机械工程测试第八章振动测试分析.ppt

第八章 振动测试 8.1 测振传感器 8.2 典型测振传感器 8.3 振动测量与试验 8.4 振动试验装置简介 机械振动测试方法： 机械方法: 振动频率低、振幅大、精度不高。 光学方法: 精密测量和振动传感器的标定 电测方法: 应用范围最广 相对式、绝对式传感器 相对式传感器是以空间某一固定点作为参考点，测量物体上的某点对参考点的相对位移或速度。 绝对式传感器是以大地为参考基准，即以惯性空间为基准测量振动物体相对于大地的绝对振动，又称惯性式传感器。 绝对式(惯性式)测振传感器 惯性式测振传感器原理 惯性传感器是二阶测试系统。其频率响应函数为： 幅频特性 (即为输出信号与输入信号的幅值比) 为： 相频特性表达式为 惯性位移传感器的正确响应条件： 当测试系统输入为 , 其响应的稳态输出可写为： 可见正确响应条件： 理论上上限频率无限 惯性式速度传感器的正确响应条件 当惯性传感器的输入为 ,输出为 时,称为速度传感器。对于速度传感器,可将式(A)的分子和分母同乘被测振动频率,得 惯性速度传感器与惯性位移传感器有着相同的幅频特性和相频特性。 正确响应条件： 理论上上限频率无限 惯性加速度传感器的正确响应条件 加速度传感器的输入是 ,输出是 。由式(A)得： 若 为一常数,则传感器质量元件相对壳体的位移与被测振动加速度成正比。为便于分析幅频特性,将式改写： 正确响应条件 惯性式测振传感器的质量 测振时拾振器将固定在被测物上，其质量将成为被测振动系统的附加质量。 拾振器的质量造成被测系统加速度和固有频率的变化可用下式来估计： 只有当mtm时，mt的影响才可忽略。 8.2.1. 磁电式速度传感器 磁电式绝对速度传感器为惯性式速度传感器 工作原理：当有一线圈在穿过其磁通发生变化时，会产生感应电动势，电动势的输出与线圈的运动速度成正比。 结构如图: 8.3 振动测量与试验 振动量测量系统 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，也都是用正弦测量系统测量其响应。正弦测量系统的优点在于测量比较精确，因而也最为常用。 应用正弦测量系统，除了测量振幅外，有时还要求测量振幅对于激励力的相位差，以及观察振动波形的畸变情况。典型的正弦测量系统如图所示。 2 . 简谐振动频率的测量 李沙育图形 2)、录波比较法 光线振子示波器结构简图 出纸速度 3)、直读法 3. 相位差的测量 2)、录波比较法 3)、直读法 4 机械系统固有频率的测量 共振法测量固有频率的测量系统 5 阻尼的测量 自由振动法测量系统的阻尼 2）、半功率点法 3）分量法求固有频率和阻尼比 受迫振动的频率响应函数为： 时标 5T 量出 周期： 频率： 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。 出纸速度： 时标 时标长度 如果取 n 个波形，量出长度 则频率计算公式为： （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 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 当： 即： 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、 2、 （相位差计测量法） 模拟式相位计 数字式相位计 1)、共振法 位移共振： 速度共振： 加速度共振： 小阻尼情况： 共振频率： 系统的固有频率 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。 1)、共振法 小阻尼情况： 共振频率： 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 1）、自由振动法 小阻尼情况： 取： 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。 小阻尼情况下： 品质因子： 半功率点 解出： 系统的带宽 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。 实部