测试技术振动测试PPT学习教案

1、会计学1测试技术振动测试测试技术振动测试按测振参数分按测振参数分：位移、速度、加速度传感器；按参考坐标分按参考坐标分：相对式、绝对式(惯性式）传感器；按变换原理分按变换原理分：磁电式、压电式、电阻应变式、电感式、电容式、光学式；按传感器与被测物关系分按传感器与被测物关系分：接触式、非接触式传感器 拾取振动信息的装置通常称拾振器，传感器是其核心组成部分。机械振动测试方法：8.1 测振传感器第1页/共44页第2页/共44页测杆跟随条件： 弹簧恢复力所产生的加速度大于被测振动件的加速度mmmxxmxxaamxkmF2n22maxmax)(k 对简谐振动 如果在使用中弹簧的压缩量不够大，或者被测物体的

2、振动频率过高不能满足上述跟随条件，顶杆与敲测物体就会发生撞击。因此相对式传感器只能在一定的频率和振幅范围内工作。相对式传感器第3页/共44页)()()()(22tftkydttdycdttydmnnjkH21/1)(2222241/1)(nnkA212arctan)(nn第4页/共44页Z01(y)H(w)Z1(x)幅频曲线第5页/共44页 )(41)(22222AAnnn2)(1)(2arctan)(nnnnnjH21)/()(22第6页/共44页222220041nnnxytxxcos07 . 06 . 0531nn一般取第7页/共44页第8页/共44页x y 2222200)(4)(1)

3、(nnnxy7 . 06 . 01n第9页/共44页22222200)(4)(11nnnxyx y200 xy222220204)(11nnnxy7 .06 .031511）（一般取：nn理论上下限频率为零第10页/共44页ammmatntnmmm第11页/共44页2、4不动不动 1、5动动2 2、5 5不动不动 1 1、4 4动动常用常用8.2 典型测振传感器第12页/共44页线圈作为质量块的组成部分，在磁场中运动时，其输出电压与线圈切割磁力线的速度成正比。由基础运动所引起的受迫振动，当n时，质量块在绝对空间中近乎静止，从而被测物（它和壳体固接）与质量块的相对位移、相对速度就分别近似其绝对位

4、移和绝对速度。 惯性式速度传感器工作原理第13页/共44页用来测量振动系统中两部件之间的相对振动速度，壳体固定于一部件上，而顶杆与另一部件相连接，使传感器内部线圈与磁钢产生相对运动，发出相应的电动势来。 第14页/共44页（1 1）压电式加速度计的结构）压电式加速度计的结构 l 压电式加速度传感器又称压电加速度计。属于惯性式传感器。它是利用某些物质如石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。l 由于压电式传感器的输出电信号是微弱的电荷，而且传感器本身有很大内阻，故输出能量甚微，这给后接电路带来一定

5、困难。通常把传感器信号先输到高输入阻抗的前置放大器。经过阻抗变换以后，可用于一般的放大、检测电路将信号输给指示仪表或记录器。l 目前，制造厂家已有把压电式加速度传感器与前置放大器集成在一起，方便了使用，降低了成本。 第15页/共44页a)中央安装压缩型b)环形剪切型c)三角剪切形压电式加速度计的结构第16页/共44页加速度计的使用上限频率取决于共振频率。加速度计不同固定方法，其共振频率不同。钢螺栓固定法31kHz，云母垫片28kHz，涂簿蜡层29kHz，手持法2kHz，永久磁铁固定法7kHz。第17页/共44页压电加速度计属发电型传感器，可把它看成电压源或电荷源，故灵敏度有电压灵敏度和电荷灵敏

6、度两种表示方法。压电加速度计属发电型传感器，可把它看成电压源或电荷源，故灵敏度有电压灵敏度和电荷灵敏度两种表示方法。前者是加速度计输出电荷与所承受加速度之比；后者是加速度计输出电压（前者是加速度计输出电荷与所承受加速度之比；后者是加速度计输出电压（mVmV）与所承受加速度之比。）与所承受加速度之比。式式 中：中： q加速度计产生的电荷加速度计产生的电荷(-微微 微微 库库 仑仑); a加速度计所受加速度加速度计所受加速度; ea加速度计的开路电压加速度计的开路电压(mV);几乎所有测振仪器都用几乎所有测振仪器都用g g作为加速度单位。作为加速度单位。 aesaqsaua第18页/共44页 对给

7、定的压电材料而言，灵敏度随质量块的增大或压电元件的增多而增大。一般来说，加速度计尺寸越大 ，其固有频率越低。因此选用加速度计时应当权衡灵敏度和结构尺寸、附加质量的影响和频率响应特性之间的利弊。 横向灵敏度:压电晶体加速度计的横向灵敏度表示它对横向（垂直于加速度计轴线）振动的敏感程度，横向灵敏度常以主灵敏度（即加速度计的电压灵敏度或电荷灵敏度）的百分比表示。一般在壳体上用小红点标出最小横向灵敏度方向，一个优良的加速度计的横向灵敏度应小于主灵敏度的3。因此，压电式加速度计在测试时具有明显的方向性。压电式加速度计的影响因素第19页/共44页振动参数：表示振动特性的量值。振动位移（振幅）、速度、加速度

