08第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件

第八章

振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法振動(dòng)理論與測(cè)試技術(shù)

48學(xué)時(shí)

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殷祥超中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院力學(xué)與工程科學(xué)系二○一○年二月第八章

振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法振動(dòng)理論與測(cè)試技術(shù)

48學(xué)1第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法§8.1概述振動(dòng)測(cè)試的目的：振動(dòng)試驗(yàn)為設(shè)計(jì)計(jì)算與理論分析提供依據(jù)，改變產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性；振動(dòng)試驗(yàn)檢驗(yàn)產(chǎn)品的制造、裝配質(zhì)量；振動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行故障診斷和工況監(jiān)測(cè)；主要用途：(一)、振動(dòng)烈度的測(cè)量(二)、振動(dòng)機(jī)械的調(diào)試(三)、振動(dòng)參數(shù)識(shí)別(四)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法§8.1概述振動(dòng)測(cè)2§8.2振動(dòng)測(cè)試與分析的內(nèi)容和方法一、振動(dòng)測(cè)試的基本內(nèi)容：1、按結(jié)構(gòu)振動(dòng)的類型分類：（確定性振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)）（1）確定性振動(dòng)的測(cè)量和分析：（幅值域、時(shí)間域、頻率域）測(cè)量結(jié)構(gòu)振動(dòng)的各種幅值。（峰值、有效值、平均值、瞬時(shí)值）測(cè)量振動(dòng)主要諧波分量的頻率值。各諧波分量的相對(duì)幅值。各個(gè)振動(dòng)信號(hào)的相位關(guān)系。結(jié)構(gòu)振動(dòng)的阻尼系數(shù)。（2）隨機(jī)振動(dòng)的測(cè)量和分析：（概率與統(tǒng)計(jì)的方法）幅域（幅值分析）時(shí)域（相關(guān)分析）頻域（頻譜分析）均值、均方值、方差、概率密度函數(shù)、概率分布函數(shù)。自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)。自譜密度函數(shù)、互譜密度函數(shù)、傳遞函數(shù)G(S)、頻率響應(yīng)函數(shù)§8.2振動(dòng)測(cè)試與分析的內(nèi)容和方法一、振動(dòng)測(cè)試的基本內(nèi)容32、按測(cè)量與分析的目的分類：（1）、振動(dòng)量的測(cè)量測(cè)量位移、速度、加速度、振動(dòng)頻率、相位、周期、頻譜及動(dòng)應(yīng)力等。（2）、機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的測(cè)試固有頻率、振型、廣義質(zhì)量、廣義剛度、阻尼比、頻率響應(yīng)函數(shù)、機(jī)械阻抗、傳遞函數(shù)等。（3）、機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)力強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)量在振動(dòng)條件下的應(yīng)力及強(qiáng)度，檢驗(yàn)產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。（環(huán)境模擬試驗(yàn)）（4）、隨機(jī)振動(dòng)統(tǒng)計(jì)特性的測(cè)量與分析功率譜密度、幅值概率分布密度、相關(guān)函數(shù)、相干函數(shù)。（5）、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的參數(shù)識(shí)別（模態(tài)分析）確定系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)：模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度、模態(tài)振型、模態(tài)阻尼、模態(tài)頻率（6）、工況監(jiān)測(cè)與故障診斷由信號(hào)分析來判斷結(jié)構(gòu)的工況和故障。2、按測(cè)量與分析的目的分類：（1）、振動(dòng)量的測(cè)量測(cè)量位移、速43、按輸出和輸入的關(guān)系分類：輸入系統(tǒng)輸出（激勵(lì)）（固有特性）（響應(yīng)）（1）、已知輸入和系統(tǒng)，測(cè)量出系統(tǒng)的輸出（響應(yīng)）。（2）、給定輸入，測(cè)量出系統(tǒng)的響應(yīng)（輸出），求出系統(tǒng)的特性。（3）、已知系統(tǒng)的特性，測(cè)出系統(tǒng)的響應(yīng)（輸出），確定系統(tǒng)的激勵(lì)（輸入）。二、振動(dòng)測(cè)量與分析的方法1、機(jī)械測(cè)量法（低頻、大振幅）2、電測(cè)法機(jī)械量電量放大測(cè)量記錄分析3、光測(cè)法機(jī)械量光學(xué)量放大測(cè)量記錄3、按輸出和輸入的關(guān)系分類：輸入系統(tǒng)5§8.3振動(dòng)測(cè)量與分析的試驗(yàn)方案和試驗(yàn)系統(tǒng)一、試驗(yàn)方案的制定：1、確定測(cè)量對(duì)象的結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境、試件的安裝，估計(jì)試件振動(dòng)的振級(jí)。2、選用激振方法和設(shè)備。（正弦激振、隨機(jī)激振、瞬態(tài)激振）3、確定傳感器的位置和安裝方式。（測(cè)點(diǎn)的布置）4、選擇測(cè)振及分析系統(tǒng)。5、標(biāo)定和檢驗(yàn)所選儀器設(shè)備。