振动与测量课件

1、第八章 振动的测量第一节 概述一、机械的振动是工程技术和日常生活常见的现象。 在大多数的情况下，机械振动是有害的。振动常常破坏机械的正常工作，振动的动载荷使机械加快失效，降低机械设备的使用寿命身甚至导致损坏造成事故。振动也有可以被利用的一方面，如运输、捣固、清洗、脱水等。 二、机械运转中的振动及其产生的噪声，一般都具有相同的频率组成。 虽然两者传输方式以及各自的频率成分之间的强度比例都不一样，但它们的频谱都在某中程度上反映机器运行状况，均可作为监测工况、评价运转质量时的测试参数。三、振动测试在生产和科研的许多方面都占有重要地位。四、振动测试大致可分为两类： 与信号的分类类似，机械振动根据振动规

2、律可以分成两大类：稳态振动和随机振动，如图8.1所示。振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数，称为振动三要素。只要测定这三个要素，也就决定了整个振动运动。五、质量块受力引起的受迫振动 如图所示的单自由度系统，其质量块m在外力 f(t)作用下的运动方程为： 求系统频率响应H()和幅频特性A()、相 频特性 如下：位移共振频率、速度共振频率和相位共振的定义 通常把频幅曲线上幅值比最大处的频率称为位移共振频率。 当 ，故 常作为 的估计值。 若输入为力,输出为振动速度时,则系统幅频特性最大处的 频率称为速度共振频率.(速度共振频率始终和固有频率相等) 从相频曲线上可看到,不管系统的阻尼比是多少,

3、在(/ n)=1 时位移始终落后于激振力90度,这被称为相位共振*小结：在激振频率远小于固有频率时,输出位移随激振 频率的变化非常小; 当激振频率大于固有频率时输出位移为零,质量块 近于静止; 当激振频率接近固有频率时,系统的响应特性取决于 系统阻尼,并随频率的变化而剧烈的变化. 六、由基础运动引起的受迫振动 设基础的绝对位移Z1，质量块m的绝对位移为Z0如图示： 若考察m的相对运动而上式可写为： 可以求出频率响应函数H()幅频特性A()和 相频特性()。 振动测量方法按振动信号转换后的形式可分为：电测法、机械法、 光学法。原理见上表：第二节 振动的测量方法及测振传感器名称原理优缺点电测法将被

4、测件的振动量转化成电量,而后用电量测试仪测量灵敏度高，频率范围、动态范围、和线形范围宽。便于分析。易受电磁干扰。目前应用最广。机械法利用光杠杆原理、读数显微镜、光波干涉原理、激光多普效应和光纤等测量抗干扰能力强，频率范围、动态范围、和线形范围窄。测试时会给试件产生一定的负载效应，影响测试结果。主要用于低频大振幅振动及扭振的测量。光学法利用光杠杆原理、读数显微镜、光波干涉原理、激光多普效应和光纤等测量不受电磁干扰，测量精度高，适用于对质量和体积小、不易安装传感器的试件作非接触测量。在精密测量和传感器、测振仪的校准、定度中用的较多。1、惯性式传感器 图中z1(t),z0(t),z01(t)分别表示

5、壳体绝对位移、质块的绝对位移和壳体与 质块的相对位移。测试时，壳体和被测物体联接（用胶接或机械方法），使壳体与被测物体之间无相对的振动，则被测物体的振 动也即拾振器的输入。拾振器内质块对壳体的相对位移量是图8.12力学模型的输出，经变换元件转换为电信号，用以描述被测物体的绝对振动量。 一、几种常用的传感器3、压电式加速度传感器压电式加速度计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。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。S是弹簧，M是质块，B是基座，P是压电元件，R是夹持环 二、振动测量系统振动位移、振动速度和振动加速度三者的幅值之间的关系与频率有关，所以，在低频振动场合，加速度的幅值不大；在高频振动场合，加速度幅值较大。图8.21为考虑到三类传感器及其后续仪器的特性，并根据振动频率范围而推荐选用振动量测量的范围。 振动量测量通常有以下几种系统： 1、正弦测量系统 正弦测量系统适用于按简谐振动规律的系统。对机电产品进行动态性能测试及环境考验时，也都是用正