8、、频率、衰减系数（阻尼）、相位、固有频率、振型、激振力、动应力等。第20页/共44页速速 度度sin()cos()2dxvAtAtdt 2468101214-1-0.50.51vt xa)tcos(Ax 位位 移移振动方程振动方程加速度加速度22cos()cos()dvaAtAtdt 第21页/共44页第22页/共44页电压测量系统电压测量系统（1）、压电式加速度传感器测量系统）、压电式加速度传感器测量系统 压压 电电 式式加速度传感器加速度传感器阻抗变换器阻抗变换器积分放大器积分放大器测振仪测振仪电荷放大器电荷放大器毫伏表毫伏表记录仪表记录仪表电荷测量系统电荷测量系统（2）、电动式速度传感器

9、测量系统）、电动式速度传感器测量系统 电电 动动 式式速度传感器速度传感器微积分放大器微积分放大器电电 压压 表表测测 振振 仪仪（3）、涡流式位移传感器测量系统）、涡流式位移传感器测量系统 涡涡 流流 式式位移传感器位移传感器振荡器振荡器高频放大器高频放大器鉴频器鉴频器功率放大器功率放大器 输输 出出位移指示位移指示交流放大器交流放大器检波器检波器振动指示振动指示第23页/共44页第24页/共44页第25页/共44页1)、李沙育图形法振动物体传感器测量放大器示波器Y轴输入X轴输入信号发生器第26页/共44页第27页/共44页利用时标信号确定振动物体的频率振动物体传感器测量放大器光线振子示波器

10、时标信号：1秒、秒、秒秒秒（6T）秒01. 0106T秒601THz601Tf第28页/共44页第29页/共44页mm/s250v时标时标秒1 . 05T量出量出mm735TLs292. 0mm/s250mm735T周期：周期：s0584. 05292. 0T频率：频率：Hz1 .170584. 011Tf出纸速度由示波器面板读出，出纸速度由示波器面板读出，也可以由时标线之间的长度计算得出。也可以由时标线之间的长度计算得出。秒1 . 0出纸速度：出纸速度：tlvt时标时标时标长度时标长度如果取如果取 n 个波形，量出长度个波形，量出长度nL则频率计算公式为：则频率计算公式为：nLvnf第30页

11、/共44页（数字频率计数器测频法）振动物体传感器测量放大器放大整形主控闸门计数器显示器石英晶体振 荡 器整 形分频器门时选择主控电路数字频率计数器第31页/共44页1)、李沙育图形法振动物体传感器测量放大器示波器Y轴输入X轴输入信号发生器maxy1y)sin(11xAx)sin(22yAyyxmax112arcsinyy)(sin)cos(212212212221AyAxAyAx当：0 x)sin(122 Ay即：max112arcsinyy第32页/共44页振动物体传感器测量放大器光线振子示波器用光线振子示波器记录两个振动信号的波形1、360abac2、1222hAarctg第33页/共44

12、页（相位差计测量法）模拟式相位计数字式相位计第34页/共44页1)、共振法位移共振：221n221n速度共振：1nn加速度共振：2211n221n小阻尼情况：11212共振频率：n系统的固有频率第35页/共44页试件激振器信号发生器功率放大器传感器测 振 仪示 波 器频 率 计恒压恒流采用扫频试验，测量系统的各阶固有频率。可测频率范围，由激振器的使用频率范围决定。第36页/共44页1)、共振法 小阻尼情况：1共振频率：n系统的固有频率2)、敲击法（自由振动法）试件传感器测 振 仪光线振子示波器示波器Y轴输入X轴输入信号发生器第37页/共44页1）、自由振动法小阻尼情况：)sin()(tAetx

13、dtn21nd2112lnlndniiTAA12取：NiiAANln1ln2第38页/共44页试件激振器信号发生器功率放大器传感器测 振 仪示 波 器频 率 计恒压恒流光线振子示波器关闭功率放大器的增益，系统作自由衰减振动。记录衰减振动波形调节激振频率，使系统在某一阶主振型下振动，记录该阶主振型的衰减振动曲线。第39页/共44页2220)2()1 (1BB小阻尼情况下：1品质因子：21Q1212半功率点222)2()1 (12212Q解出：22212)21 (12121 121nn)1 ( )1 (21212n212系统的带宽nn2212 测出系统的幅频特性曲线，采用半功率点法求出系统的相对阻尼比。第40页/共44页2)1 (1)(2jH222224)1 (1)(ReH22224)1 (2)(ImH实部实部虚部虚部第41页/共44页分量法求固有频率和阻尼比在在 处，即处，即 处，实部为零；处，实部为零；虚部虚部 为为 ，接近极小值。因此，