第10章机械振动的测量.ppt

1、10机械振动的测量,9.1单选题 1、 惯性式位移传感器作为滤波器来说具有（ ）特性。 (A) 低通；(B) 高通；(C)带通；(D) 带阻 2 惯性式加速度计的测振频率应（ ）其固有频率 (A) 小于；(B) 大于；(C) 接近于；(D)不一定 3、压电晶体传感器与电荷放大器连接后，放大器的输出正比于（ ）。 (A)放大器的放大倍数；(B) 放大器的反馈电阻； (C) 传感器的等效电容；(D) 传感器感生的电荷量。 4、为使信号电缆的长短不影响压电传感器的测量精度，传感器的放大电路应选用（ ）放大器。 (A) 电压；(B) 电荷；(C)功率；(D)积分,5、一压电式压力传感器的灵敏度S=50

2、pC/MPa，与灵敏度为与0.005V/pC的电荷放大器相连，放大器的输出端又与灵敏度为20mm/V的示波器相连，当输入压力为10 MPa时，示波器的读数为（ ）mm。 (A) 12.5；(B) 25；(C)2；(D)50 6、用力锤激振时，激振频率取决于（ ）。 (A) 锤头的硬度；(B) 锤头的的质量；(C)敲击的速度；(D)敲击的加速度 7、下列振动激励方式中，（ ）中都是通过信号发生器产生宽带激振信号的。 (A脉冲，随机；(B) 稳态正弦，快速正弦扫描； (C) 快速正弦扫描随机；(D)阶跃，快速正弦扫描随机,8 下列与惯性式位移传感器动态特性有关的表述中，（ ）是正确的。 (A) 要

3、求传感器的工作频率远低于固有频率 (B) 当工作频率远大于传感器固有频率并且阻尼比为0.60.7时，不能保证对多频率成分信号的不失真测试 (C) 为了准确地测量低频成分，固有频率要设计得很高 (D) 当工作频率接近于固有频率，振动的幅值与阻尼比无关 9 下列关于磁电式速度传感器的表述中，（ ）是不正确的。 (A) 相对式传感器的弹簧力要大于线圈-顶杆的惯性力 (B) 绝对式传感器的弹簧要软一些，以便扩展被测频率的下限 (C) 惯性式传感器的动态特性与压电加速度计相同 (D) 这种传感器不需要外接电源,9-2填空题 1、附加传感器质量将使被测振动系统的固有频率（降低 ）。 2、集中质量、弹簧 、

4、阻尼系统构成的惯性式传感器的工作频率应（远大于 ）其固有率应。 3、（惯性（绝对）式拾振器在测振时固定在被测设备上。 4、（电荷放大器 ）是一种前置放大器，其主要优点是灵敏度与电缆长度无关，并且下限频率较低。 5、用力锤激振时，用铜锤头比用钢锤头激发的频率范围（小 ）。 6、（电动式）激振器和电液激振器常用于接触激振场合，（电磁式 )激振器常用于非接触激振场合。,9-3简答题 1、如何校准压电加速度传感器？ 绝对法：将压电加速度传感器固定在校准振动台上进行激振，用激光干涉振动仪直接测量振动台的振幅，再和被校准拾振器的输出比较，以确定被校准拾振器的灵敏度；使用小型的、经过校准的已知振级的激振器，

5、这种装置不能全面标定频率响应曲线，但可以在现场方便地核查传感器在这给定频率点的灵敏度。 相对法：此法是将待校准的传感器和经过国家计量等部门严格校准过的传感器背靠背地(或仔细地并排地)安装在振动试验台上承受相同的振动。将两个传感器的输出进行比较，就可以计算出在该频率点待校准传感器的灵敏度。 2、压电加速度传感器的放大电路有哪些？为什么多采用电荷放大器？ 一是把电荷变成电压再放大传输即采用电压放大器；另一种是用电荷放大器直接放大电荷。荷放大器的输出电压可以认为与输入回路的电容无关。,9-4应用题 1、某车床加工外圆表面时，表面振纹主要由转动轴上齿轮的不平衡惯性力而使主轴箱振动所引起。振纹的幅值谱如

6、题图9.1a所示，主轴箱传动示意图如题图9.1b所示。传动轴I、传动轴II和主轴III上的齿轮齿数为z1=30，z2=40，z3=20，z4=50。传动轴转速nI=2000r/min。试分析哪一根轴上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响最大？为什么？,解： 传动轴轴频,轴轴频,轴轴频,因幅值最大处25Hz对应轴轴频，所以轴上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响最大,图9.1 主轴箱示意图及其频谱,a) 振纹的幅值谱,b) 传动示意图,2、某产品性能试验需要测试溢流阀的压力响应曲线（即流量阶跃变化时，溢流阀压力上升的过渡曲线）。已知，该阀为二阶系统，稳态压力10Mpa，超调量20%。阀的刚度K=64

