測試技術(shù)基礎(chǔ)第六章-振動的測試

振動的測試概述單自由度系統(tǒng)的受迫振動振動的激勵激振器振動測量方法和常用傳感器振動的分析方法與儀器測振裝置的校準(zhǔn)機械系統(tǒng)動參數(shù)的估計振動的測試概述機械的振動是工程技術(shù)和日常生活常見的現(xiàn)象振動的危害機械振動的利用振動信號在設(shè)備運行狀態(tài)檢測和故障診斷方面的應(yīng)用

振動的危害

振動常常破壞機械的正常工作，振動的動載荷使機械加快失效，降低機械設(shè)備的使用壽命甚至導(dǎo)致?lián)p壞造成事故。在大多數(shù)的情況下，機械振動是有害的。精密量儀與精密機床設(shè)備應(yīng)隔絕通過基礎(chǔ)傳來的振動機械振動的利用

主要體現(xiàn)在振動機械上，通過合理設(shè)計，達到能耗少、效率高的特點，如運輸、夯實、搗固、清洗、脫水、時效、破碎等。振動信號在設(shè)備運行狀態(tài)檢測和

故障診斷方面的應(yīng)用

機械運轉(zhuǎn)中的振動及其產(chǎn)生的噪聲，一般都具有相同的頻率組成。雖然兩者傳輸方式以及各自的頻率成分之間的強度比例都不一樣，但它們的頻譜都在某種程度上反映機器運行狀況，均可作為監(jiān)測工況、評價運轉(zhuǎn)質(zhì)量時的測試參數(shù)。振動的測試概述(2)振動測試在生產(chǎn)和科研的許多方面都占有重要地位機械設(shè)備的性能分析、運行過程的監(jiān)測、診斷、對工作環(huán)境的控制等應(yīng)用實例車身模態(tài)分析（多輸入多輸出）在意大利AIENIA測試的機身結(jié)構(gòu)（8個激振器和896個傳感器）振動的測試概述(3)振動測試大致可分為兩類

1.測量設(shè)備和結(jié)構(gòu)所存在的振動。

2.對設(shè)備或結(jié)構(gòu)施加某種激勵，使其產(chǎn)生振動，然后測量其振動；此類振動測試的目的是研究設(shè)備或結(jié)構(gòu)的力學(xué)動態(tài)特性。

提醒注意:

對振動進行測量，有時只需測出被測對象某些點的位移或速度、加速度和振動頻率。有時則需要對所測的信號作進一步的分析和處理，如譜分析、相關(guān)分析等，進而確定對象的固有頻率、阻尼比、剛度、振型等振動參數(shù)。求出被測對象的頻率響應(yīng)特性，或?qū)ふ艺裨?，并為采取有效對策提供依?jù)。常見的振動測量系統(tǒng)1常見的振動測量系統(tǒng)2常見的振動測量系統(tǒng)3常見的振動測量系統(tǒng)4振動的測試概述單自由度系統(tǒng)的受迫振動振動的激勵激振器振動測量方法和常用傳感器振動的分析方法與儀器測振裝置的校準(zhǔn)機械系統(tǒng)動參數(shù)的估計單由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力引起的的受迫振動運動微分方程頻率響應(yīng)、幅頻特性、相頻特性位移共振頻率、速度共振頻率和相位共振

通常把幅頻曲線上幅值比最大處的頻率稱為位移共振頻率ωr；位移共振頻率隨阻尼的減小而向ωn靠近。在小阻尼時，ωr很接近ωn，故常采用ωr來代替ωn；從相頻曲線上可看到,不管系統(tǒng)的阻尼比是多少,在(ω/ωn)=1時位移始終落后于激振力90O,這被稱為相位共振。

小結(jié)：

⑴在激振頻率遠小于固有頻率時,輸出位移隨激振頻率的變化非常??；⑵當(dāng)激振頻率大于固有頻率時，輸出位移為零,質(zhì)量塊近于靜止；⑶當(dāng)激振頻率接近固有頻率時,系統(tǒng)的響應(yīng)特性取決于系統(tǒng)阻尼,并隨頻率的變化而劇烈的變化。單由度系統(tǒng)由基礎(chǔ)運動引起的受迫振動質(zhì)量塊絕對運動方程質(zhì)量塊相對運動方程頻率響應(yīng)幅頻特性相頻特性小結(jié)

