出響應(yīng)信號(hào)。振動(dòng)測(cè)量

38、的一號(hào)是被測(cè)對(duì)象在某種激勵(lì)下的輸出響應(yīng)信號(hào)。振動(dòng)測(cè)量的一個(gè)主要目的就是個(gè)主要目的就是通過(guò)對(duì)激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào)的測(cè)試分析，找出系通過(guò)對(duì)激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào)的測(cè)試分析，找出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，包括，包括固有頻率固有頻率、固有振型固有振型、模態(tài)質(zhì)量模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度模態(tài)剛度、模態(tài)阻尼比模態(tài)阻尼比等。振動(dòng)測(cè)量是結(jié)構(gòu)模態(tài)分析和設(shè)備等。振動(dòng)測(cè)量是結(jié)構(gòu)模態(tài)分析和設(shè)備故障診斷的基礎(chǔ)。故障診斷的基礎(chǔ)。Shanghai Jiao Tong University機(jī)械阻抗測(cè)量機(jī)械阻抗與機(jī)械導(dǎo)納 72機(jī)械機(jī)械阻阻抗抗( (Z) =) =)()(RF響應(yīng)激勵(lì)機(jī)械導(dǎo)納機(jī)械導(dǎo)納( (M) =) =)()(FR激勵(lì)響應(yīng)=

39、 =Z1機(jī)械阻抗是復(fù)量，可寫(xiě)成幅值、相角、或?qū)嵅?、虛部形機(jī)械阻抗是復(fù)量，可寫(xiě)成幅值、相角、或?qū)嵅?、虛部形式，也可用幅一相特性、奈奎斯特圖表示式，也可用幅一相特性、奈奎斯特圖表示 機(jī)械阻抗與機(jī)械導(dǎo)納的一般機(jī)械阻抗與機(jī)械導(dǎo)納的一般定義定義為：為：Shanghai Jiao Tong University機(jī)械阻抗測(cè)量機(jī)械阻抗與機(jī)械導(dǎo)納 73激勵(lì)激勵(lì) 力力響應(yīng)響應(yīng) 位移、速度和加速度位移、速度和加速度機(jī)械阻抗和機(jī)械導(dǎo)納三種形式：機(jī)械阻抗和機(jī)械導(dǎo)納三種形式：位移阻抗位移阻抗 動(dòng)剛度；動(dòng)剛度；位移導(dǎo)納位移導(dǎo)納 動(dòng)柔度動(dòng)柔度速度阻抗速度阻抗 機(jī)械阻抗；機(jī)械阻抗；速度導(dǎo)納速度導(dǎo)納 導(dǎo)納導(dǎo)納加速度阻抗加速度阻抗

40、 視在質(zhì)量；視在質(zhì)量；加速度導(dǎo)納加速度導(dǎo)納 機(jī)械慣性機(jī)械慣性Shanghai Jiao Tong University機(jī)械阻抗測(cè)量機(jī)械阻抗與機(jī)械導(dǎo)納不同的應(yīng)用分析場(chǎng)合，常采用不同的參數(shù)：不同的應(yīng)用分析場(chǎng)合，常采用不同的參數(shù)： 評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)抗振能力結(jié)構(gòu)抗振能力 位移阻抗（動(dòng)剛度）位移阻抗（動(dòng)剛度） 振動(dòng)振動(dòng)對(duì)人體感受影響對(duì)人體感受影響 速度阻抗（機(jī)械阻抗）速度阻抗（機(jī)械阻抗） 振動(dòng)引起的振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)疲勞損傷結(jié)構(gòu)疲勞損傷 加速度導(dǎo)納加速度導(dǎo)納 （機(jī)械慣性）（機(jī)械慣性） 分析分析車廂等振動(dòng)、噪聲車廂等振動(dòng)、噪聲 速度導(dǎo)納（導(dǎo)納）速度導(dǎo)納（導(dǎo)納） 74Shanghai Jiao Tong Unive

41、rsity機(jī)械阻抗測(cè)量激勵(lì)測(cè)試方法穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)測(cè)試方法穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)測(cè)試方法瞬態(tài)激勵(lì)測(cè)試方法瞬態(tài)激勵(lì)測(cè)試方法隨機(jī)激勵(lì)測(cè)試方法隨機(jī)激勵(lì)測(cè)試方法 75Shanghai Jiao Tong University機(jī)械阻抗測(cè)量穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)測(cè)試 76激勵(lì)方式激勵(lì)方式：在被測(cè)對(duì)象上施加的力是穩(wěn)態(tài)正弦力：在被測(cè)對(duì)象上施加的力是穩(wěn)態(tài)正弦力兩種分類兩種分類：?jiǎn)吸c(diǎn)激勵(lì)單點(diǎn)激勵(lì)和和多點(diǎn)激勵(lì)多點(diǎn)激勵(lì)。 單點(diǎn)激勵(lì)：?jiǎn)吸c(diǎn)激勵(lì)：一個(gè)激振器，對(duì)結(jié)構(gòu)某一點(diǎn)進(jìn)行激勵(lì)。一個(gè)激振器，對(duì)結(jié)構(gòu)某一點(diǎn)進(jìn)行激勵(lì)。 多點(diǎn)激勵(lì)：多點(diǎn)激勵(lì)：兩個(gè)或兩個(gè)以上激振器同時(shí)進(jìn)行激勵(lì)。兩個(gè)或兩個(gè)以上激振器同時(shí)進(jìn)行激勵(lì)。Shanghai Jiao Tong Uni