6、繪制測(cè)試系統(tǒng)的框圖，所選儀器的型號(hào)、各測(cè)點(diǎn)與儀器連接的通道號(hào)。7、制定測(cè)試步驟，記錄方式及分析要求?！?.3振動(dòng)測(cè)量與分析的試驗(yàn)方案和試驗(yàn)系統(tǒng)一、試驗(yàn)方案的6二、測(cè)量與分析系統(tǒng)1、測(cè)振系統(tǒng)被測(cè)系統(tǒng)傳感器測(cè)振儀器記錄設(shè)備2、分析系統(tǒng)磁帶記錄儀動(dòng)態(tài)分析儀打印繪圖A/D轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)打印繪圖3、實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)振動(dòng)臺(tái)試件傳感器放大器實(shí)時(shí)分析儀A/D--計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)D/A低通濾波器功放反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)二、測(cè)量與分析系統(tǒng)1、測(cè)振系統(tǒng)被測(cè)系統(tǒng)傳感器測(cè)振儀器記錄設(shè)備74、試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)4、試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)8試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的示意圖試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的示意圖9模態(tài)分析系統(tǒng)模態(tài)分析系統(tǒng)10單點(diǎn)激勵(lì)，多點(diǎn)響應(yīng)單點(diǎn)激勵(lì)，多點(diǎn)響應(yīng)11§8.4振動(dòng)測(cè)量與信號(hào)分析的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)測(cè)量?jī)x器集成化數(shù)字分析系統(tǒng)虛擬儀器§8.5振動(dòng)測(cè)量與信號(hào)分析的工程應(yīng)用1、宇航：飛行器結(jié)構(gòu)振動(dòng)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)測(cè)與控制，聲振疲勞分析，飛行器的故障診斷。2、機(jī)械：機(jī)械振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的研究，軸承的振動(dòng)與磨損，振動(dòng)機(jī)械的設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械、機(jī)床振動(dòng)、傳動(dòng)齒輪。3、鐵路、交通：橋梁的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試。4、土木、建筑：建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性、抗震分析與設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)測(cè)樁。5、聲學(xué)：噪聲測(cè)試與分析。6、生物醫(yī)學(xué)：7、地震、爆炸：(VirtualInstrument)計(jì)算機(jī)采集測(cè)試分析儀器(ComputerAcquisitionTestAnalysisInstrument)CATAI卡泰儀器VI§8.4振動(dòng)測(cè)量與信號(hào)分析的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)測(cè)量?jī)x器集成化數(shù)12現(xiàn)代測(cè)試分析系統(tǒng)現(xiàn)代測(cè)試分析系統(tǒng)13虛擬儀器虛擬儀器1408第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件1508第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件1608第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件1708第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件1808第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件1908第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件2008第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件2108第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件2208第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件2308第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件2408第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件25動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)26激光測(cè)振儀測(cè)振儀器簡(jiǎn)介激光測(cè)振儀測(cè)振儀器簡(jiǎn)介27激振器激振器28激振器激振器29加速度傳感器加速度傳感器30速度傳感器速度傳感器31人體模型測(cè)試手持式振動(dòng)測(cè)試儀人體模型測(cè)試手持式振動(dòng)測(cè)試儀32便攜式振動(dòng)測(cè)試儀便攜式振動(dòng)測(cè)試儀33加速度校準(zhǔn)設(shè)備加速度校準(zhǔn)設(shè)備34噪聲測(cè)試設(shè)備噪聲測(cè)試設(shè)備3508第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件3608第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件37第八章

