Chapter7机械振动测试new讲述.ppt

（三）惯性式加速度传感器的响应条件 惯性式加速度传感器的质量块相对位移Zm与被测振动的加速度成正比，因而可用质量块的位移来反映被测振动的加速度大小。加速度传感器的幅频特性的表达式 : 1. 惯性式加速度传感器的最大优点是它具有零频率持性, 即理论上它的下限测量频率为零，实际上是下限测量频率极低。 2. 此外，为使?n远大于被测振动频率，加速度传感器的尺寸、质量可作得很小(小于1g)，从而对被测对象的附加影响也小。 2、 压电式加速度传感器 内部通常有以高密度合金制成的惯性质量块，当壳体连同基座和被测对象一起运动时，惯性质量块相对于壳体或基座产生一定的位移，由此位移产生的弹性力加于压电元件上，在压电元件的两个端面上就产生了极性相反的电荷。 压电式传感器通常不用阻尼元件，且其元件的内部阻尼也很小(?0.02)，系统可视为无阻尼 其中k1为弹簧刚度，k2为压电元件的刚度；其中ms为惯性质量，mb为壳体或其座的质量。 K为等效刚度，M为折算质量。 压电元件表面产生的电荷Q为 作用在压电元件上的力F为: 压电式力传感器 压电式力传感器较加速度传感器简单，其结构如图所示。要测量的力通过钢球1及钢板2传递给压电石英片3与4。产生的电荷由导线5及壳体6引出，送入前置放大器。产生的电荷直接与力F成正比。为获得较大的电荷灵敏度，亦可将多片压电片并联。 3、 磁电式速度传感器 4、 电涡流测振传感器 7.5 振动测量系统 1、 振动量的测量 振动量通常指反映振动的强弱程度的量，亦即指振动位移，振动速度和振动加速度的大小。这三者之间存在着确定的微分或积分关系。 2、固有频率和阻尼的测量 1. 自由振动法 一个单自由度振动系统，若给予初始冲击(其初速度为dz(0)／dt)或初始位移z0,则系统将在阻尼作用下作衰减自由振动。阻尼自由振动的曲线如图所示 阻尼较大时： 阻尼很小时： 多自由度系统的频率特性 2.共振法 前面已讨论了单自由度系统的受迫振动。当激振频率接近于系统的固有频率时，振动响应就急剧增大， 位移共振： 对于小阻尼系统： 总幅值法—从幅频曲线进行估计 （1）估计?n 当?很小时， （2）?的估计 相位共振法—利用相频曲线进行估计 从相频曲线固有频率处的斜率可直接估计阻尼比。 分量法—根据虚实部频率特性进行估计 7.6 抑制振动 激发振动的力源或运动源称为振源，抑制振源是消除或减小振动的最积极、最彻底的“治本”措施. 1．旋转质量的不平衡 广义而言，机械设备中旋转的部件都可称为“转子”．当转子的质量中心与其回转轴线不重合，即出现偏心时，就会产生惯性离心力，离心力对设备构成谐波激振。如果转子的质量为m(kg)，偏心距为e(mm)，转动的角速度为?(rad／s)那么产生的激振力可表示为 2. 传动系统的缺陷或误差 制造不良或安装不正确的传动机构，如齿轮、蜗轮、丝杆等传动机构，会产生周期性的激振力．传动皮带的接缝通过皮带轮或张紧轮时，也会引起周期性的冲击．此外，链轮等传动装置其工作原理本身就包含传动的不均匀性，从而会引起周期性的激振力． 3．工作载菏的波动 机器工作载荷的波动会引起各种类型的激振力．象冲床、锻锤一类的设备，其工作载荷是“陡起陡落”的，因而会产生一种“冲击”激励；我们知道，每一次冲击之后会激起一种衰减的自由振动． 路面的不平对汽车车轮悬挂系统的激励，海浪对船体的激励，风力对大型建筑的激励等等，属于此类．这类激励多属随机性的。 4. 外界环境引起的激励 5、隔振 隔振就是在振源和振动体之间设置隔振系统或隔振装置，以减小或隔离振动的传递．有两类隔振，一是隔离机械设备通过支座传至地基的振动，以减小动力的传递，称为主动隔振；另一种是防止地基的振动通过支座传至需保护的精密设备或仪器仪表，以减小运动的传递，称为被动隔振． 加速度共振频率 加速度共振频率 — 输入为力，输出为振动加速度时，则系统幅频特性上幅值最大处的频率ωra。 响应是振动加速度的幅频特性： 加速度共振频率： 2. 由基础运动所引起的受迫振动 在许多情况下，振动系统的受迫振动是由基础的运动所引起的。这种情况称位移激励。设基础的绝对位移为x(t)，质量块m的绝对位移为y(t)，如图所示。考察质量块M对基础的相对运动，则M的相对位移的(y-x)。其运动方程为： 7.3 振动的激励和激振器 根据第一章的讨论，如果知道了系统的输入(激励)和输出(响应)，就可以求出系统的数学模型，也即动态特性。振动系统测试就是求取系统输入和输出的一种试验方法。 为了完成上述测试任务，一般说来测试系统应该包括下述三个主要部分： 1)激励部分 实现对被测系统的激励(输入)，使系统发生