7、00N/m，运动部分质量m=0.1kg。试： (1)计算阀的固有频率。 (2)选用一种精度高、抗振性能好、可靠性高、频率响应特性能满足上述测试要求的压力传感器。写出其名称、工作原理、量程、选用理由等。 解：阀的固有频率,量程,考虑过载选量程A=1.2A0，取A=15MPa 选应变式压力传感器，利用金属的应变效应测压力，能满足频响要求、灵敏度高、电路简单、稳定性好。,3、用压电式加速度传感器及电荷放大器测量振动，若传感器灵敏度为7pC/g，电荷放大器灵敏度为100mV/pC，试确定输入a=3g时系统的输出电压。 解：输出电压,4、若某旋转机械的工作转速为3000转/分，为分析机组的动态特性，需要

8、考虑的最高频率为工作频率的10倍，问： 1) 应选择何种类型的振动传感器，并说明原因？ 2) 在进行A/D转换时，选用的采样频率至少为多少？ 解： 工作频率,最高频率,跟据频响范围可选电涡流式位移传感器，磁电式速度传感器，压电式加速度传感器。 采样频率至少为,5、设一振动体作简谐振动,在振动频率为10Hz及10kHz时, (1) 如果它的位移幅值是1mm，求其加速度幅值。 (2) 如果加速度幅值为1g, 求其位移幅值。 解： (1) 如果它的位移幅值是1mm，求其加速度幅值。,若f=10Hz,若f=10kHz,(2) 如果加速度幅值为1g, 求其位移幅值。,若f=10Hz,若f=10kHz,6

9、、用绝对法标定某加速度计, 振动台位移峰值为 2mm, 频率为 80Hz, 测得加速度计的输出电压为 640mV, 求该加速度计的灵敏度。(50mV/(m/s2) 解：,7、惯性式位移传感器具有1Hz的固有频率, 认为是无阻尼的振动系统, 当它受到频率为2Hz的振动时, 仪表指示振幅为1.25mm, 求该振动的真实振幅是多少？(0.9375mm) 解：,8 设一振动体作简谐振动，当振动频率为10 Hz及10 kHz时： (1) 如果它的位移幅值是1 mm，求其加速度幅值。 (2) 如果加速度幅值为1 g，求其位移幅值。 解： (1) 当位移幅值为1 mm，加速度幅值 m=2xm=42f2xm=

10、39.4810-3f2 当f=10 Hz， m=39.4810-31023.95m/s2 当f=10 kHz， m=39.4810-31083.95106m/s2 (2) 加速度幅值 m=2xm=42f2xm=39.48 xmf2 于是，位移幅值 xm=m/(39.48f2)=9.8/(39.48f2)=0.2462/f2 当f=10 Hz， xm=0.2462/f2=2.46mm 当f=10 kHz， xm=0.246210-9/f2m=2.4610-6mm,9 一个由压电晶体构成的力传感器，其固有频率fn=37 kHz，阻尼比=0.01，电容Ca=100pF，电荷灵敏度D=2pCN1。测量

11、时，连接电缆很短，可以忽略电缆的电容和电阻；负载为纯电阻，电阻值R=10M，测量电路如图(a)所示。 (1)根据以上数据，试确定该系统的传递函数和频率响应特性。加长连接电缆对测量系统的灵敏度有何影响？ (2)如果在以上测量系电路中增加电荷放大器，其反馈电容CF=1000 pF，反馈电阻RF=100M，如图(b)所示。试确定该系统的传递函数和频率响应特性。与(1)比较，增加电荷放大器的测量系统有何优点？,解： (1) 由受迫振动的力学模型，输入力F与压电晶体的变形量x之间的传递函数为,压电晶体因变形产生的电流,两边取拉氏变换，有,如图(a)所示，可以列出电流等式：,两边取拉氏变换，有,其中 C=Ca+Cc 压电力传感器总的传递函数,其中 时间常数=RC=1010610010-12=10-3；电荷灵敏度D=q/f=K/k；固有圆频率n=2fn=23.1437103=2.32105 rad/s 代入数值，有,相频特性,于是，幅频特性,因为系统的静态灵敏度A(0)=D/C，所以会受到电缆