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振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法振動(dòng)理論與測(cè)試技術(shù)

48學(xué)38第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法§8.1概述振動(dòng)測(cè)試的目的：振動(dòng)試驗(yàn)為設(shè)計(jì)計(jì)算與理論分析提供依據(jù)，改變產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性；振動(dòng)試驗(yàn)檢驗(yàn)產(chǎn)品的制造、裝配質(zhì)量；振動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行故障診斷和工況監(jiān)測(cè)；主要用途：(一)、振動(dòng)烈度的測(cè)量(二)、振動(dòng)機(jī)械的調(diào)試(三)、振動(dòng)參數(shù)識(shí)別(四)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法§8.1概述振動(dòng)測(cè)39§8.2振動(dòng)測(cè)試與分析的內(nèi)容和方法一、振動(dòng)測(cè)試的基本內(nèi)容：1、按結(jié)構(gòu)振動(dòng)的類型分類：（確定性振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)）（1）確定性振動(dòng)的測(cè)量和分析：（幅值域、時(shí)間域、頻率域）測(cè)量結(jié)構(gòu)振動(dòng)的各種幅值。（峰值、有效值、平均值、瞬時(shí)值）測(cè)量振動(dòng)主要諧波分量的頻率值。各諧波分量的相對(duì)幅值。各個(gè)振動(dòng)信號(hào)的相位關(guān)系。結(jié)構(gòu)振動(dòng)的阻尼系數(shù)。（2）隨機(jī)振動(dòng)的測(cè)量和分析：（概率與統(tǒng)計(jì)的方法）幅域（幅值分析）時(shí)域（相關(guān)分析）頻域（頻譜分析）均值、均方值、方差、概率密度函數(shù)、概率分布函數(shù)。自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)。自譜密度函數(shù)、互譜密度函數(shù)、傳遞函數(shù)G(S)、頻率響應(yīng)函數(shù)§8.2振動(dòng)測(cè)試與分析的內(nèi)容和方法一、振動(dòng)測(cè)試的基本內(nèi)容402、按測(cè)量與分析的目的分類：（1）、振動(dòng)量的測(cè)量測(cè)量位移、速度、加速度、振動(dòng)頻率、相位、周期、頻譜及動(dòng)應(yīng)力等。（2）、機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的測(cè)試固有頻率、振型、廣義質(zhì)量、廣義剛度、阻尼比、頻率響應(yīng)函數(shù)、機(jī)械阻抗、傳遞函數(shù)等。（3）、機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)力強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)量在振動(dòng)條件下的應(yīng)力及強(qiáng)度，檢驗(yàn)產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。（環(huán)境模擬試驗(yàn)）（4）、隨機(jī)振動(dòng)統(tǒng)計(jì)特性的測(cè)量與分析功率譜密度、幅值概率分布密度、相關(guān)函數(shù)、相干函數(shù)。（5）、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的參數(shù)識(shí)別（模態(tài)分析）確定系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)：模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度、模態(tài)振型、模態(tài)阻尼、模態(tài)頻率（6）、工況監(jiān)測(cè)與故障診斷由信號(hào)分析來判斷結(jié)構(gòu)的工況和故障。2、按測(cè)量與分析的目的分類：（1）、振動(dòng)量的測(cè)量測(cè)量位移、速413、按輸出和輸入的關(guān)系分類：輸入系統(tǒng)輸出（激勵(lì)）（固有特性）（響應(yīng)）（1）、已知輸入和系統(tǒng)，測(cè)量出系統(tǒng)的輸出（響應(yīng)）。（2）、給定輸入，測(cè)量出系統(tǒng)的響應(yīng)（輸出），求出系統(tǒng)的特性。（3）、已知系統(tǒng)的特性，測(cè)出系統(tǒng)的響應(yīng)（輸出），確定系統(tǒng)的激勵(lì)（輸入）。二、振動(dòng)測(cè)量與分析的方法1、機(jī)械測(cè)量法（低頻、大振幅）2、電測(cè)法機(jī)械量電量放大測(cè)量記錄分析3、光測(cè)法機(jī)械量光學(xué)量放大測(cè)量記錄3、按輸出和輸入的關(guān)系分類：輸入系統(tǒng)42§8.3振動(dòng)測(cè)量與分析的試驗(yàn)方案和試驗(yàn)系統(tǒng)一、試驗(yàn)方案的制定：1、確定測(cè)量對(duì)象的結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境、試件的安裝，估計(jì)試件振動(dòng)的振級(jí)。