當(dāng)激振頻率遠小于系統(tǒng)固有頻率時質(zhì)量塊相對基礎(chǔ)的振動為0，也就是質(zhì)量塊幾乎隨著基礎(chǔ)一起振動；而當(dāng)激振頻率遠遠高于固有頻率時，A(ω)接近1，說明質(zhì)量塊和殼體的相對運動（輸出）和基礎(chǔ)的振動（輸入）近似相等。從而表明質(zhì)量塊在慣性坐標(biāo)系中幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)。

這種現(xiàn)象被廣泛用于測振儀器中振動的測試概述單自由度系統(tǒng)的受迫振動振動的激勵激振器振動測量方法和常用傳感器振動的分析方法與儀器測振裝置的校準(zhǔn)機械系統(tǒng)動參數(shù)的估計9-1設(shè)有單自由度振動系統(tǒng)、其活動質(zhì)量塊為0.44kg，彈簧剛度為52.5*104N/m，阻尼比ζ=0.068，求此系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù)，固有頻率以及質(zhì)量塊受周期力激勵下其位移共振頻率、速度共振頻率。9-5用磁電式速度傳感器測頻率為30Hz的振動，傳感器阻尼比ζ=0.7，固有頻率fn=15Hz，求振幅測量誤差是多少？脈沖激勵-----力錘脈沖錘結(jié)構(gòu)與激振力頻譜振動的測試概述單自由度系統(tǒng)的受迫振動振動的激勵激振器振動測量方法和常用傳感器振動的分析方法與儀器測振裝置的校準(zhǔn)機械系統(tǒng)動參數(shù)的估計激振器定義激振器是對試件施加某種預(yù)定要求的激振力，激起試件振動的裝置。作用在要求頻率范圍內(nèi)提供波形良好、幅值足夠和穩(wěn)定的交變力常用的激振器

電動式、電磁式、電液式。

電動式激振器

電動式激振器按其磁場的形成又分為永磁式（小型激振器）和勵磁式（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力一般最好使頂桿通過一只力傳感器去激勵試件，以便精確測出激振力的大小和相位。電動式激振器的應(yīng)用電動式激振器的應(yīng)用車身模態(tài)分析（多輸入多輸出）振動的測試概述單自由度系統(tǒng)的受迫振動振動的激勵激振器振動測量方法和常用傳感器振動的分析方法與儀器測振裝置的校準(zhǔn)機械系統(tǒng)動參數(shù)的估計振動的測量方法及測振傳感器振動測量方法按振動信號轉(zhuǎn)換后的形式可分為：名稱原理優(yōu)缺點電測法將被測件的振動量轉(zhuǎn)化成電量,而后用電量測試儀測量靈敏度高，頻率范圍、動態(tài)范圍、和線性范圍寬。便于分析和遙測。易受電磁干擾。目前應(yīng)用最廣。機械法利用杠桿原理將振動量放大后直接記錄下來抗干擾能力強，頻率范圍、動態(tài)范圍、和線形范圍窄。測試時會給試件產(chǎn)生一定的負載效應(yīng)，影響測試結(jié)果。主要用于低頻大振幅振動及扭振的測量。光學(xué)法利用光杠桿原理、讀數(shù)顯微鏡、光波干涉原理、激光多普勒效應(yīng)和光纖等進行測量不受電磁干擾，測量精度高，適用于對質(zhì)量和體積小、不易安裝傳感器的試件作非接觸測量。在精密測量和傳感器、測振儀的校準(zhǔn)、定度中用的較多。

按測振時拾振器是否與被測件接觸可將拾振器分為：接觸式和非接觸式按所測的振動性質(zhì)可將拾振器分為：絕對式和相對式拾振器絕對式拾振器的輸出描述被測物體的絕對振動相對式拾振器的輸出描述被測物體之間的的相對振動使用時殼體固定在被測物體上內(nèi)部利用彈簧—質(zhì)量系統(tǒng)感受振動。也被稱為慣性拾振器使用時其殼體和測桿分別和不同的測件聯(lián)系常用傳感器渦流位移傳感器電容傳感器磁電式速度計壓電式加速度計阻抗頭渦流位移傳感器渦流位移傳感器電容傳感器

非接觸式電容傳感器常用于位移測量中。接觸式的電容傳感器常用于振動測量。該類型信號的信號轉(zhuǎn)換放大電路主要采用頻率調(diào)制型（增大電路的靈敏度和可靠性）。工作頻率范圍0Hz—300Hz,實現(xiàn)超低頻測量；連接方式為螺栓或粘接；其性能為低噪聲，分辨率達0.1mg。

磁電式絕對速度計磁電式相對速度計常用壓電傳感器1壓電式加速度計中心壓縮型

高的共振頻率，基座變形影