测试技术与实方法 复习ppt8.ppt

第八章　机械振动测试 主要内容： §8-1 振动的基本原理 §8-2 测振系统 §8-3 振动分析仪 §8-4 振动系统动态特性测试 ★ 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。 第八章　机械振动测试 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 二、单自由度系统的受迫振动 ★ 其中,作用在系统上的激振力分为： 简谐激振力、非简谐激振力、任意激振力 1、简谐激振力引起的受迫振动 设 式中 B/B0 ——振幅比； B0 =F0 /k——静位移； λ=ω/ ω0 ——频率比。 由幅频特性曲线可知，最大幅值对应的频率为ωr，称为位移谐振频率，其值可从幅频特性表达式的分母对λ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λ＝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。 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。质量块 m 的运动方程为 由幅频特性图可见，当激振频率远小于系统固有频率时，质量块相对于基础的振动幅值为零，这意味着质量块几乎跟随基础一起振动，两者相对运动极小。而当激振频率远高于固有频率时，A(ω)接近于1。这表明质量块和基础之间的相对运动（输出）和基础的振动（输入）近于相等，说明质量块在惯性坐标中几乎处于静止状态。 第八章　机械振动测试 ★ 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。 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8-3是一种动圈式速度传感器的结构图。 ★ 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8-4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 ★ 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％。 图8-6压电式加速度传感器的安装方法及幅频特性曲线 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。 第八章　机械振动测试 §8-3 振动分析仪器 第八章　机械振动测试 一、激励方式 可分为三类 1、稳态正弦激振 工作原理：是对被测对象施加一个稳定的单一频率的正弦激振力。 优点：激振功率大、信噪比高，能保证低频响应对象的测试精度。 缺点：需要很长的测试周期才能得到足够精度的测