机械课件机械振动的测试（PPT 69页）.ppt

机械振动的测试imcaccess 第一节 振动的概念 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。 机械振动 系统仅受到初始条件(初始位移、初始速度)的激励而引起的振动称为自由振动，系统在持续的外作用力激励下的振动称为强迫振动．自由振动问题虽然比强迫振动问题单纯但自由振动反映了系统内部结构的所有信息，是研究强迫振动的基础． 单自由度系统 在简化模型中，振动体的位置或形状只需用一个独立坐标来描述的系统称为单自由度系统。 单自由度无阻尼自由振动系统 2. 复合周期振动 复合周期振动是由两个或两个以上的频率之比为有理数的简谐振动复合而成。 3. 准周期振动 准周期振动是由频率比不全为有理数的简谐振动叠加而成。 4. 瞬态振动、冲击 瞬态振动是指在极短时间内仅持续几个周期的振动。 冲击是单个脉冲。 特点：过程突然发生，持续时间短，能量很大。通常它由零到无限大的所有频率的谐波分量构成。 5. 随机振动 没有确定的周期，振动量与时间也无一定的关系。 实 例 单自由度系统的受迫振动 1. 由作用在质量块上的力所引起的受迫振动 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： 第二节 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)，使系统发生振动。它主要由激励信号源、功率放大器和激振装置组成。 2)拾振部分 检测并放大被测系统的输入、输出信号，并将信号转换成一定的形式(通常为电信号)。它主要由传感器、可调放大器组成。 3)分析记录部分 将拾振部分传来的信号记录下来供以后分析处理或直接近行分析处理并记下处理结果。它主要由各种记录设备和频谱分析设备组成。 激振器 (一）电动式激振器 为了使激振器的能量尽量用于激振对象的激励上, 在激振时最好让激振器基座在空间基本上保持静止： 在高频激振时，往往用弹簧将激振器悬挂起来，降低安装的自然频率，使之低于激振频率的l／3； 在低频激振时，则将激振器的基座与静止的地基刚性相连，使安装的自然频率高于激振频率3倍以上。 （二）电磁式激振器 激振器是由通入线圈中的交变电流产生交变磁场，而被测对象作为衔铁，在交变磁场作用下产生振动． 由于在电磁铁与衔铁之间的作用力F(t)只会是吸力，而无斥力，为了形成往复的正弦激励，应该在其间施加一恒定的吸力F0，然后才能叠加上一个交变的谐波力F(t)，如图所示，即: （三） 脉冲锤 脉冲锤是一种产生瞬态激励力的激振器，它由锤体、手柄和可以调换的锤头和配重组成，通常在锤体和锤头之间装有一个力传感器，以测量被测系统所受锤击力的大小。 一般来说，锤击力的大小是由锤击质量和锤击被测系统时的运动速度决定的。 激励的频率范围主要由接触表面刚度决定，锤头的材料越硬则脉冲的持续时间越短，上限额率fe越高。为了能调整激励频率范围，通常使用一套不同材料的锤头。 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fe的频段内，脉冲的频谱基本上是平坦的，fe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，上限额率fe越高。 第三节 振动的激励 一、稳态正弦激励方法 这是一种测量频率响应的经典方法，它提供给被测系统的激励信号是一个具有稳定幅值和频率的正弦信号，测出激励大小和响应大小，便可求出系统在该频率点处的频率响应的大小。 激励系统一般由正弦信号发生器、功率放大器和电磁激振器组成，测量系统由跟踪滤波器、峰值电压表和相位计组成。 二、瞬态激励方法 瞬态激励方法给被测系统提供的激励信号是一种瞬态信号，它属于一种宽频带激励，即一次同时给系统提供频带内各个频率成份的能量和使系统产生相应频带内的频率响应。因此，它是一种快速测试方法。同时由于测试设备简单，灵活性大，故常在生产现场使用。 目前常用的瞬态激励方法有快速正弦扫描、脉冲锤击和阶跃松弛激励等方法，下面分别讨论和介