2016年《振动测试实验》综合练习题

1、2016 年振动测试实验综合练习题1、 关于振动传感器，请回答以下问题：1）振动传感器主要有哪些类型？哪种传感器目前使用最广泛？答：根据被测振动运动是位移、速度还是加速度，可以将振动传感器分为位移传感器、速度传感器和加速度传感器三类；从力学原理上，振动传感器又可以分为绝对式传感器和相对式传感器两类； 从电学原理上， 根据所采用的将力学量转变为电学量的传感器敏感元件的性质，振动传感器又可分为电感型、电动型、涡流型、压电型和电阻型等诸多类型。其中使用最广泛的传感器是绝对式压电加速度传感器。2） 加速度传感器安装方式有哪些？对于飞机空中振动环境测试， 你认为哪几种安装方式较合适？答：加速度传感器安装

2、方式有刚螺栓连接、胶合螺栓、石腊粘接、双面胶带和永久磁铁。对于飞机空中振动环境测试，胶合螺栓的安装方式较合适。3）加速度传感器和力传感器的主要技术指标？答：加速度传感器和力传感器的主要技术指标有灵敏度、频率响应特性、动态范围、横向灵敏度和幅值线性度。4）一般振动数据采集设备最大输入电压为10 伏。测量一结构加速度响应，加速度最大值预估约为20g,现有加速度传感器甲（灵敏度：50mv/g）、乙（灵敏度：500mv/g）各一只，选用哪一个传感器？请说明理由。答：选用加速度传感器乙。因为数据采集设备的最大输入电压为 10 伏，加速度传感器甲的最大测量加速度为 200g， 离预估的加速度太大， 而加速

3、度传感器乙的最大测量加速度为 20g, 与预估的加速度符合。2、关于激振器，请回答以下问题：1）常用的激振器安装方式有哪两种？两种安装方式的分别有何技术要求？答：常用的激振器安装方式有刚性支承和柔性悬挂两种。刚性支承安装要求垂直向、横向、纵向支承刚度足够大，即支承系统的最低阶固有频率要大于试验件最高阶固有频率。柔性悬挂安装要求垂直向、横向、纵向支承刚度足够小，即支承系统的最低阶固有频率要小于试验件最高阶固有频率。2）用一台激振器做模态试验时，激振位置如何选择？答：选择合适的激振点和测量点。要求激振点在主受力构件上，且不能在节线或节点上3）绘出激振器安装示意图，详述激振器安装过程和重点注意事项

4、答：（1）安装示意图如下（2）激振器安装过程：选择安装方式（刚性支撑或柔性悬挂）。顶杆旋入激振器。力传感器旋入试验件（使顶杆、力传感器轴线与激振器轴线一致）（3）注意事项：使顶杆、力传感器轴线与激振器轴线一致。旋转顶杆，使其自然旋入力传感器螺孔内。严禁拉压激振器动圈。拎紧顶杆，使顶杆、力传感与激振器之间紧固3、关于动态信号分析仪，请回答以下问题：1）动态信号分析仪的基本组成？每个输入通道由哪些基本硬件组成？答：动态信号分析仪的基本组成有：传感器适调器、抗混滤波器、程控放大器、采样保持器、A/D变换器、DSP FPR信号源（D/A ）、CPU RAM控制软件、计算分析软件。一个完整的单通道动态数

5、据采集系统由抗混滤波器、采样保持器、程控放大器、A/D变换器构成。2）抗混滤波器和程控放大器的作用？答：经抗混滤波器滤波，信号截止频率被限制在0fc （2fc fs ）范围，从而防止频率混叠及由此产生的误差。经程控放大器放大，信号幅值接近A/D 转换器的满量程，从而可以充分利用 A/D 转换器的动态范围。3）动态信号分析仪的哪个参数与抗混滤波器关联？哪个参数与程控放大器关联？答：抗混滤波器与动态信号分析仪的采样频率关联；程控放大器与动态信号分析仪的输入电 压信号有关。4）使用动态信号分析仪测试频响函数，分别用激振器随机信号激振和力锤激振。请说明动态信号分析仪设置的参数有哪些不同之处？答：量程不

