第八章振动的测试讲述.ppt

第八章 振动测试 一、概述 从狭义上说，通常把具有时间周期性的运动称为振动。 从广义上说，任何一个物理量在某一数值附近作周期性的变化，都称为振动。 振动基本参数的测量：测量振动物体上某点的位移、速度、加速度、频率和相位。 结构或部件的动态特性以某种激振力作用在被测件上，使它产生受迫振动，测量输入(激振力)和输出(被测件振动响应)，从而确定被测件的固有频率、阻尼、刚度和振型等动态参数。这一类试验叫“频率响应试验”或“机械阻抗试验”。 1．系统组成 求解： 对上式分析： 1． 实现加速度测试；灵敏度为 。 2 . ——实现位移测试；灵敏度近似为1。 位移传感器的上限测量频率在理论上是无限的，但实际上受具体仪器结构和元器件特性。后继放大电路频响等条件的限制，不能太高。 下限测量频率则受弹性元件的强度和质量块尺寸、重量等因素的限制，使?n不能太小。 因此位移传感器的频率范围是有限的。 3 . 实现速度测试； 灵敏度为 。 三、振动传感器的选择和使用 1 振动传感器的选择 振动传感器的形式很多，按所测的运动参数可分为位移计、速度计和加速度计，按力学原理可分为直接式和惯性式，按变换原理可分为机械式、机电式及光学式等，其中机电式又可细分为压电式、压阻式、变电容式、伺服式……等。它们各有不同的性能特点和优缺点。在不同的测量场合，对振动传感器有不同的要求，没有一种传感器能同时满足这些各不相同的要求。所以通常只能根据使用要求进行折衷选择。选择传感器时一般应考虑以下几个问题： (1)需要测量哪种运动量，测量振动位移、振动速度、还是振动加速度。虽然由于积分器和微分器的运用，选择哪种运动量传感器均可以。但微、积分器常带来噪声和相移误差，一般还是尽量做到测什么运动量就选用相适应的传感器。 (5)估计试件所测点的振动方向，以便安装时使传感器敏感轴线与其重合。如所测点有多方向振动时，应选用横向灵敏度小的传感器。在横向振动很强的场合，应注意所选传感器的抗横向振动能力。避免在强的横向振动下，传感器工作失真。 (8)有无限制相移的要求。测量有多种频率成分组成的复杂波形，例如冲击波形时，必须选择无相移或相移和频率成线性关系的传感器，否则将产生波形失真。一般来说，带有阻尼的惯性式传感器均产生相移。但压电式加速度计其阻尼系数很小，而阻尼比严格控制在0．7左右的变电容式加速度计或压阻式加速度计在一定频率范围内它们的相移也可忽略不计。 2 振动传感器的使用 (1)振动传感器使用时要安装在能反映试件或结构整体动态特性的位置上，而不要装在可能产生局部共振的地方。当然，如果需要测量的就是局部共振，则例外。 (2)一般情况下，振动传感器最好直接装在被测系统上而不使用支架。如必须采用安装支架时，支架应有足够的刚度，并且尽可能轻。传感器安装支架的影响可以这样来估计，即把它视为一简单的无阻尼的弹簧——质量单自由度系统，在弹簧的一端受到激励。通常要使传感器安装夹具的最低阶共振频率为被测上限频率的10倍。 (3)应注意传感器在试件上的固定方式，应按传感器说明书中规定的方法进行安装固定。一般来说，用钢螺栓固定，能获得较好的频率特性，如用其它方式，如永久磁铁吸座、粘接剂、蜡粘或手持方式固定时将会影响频响特性，具体影响程度可通过试验确正。 (4)应注意传感器信号输出线及接插件的接触可靠程度，避免由接插件接触不可靠而引起噪声。要注意防止接插件受油垢污染，尤其对高输出阻抗的压电式加速度计应特别注意。 3）瞬态激励测试 当用脉冲锤进行冲击激励时，它相当于对被测系统施加了一个半正弦波的力脉冲，如图 (a)所示。该类脉冲的频谱如图(b)所示，在小于上限频率的频段内，脉冲的频谱基本上是平坦的，f以后迅速下降。一般来说，锤头的材料越硬则脉冲的持续时间越短，上限频率f越高。 上图是一种变磁阻式加速度传感器，它是以通过弹簧片与壳体相连的质量块m作为差动变压器的衔铁。当质量块感受加速度而产生相对位移时，差动变压器就输出与位移(也即与加速度)成近似线性关系的电压，加速度方向改变时，输出电压的相位相应地改变180。。 位移式加速度传感器 上图是电容式加速度传感器的原理结构，它是以通过弹簧片支承的质量块作为差动电容器的活动极板，并利用空气阻尼。电容式加速度传感器的特点是频率响应范围宽，测量范围大。 上图是霍尔式加速度传感器的结构示意图。它是在固定在传感器壳体上的弹性悬臂梁的中部装有一感受加速度的质量块m，梁的自由端固定安装着测量位移的霍尔元件H。在霍尔元件的上下两侧，同极