42、versity機(jī)械阻抗測(cè)量穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)測(cè)試 77激振器功放信號(hào)發(fā)生器機(jī)械阻抗分析儀X-Y記錄儀打印機(jī)電荷放大器加速度計(jì)柔性桿力傳感器被測(cè)試件對(duì)某被測(cè)試件進(jìn)行單點(diǎn)穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)測(cè)試的原理框圖對(duì)某被測(cè)試件進(jìn)行單點(diǎn)穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)測(cè)試的原理框圖 Shanghai Jiao Tong University機(jī)械阻抗測(cè)量穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)測(cè)試 78阻抗頭：阻抗頭： 力傳感器和加速度計(jì)同軸安裝構(gòu)成的力傳感器和加速度計(jì)同軸安裝構(gòu)成的傳感器傳感器。分析儀器：分析儀器： 對(duì)激勵(lì)及響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行對(duì)激勵(lì)及響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行采樣采樣、變換變換、運(yùn)算運(yùn)算，從而求出傳遞，從而求出傳遞函數(shù)的幅值、相位或?qū)嵅?、虛部。函?shù)的幅值、相位或?qū)嵅俊⑻摬俊?/p>

43、穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)測(cè)試常用的分析儀器：穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)測(cè)試常用的分析儀器： 模擬量跟蹤濾波器式分析儀；模擬量跟蹤濾波器式分析儀； 數(shù)字相關(guān)積分式分析儀。數(shù)字相關(guān)積分式分析儀。Shanghai Jiao Tong University機(jī)械阻抗測(cè)量穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)測(cè)試 79791 1力敏壓電片；力敏壓電片；2 2加速度信號(hào)輸出；加速度信號(hào)輸出； 3 3安裝面；安裝面；4 4外殼；外殼；5 5質(zhì)量塊；質(zhì)量塊；6-6-加速度敏壓電片；加速度敏壓電片；7 7力信號(hào)輸出；力信號(hào)輸出； 8 8硅橡膠密封圈；硅橡膠密封圈；9 9驅(qū)動(dòng)端面驅(qū)動(dòng)端面Shanghai Jiao Tong University機(jī)械阻抗測(cè)量瞬態(tài)激勵(lì)測(cè)

44、試 80激勵(lì)方式激勵(lì)方式：在被測(cè)對(duì)象上施加瞬態(tài)變化的力（脈沖錘）：在被測(cè)對(duì)象上施加瞬態(tài)變化的力（脈沖錘）快速正弦掃描激振快速正弦掃描激振 脈沖激振脈沖激振 Shanghai Jiao Tong University機(jī)械阻抗測(cè)量錘擊法測(cè)試原理 81磁帶記錄儀電荷放 大 器器傳遞函數(shù)分析儀脈沖錘加速度計(jì)微型計(jì)算機(jī)X-Y繪圖儀打印機(jī)去計(jì)算機(jī)中心Shanghai Jiao Tong University機(jī)械阻抗測(cè)量錘擊法的主要激振設(shè)備-脈沖錘的結(jié)構(gòu)圖 82錘頭力傳感器錘柄附加配重錘頭的材料越軟，其脈沖頻譜越窄；反之錘頭材料越硬，則脈沖頻帶越寬錘頭的材料越軟，其脈沖頻譜越窄；反之錘頭材料越硬，則脈沖頻帶

45、越寬 Shanghai Jiao Tong University機(jī)械阻抗測(cè)量隨機(jī)激勵(lì)測(cè)試 激勵(lì)方式激勵(lì)方式：用白噪聲或偽隨機(jī)信號(hào)作為信號(hào)源：用白噪聲或偽隨機(jī)信號(hào)作為信號(hào)源83自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)功率譜密度功率譜密度白噪聲白噪聲Shanghai Jiao Tong University機(jī)械阻抗測(cè)量隨機(jī)激勵(lì)測(cè)試 84優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：既具有純隨機(jī)信號(hào)的真實(shí)性，又因?yàn)橛幸欢ǖ闹芷冢杭染哂屑冸S機(jī)信號(hào)的真實(shí)性，又因?yàn)橛幸欢ǖ闹芷谛?，而在?shù)據(jù)處理中避免了統(tǒng)計(jì)誤差。性，而在數(shù)據(jù)處理中避免了統(tǒng)計(jì)誤差。自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)自功率譜密度自功率譜密度偽隨機(jī)信號(hào)偽隨機(jī)信號(hào)Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析8585 在振動(dòng)測(cè)量中，由測(cè)振傳感器接收的信號(hào)通常在振動(dòng)測(cè)量中，由測(cè)振傳感器接收的信號(hào)通常是復(fù)雜的時(shí)間函數(shù)。是復(fù)雜的時(shí)間函數(shù)。利用信號(hào)處理技術(shù)，通過(guò)傅里利用信號(hào)處理技術(shù)，通過(guò)傅里葉變換，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)加以分析的方葉變換，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)加以分析的方法就稱為頻譜分析。法就稱為頻譜分析。軸承水平振動(dòng)信號(hào)（加速度計(jì)測(cè)量振動(dòng)）軸承水平振動(dòng)信號(hào)（加速度計(jì)測(cè)量振動(dòng)）Shanghai Jiao Tong University振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析