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27 03 2020 1 第六章 第四节振动测量及频谱分析 一 振动的基本概念 振动可分为机械振动 土木结构振动 运输工具振动 武器 爆炸引起的冲击振动等 从振动的频率范围来分 有高频振动 低频振动和超低频振动等 从振动信号的统计特征来看 可将振动分为周期振动 非周期振动以及随机振动等 27 03 2020 2 地震的巨大威力 27 03 2020 3 地震波形 27 03 2020 4 二 测振传感器分类 测振用的传感器又称拾振器 它有接触式和非接触式之分 接触式中有磁电式 电感式 压电式等 非接触式中又有电涡流式 电容式 霍尔式 光电式等 下面介绍压电式测振传感器及其应用 27 03 2020 5 三 压电式振动加速度传感器的结构及外形 横向振动测振器 纵向振动测振器 27 03 2020 6 27 03 2020 7 四 压电振动加速度传感器的性能指标 以某小型 内装IC的压电加速度传感器 为例 技术指标 灵敏度 500mV g量程 10g频率范围 4 4000Hz安装谐振点 15kHz分辨力 0 00004g重量 40g安装螺纹 M5mm线性 1 27 03 2020 8 五 压电加速度传感器的安装及使用 a 双头螺丝固定b 磁铁吸附c 胶水粘结d 手持探针式1 压电式加速度传感器2 双头螺栓3 磁钢4 粘接剂5 顶针 27 03 2020 9 六 压电振动加速度传感器在汽车中的应用 加速度传感器可以用于判断汽车的碰撞 从而使安全气囊迅速充气 从而挽救生命 还可安装在气缸的侧壁上 尽量使点火时刻接近爆震区而不发生爆震 但又能使发动机输出尽可能大的扭矩 27 03 2020 10 爆震波形 汽车发动机中的气缸点火时刻必须十分精确 如果恰当地将点火时间提前一些 即有一个提前角 就可使汽缸中汽油与空气的混合气体得到充分燃烧 使扭矩增大 排污减少 但提前角太大时 混合气体产生自燃 就会产生冲击波 发出尖锐的金属敲击声 称为爆震 可能使火花塞 活塞环熔化损坏 使缸盖 连杆 曲轴等部件过载 变形 可用压电传感器检测并控制之 27 03 2020 11 爆震测量 27 03 2020 12 七 振动的频谱分析及仪器 时域图形 测量时域图形用的是示波器 测量频域图形用频谱仪 27 03 2020 13 频谱仪 频域图形 频谱图 频谱图或频域图 它的横坐标为频率f 纵坐标可以是加速度 也可以是振幅或功率等 它反映了在频率范围之内 对应于每一个频率分量的幅值 27 03 2020 14 频谱仪外形 续 频域图 频谱图 参考深圳安泰信电子有限公司资料 27 03 2020 15 频域图形 对应于时域波形 失真的正弦波 的谱线图 27 03 2020 16 振动时域 频域图形 参考东方振动和噪声技术研究所资料 不同频率的正弦波频谱变化 27 03 2020 17 振动时域 频域图形 续 参考东方振动和噪声技术研究所资料 包含高次谐波的频谱 27 03 2020 18 基波与三次谐波的频谱 27 03 2020 19 基波与3次谐波合成的波形 27 03 2020 20 方波可分解成同频基波及3 5 7 奇次谐波 27 03 2020 21 依靠频谱分析法进行故障诊断 减速箱故障分析 a 时域波形b 频域波形 27 03 2020 22 爆破振动记录仪 打印机 27 03 2020 23 地震是引发海啸的主要原因之一 地震中断层移动导致断层间产生空洞 当海水填充这个空洞时产生巨大的海水波动 这种海水波动从深海传至浅海时 海浪陡然升到十几米高 并以每秒数百米的速度传播 海浪冲到岸上后 将造成重大破坏 海啸预警系统通过海底的振动压力传感器记录海浪变化的数据 并传送到信息浮标 由信息浮标发送到气象卫星 再从气象卫星传送到卫星地面站 海啸预警系统 27 03 2020 24 气象接收及发射天线 振动压力传感器 6000m海底 浮标 深海地沟 27 03 2020 25 27 03 2020 26 本章作业P108 2 3 27 03 2020 27 27 0