2、選用激振方法和設(shè)備。（正弦激振、隨機(jī)激振、瞬態(tài)激振）3、確定傳感器的位置和安裝方式。（測(cè)點(diǎn)的布置）4、選擇測(cè)振及分析系統(tǒng)。5、標(biāo)定和檢驗(yàn)所選儀器設(shè)備。6、繪制測(cè)試系統(tǒng)的框圖，所選儀器的型號(hào)、各測(cè)點(diǎn)與儀器連接的通道號(hào)。7、制定測(cè)試步驟，記錄方式及分析要求。§8.3振動(dòng)測(cè)量與分析的試驗(yàn)方案和試驗(yàn)系統(tǒng)一、試驗(yàn)方案的43二、測(cè)量與分析系統(tǒng)1、測(cè)振系統(tǒng)被測(cè)系統(tǒng)傳感器測(cè)振儀器記錄設(shè)備2、分析系統(tǒng)磁帶記錄儀動(dòng)態(tài)分析儀打印繪圖A/D轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)打印繪圖3、實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)振動(dòng)臺(tái)試件傳感器放大器實(shí)時(shí)分析儀A/D--計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)D/A低通濾波器功放反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)二、測(cè)量與分析系統(tǒng)1、測(cè)振系統(tǒng)被測(cè)系統(tǒng)傳感器測(cè)振儀器記錄設(shè)備444、試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)4、試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)45試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的示意圖試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的示意圖46模態(tài)分析系統(tǒng)模態(tài)分析系統(tǒng)47單點(diǎn)激勵(lì)，多點(diǎn)響應(yīng)單點(diǎn)激勵(lì)，多點(diǎn)響應(yīng)48§8.4振動(dòng)測(cè)量與信號(hào)分析的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)測(cè)量?jī)x器集成化數(shù)字分析系統(tǒng)虛擬儀器§8.5振動(dòng)測(cè)量與信號(hào)分析的工程應(yīng)用1、宇航：飛行器結(jié)構(gòu)振動(dòng)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)測(cè)與控制，聲振疲勞分析，飛行器的故障診斷。2、機(jī)械：機(jī)械振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的研究，軸承的振動(dòng)與磨損，振動(dòng)機(jī)械的設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械、機(jī)床振動(dòng)、傳動(dòng)齒輪。3、鐵路、交通：橋梁的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試。4、土木、建筑：建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性、抗震分析與設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)測(cè)樁。5、聲學(xué)：噪聲測(cè)試與分析。6、生物醫(yī)學(xué)：7、地震、爆炸：(VirtualInstrument)計(jì)算機(jī)采集測(cè)試分析儀器(ComputerAcquisitionTestAnalysisInstrument)CATAI卡泰儀器VI§8.4振動(dòng)測(cè)量與信號(hào)分析的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)測(cè)量?jī)x器集成化數(shù)49現(xiàn)代測(cè)試分析系統(tǒng)現(xiàn)代測(cè)試分析系統(tǒng)50虛擬儀器虛擬儀器5108第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件5208第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件5308第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件5408第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件5508第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件5608第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件5708第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件5808第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件5908第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件6008第八章振動(dòng)測(cè)試與分析的任務(wù)和方法課件