6、同：随机信号激振使用自动量程，力锤激振使用固定量程。窗函数不同：随机信号激振使用 Hanning 窗，力锤激振使用力和指数窗。信号源不同：随机信号激振是随机信号源，力锤激振无信号源，用力锤敲击。触发不同：随机信号激振是自由触发，力锤激振是力锤触发。4、测量一简单试件固有频率，试件的质量约为200克，其前3阶固有频率估算值在36Hz至108Hz问。现有20Kg激振器一台，小力锤一把，有两种型号加速度传感器，传感器甲质量为 4 克，传感器乙质量为 25 克。请选择其中较合适的激振设备与传感器，并说明理由。答：选择20Kg激振器和加速度传感器甲（4g）比较合适。因为激振器能够提供一定激振力的 频率范

7、围，题中频率估算值在36Hz至108Hz问，所以选用20Kg激振器；加速度传感器的质量相对于被测对象的质量， 越小越好。 一般而言， 要求小于 1/10 。 题中所测试件质量为 200g, 所选加速度传感器的质量要小于 20g, 传感器甲为 4g, 符合要求。5、关于传感器校准，请回答以下问题： 1）绘出比较法校准系统原理图，简述比较法校准加速度传感器频率响应特性的过程；答：比较法校准系统原理图，如下图所示校准传感器频率响应特性过程：采用比较法对测量用工作传感器进行校准，将被校传感器安 装在标准传感器的上面，下方是激振器，然后将传感器接适调器显示被校传感器的电压值， 通过被较传感器（即工作传感

8、器）与标准传感器进行比较从而到达校准的目的。2）若标准加速度传感器的灵敏度为 100.6mv/g,输出电压U0为200.8mv,被校传感器输出电 压Ui为126.2 mv,被校加速度传感器的灵敏度是多少？答：被校传感器输出电压 Ui = 126.2 mv,标准系统的输出为Uo = 200.8 mv,已知标准系统的 灵敏度为So= 100.6 mv/g,那么被校准传感器的灵敏度为 Si=（Ui/Uo） So,即Si= （126.2/200.8） *100.6=63.2 mv/g03）用重力法校准力传感器，需要哪些设备和装置（可用示意图说明）？简述校准过程。答：如下图所示校准过程:如下图所示加速度

9、也达器激振器功率放火器如下图所示加透搜传标器SOLLTCC3567U动态篇能分析僮3）详述试验过程；答：试验件仿真：试验模态分析可以在机械、结构的运行现场进行，也可以在实验室进行。在实验室条件，必须使用机械、结构试件的状态（包括边界条件）与真实情况尽量相符合，这就是所谓的试验件状态仿真；激振器和传感器的布置：首先根据试验分析要求选定激振和测量点的坐标。对于空间结构 试件，往往需要测量一个点的三个方向，这时选用三轴振动传感器。安装传感器时，应该按 照试验分析频率范围，选用固定方式；频响函数测试：包括振动响应与激振力的测量和校准，数据采集与信号分析及频率响应估计等环节。校准结果对于结果的精度有很大

10、影响；模态参数识别：可分为单模态和多模态分析两种情况，多模态识别的方式有两种，即单个频率响应函数拟合和多个频率响应函数拟合；试验结果显示和输出：将各阶模态频率、阻尼比和振型制作成表格形式输出，注意到模态 参数不仅是系统动态特性在频域的描述，也是空间域的描述。4）频响函数检验方法及概念？答：频响函数检验方法：相干性检验：经典的相干函数检验一般只适用于经典的频率响应估计方法，即Hi估计；互易性检验：在正式试验模态分析开始之前，可选测某点（i）的 频率响应（设激振点坐标为 j） Hij（。），然后将激振点与测量点互换，再测量这时的频率响应 Hji（缶）,检查两者是否一致；重复性检验：在试验开始及结束时，测量同一坐标的频率响应， 检查二者是否一致，主要用来检验试验件与测试系统的状态是否变化。