测试技术-第九章_机械振动测试.pptx

第九章　机械振动测试;学习要求;★ 振动测试的目的： (1)对正在工作着的结构或部件进行实时测量和分析。 测量的内容包括振动位移、速度、加速度、相位等参数，响应的分析有幅值域分析、时域分析和频谱分析。 (2)测定结构或部件的动态特性。 以某种激励力作用在被测对象上，使之产生受迫振动，同时测定输入（激振力）和输出（被测对象的振动），并依次确定被测对象的固有频率、阻尼、刚度和振型等动态参数。; 一、机械振动的类型 1、按振动的规律分类 （1）确定性振动 　　一般分为以下几种：; （2）随机振动 一般分为以下几类：;3、按振动系统的自由度数目分类 （1）单自由度振动系统 （2）两自由度、多自由度系统振动; 该系统的运动特性可以用二阶线性微分方程来表示：;§9－1 振动的基本原理; 由幅频特性曲线可知，最大幅值对应的频率为ωr，称??位移谐振频率，其值可从幅频特性表达式的分母对ω的一阶导数为零求得; 从相频曲线上看到，不管系统的阻尼比是多少，在(ω/ ωn)=1时，位移始终落后于激振力90度，这种现象称为相位共振。 当系统有一定阻尼时，位移幅频特性曲线变得比较平坦，位移共振频率既不易测准又偏离固有频率。但从相频特性曲线看，在固有频率处位移响应总是滞后90度，而且这段曲线比较陡峭，频率稍有偏离，相位就明显偏离90度，所以用相频特性曲线来捕捉固有频率比较准确，故相位测量具有更重要的意义。; 小结： ⑴在激振频率远小于固有频率时,输出位移随激振频率的变化非常小； ⑵当激振频率大于固有频率时，输出位移为零,质量块近于静止； ⑶当激振频率接近固有频率时,系统的响应特性取决于系统阻尼,并随频率的变化而剧烈的变化。 ;2、基础运动产生的受迫振动 在许多情况下，振动系统的受迫振动是由基础的运动引起的。设基础的绝对位移为z1，质量块 m的绝对位移为z0，则如下图?惯性式拾振器的力学模型所示。; 令 z01(t)=z0(t)-z1(t)，为质量块m 对基础的相对位移，则上式为 ;2013-6-6;§9-2 测振系统;★ 最常用的测振传感器是： 磁电式速度传感器、电阻应变式加速度传感器、压电式加速度传感器和涡流传感器。 1、磁电式速度传感器 磁电式速度传感器是利用电磁感应原理制成的用以测量振动位移、速度、加速度的传感器，有动圈式、动磁式和可变间隙式等结构形式。 下面的图9-3是一种动圈式速度传感器的结构图。;1-弹簧片 2-永久磁铁 3-阻尼环 4-铅框架 5-芯杆 6-壳体 7-工作线圈 8-弹簧片 9-接线端;★ 原理： 处在磁场中的线圈以被测振动的速度切割磁力线，使线圈产生感应电动式。;2、压电式加速度传感器 （1）结构形式 压电式加速度传感器是利用压电材料（如石英晶体，压电陶瓷）的压电效应原理，将被测物体的振动加速度转化为电信号（电压或电荷）输出的测振传感器。 压电式加速度传感器主要由以下几部分组成：压电晶体、质量块、底座和外壳等部分。图9-4为一般压电加速度传感器的结构：;1－碟形弹簧 2－质量块 3－晶体片 4－壳体机座;压电式加速度传感器;★ 变换原理： 压电式加速度传感器以被测对象的绝对加速度为输入，以质量块相对壳体的位移为输出，类似一个弹簧-质量-阻尼系统，故可求出压电加速度传感器的幅频特性为：;(2)主要性能参数 ①灵敏度 ：压电式加速度传感器属发电型传感器，可把它看成是一个电荷源或电压源，故灵敏度也可分别用电荷灵敏度和电压灵敏度来表示。 电荷灵敏度是指单位加速度所产生的电荷量值大小，可表示为：; 电压灵敏度是指单位加速度产生的电压量值大小，可表示为：;③横向灵敏度：压电式加速度传感器的横向灵敏度是指它对横向（垂直于主轴方向）振动的灵敏度，通常用主轴方向灵敏度的百分比来表示。横向灵敏度越小越好，在低频范围内应小于或等于主轴方向上灵敏度的5％。;§9－2 测振系统;实际使用时，这个条件很难满足。因此不同的安装方法，传感器的谐振频率和使用上限频率都有所降低。图9-6为加速度传感器在不同情况下的固定方法。;图9-6压电式加速度传感器的安装方法及幅频特性曲线;3.电阻应变式加速度计 ;4.涡流传感器;三、测振放大器 分类：微积分放大器、电压放大器和电荷放大器、动态应变仪和差动变差放大器以及调频放大器等。;§9-3 振动分析仪器;2013-6-6;三、数字式频谱分析仪 实现数字频谱分析主要有两种方法，一种是数字滤波法，另一种是快速傅立叶分析法。 1、数字滤波法 ;§9－3 振动分析仪器;一、激励方式 可分为三类 1