一、振动测试概论.ppt

第一部分 振动测试概论 单自由度系统 振动过程的分类 自由振动 系统在去掉外加干扰力之后出现的振动。 这种振动靠弹性力、惯性力和阻尼力来维持。振动的频率就是系统的固有频率（也称自然频率）。因有阻尼力存在，振动逐渐衰减，阻尼越大，衰减越快。如果系统无阻尼存在（这只是一种理想状态，实际上是不可能的），则称这种振动为无阻尼自由振动，无阻尼自由振动是一种恒幅振动 受迫振动 在激振力持续作用下，系统被迫产生的振动 振动特征与外部激振力的大小、方向和频率有关。在简谐激振力作用下，能同时激发起以系统固有频率为振动频率的自由振动和以干扰频率为振动频率的受迫振动，其自由振动部分将逐渐衰减，乃至最终消失，这时只剩下恒幅受迫振动部分，即稳态振动响应 自激振动 机械系统由于外部能量与系统运动相耦合形成振荡激励所产生的振动。当振动停止，振荡激励随之消失。如滑动轴承油膜振荡、液压随动系统的自振等 简谐振动时间表示法 振动位移 振动速度 振动加速度 周期振动的分解 周期振动频谱图的特点 准周期振动 冲击振动过程 冲击波形 衰减振动过程 数学表达式（单自由度） 时间历程曲线 时域特征参数 振动幅值 衰减系数 有阻尼固有频率 冲击与衰减振动过程的频谱分析 频谱分析 冲击过程频谱图的特征 衰减过程频谱图的特征 衰减正弦 随机振动 时间函数不能用精确的数学关系式来描述； 不能预测它未来任何时刻的准确值； 对这种信号的每次观测结果都不同，但大量地重复试验可以看到它具有统计规律性，因而可用概率统计方法来描述和研究。 随机振动时域主要特征参数 均值 均方值 方差 自相关函数 互相关函数 随机振动的频谱分析 功率谱密度函数 自功率谱 互功率谱 相干函数 不同振动过程时域与频域描述 不同振动过程时域与频域描述 同向简谐振动合成 频率比为有理数时合振动为周期性的非简谐振动 频率接近的简谐振动合振动为拍振，拍振大多数情况下是有害的，一般要抑制或消除 方向垂直的简谐振动合成 合成图形称为利萨如图 频率相等时，图形为直线或椭圆；频率比为2时，图形为8形或∞形 振动的产生、危害与利用 振动引起失效的模式 对结构的影响 主要是变形、弯曲、产生裂纹和造成部件之间的相互撞击等。可能产生超极限应力破坏与疲劳破坏。 对工作性能的影响 主要是运动部件动作不正常、接触部件接触不良、继电器产生误动作、电子器件噪声增大、指示灯闪烁等。 对工艺性能的影响 主要是螺钉松动、连接件或焊点脱开等。 振动测量的工程应用领域 结构的动力参数测试 故障诊断 环境和可靠性试验 隔振、减振和振动控制 有关振动利用的研究 机械振动测试系统的一般组成框图 机械振动测试系统 振动的基本参数 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。 ①幅值：振动强度。它可以用不同的方法表示，如峰值、有效值、平均值等； ②频率：振动信号变化的快慢。不同频率反映了系统内不同的振源； ③相位：确定共振点、振型测量等。 振动问题 组成：激励、振动结构（系统）和响应 分类：1、已知激励和振动结构，求响应 ----系统动力响应分析 2、已知激励和响应，求系统参数 ----系统识别 3、已知系统和响应，求激励 ----载荷识别 研究振动的方法 理论分析法 实验研究 常用的振动测量方法 机械法 ----利用杠杆传动和惯性接收记录振动信号 光测法 ----将振动信号转换为光信息再进行测量 电测法 ----通过传感器将机械量转换为电量，再 对电量进行测量与分析 机械法 特点： 结构简单、可靠、直观、抗干扰小、体积大、灵敏度低、频率范围窄、不能测小振幅、对被测体有附加刚度 应用：低频、大位移、扭振 常用仪器：手持式测振仪 光测法 特点： 高精度、高灵敏度、非接触、远距离、全场 应用： 高精度测量、传感器标定、远距离测量 常用仪器： 激光多普勒单点或扫描测振仪、激光干涉仪、读数显微镜 电测法 特点： 灵敏度高、频率范围宽、动态范围大； 类型多，适用于不同测试环境和对象； 信号易于测量、记录和保存。 应用： 稳态和冲击过程测量、结构动力特性参数测量等 常用仪器： 各种传感器、激振器、测量仪与分析仪 振动测量系统的主要特性参数 灵敏度 频率范围 动态范围 横向灵敏度 相位特性 附加质量、附加刚度和环境条件 灵敏度: 传感器测量系统的输出信号与输入信号的比值（有量纲）