《测试技术基础》课件第6章.ppt

加速度阻抗加速度导纳机械阻抗是复数形式，可以写为幅值、相位角形式，也可以写作实部和虚部形式。尽管机械阻抗和导纳有六种形式，但由于阻抗和导纳的倒数关系，以及位移、速度和加速度的乘除jω关系，因此只要知道其中任意一种，即可推导出其余五种。2)机械阻抗的测试过程(1)在选定的坐标点处和所测频段内，对被测试对象施加一定类型和量级的激振力。(2)测量激振力和所选坐标点处的振动响应，或测量输入、输出的互谱及自谱密度函数。(3)对测得的激振力和响应信号或互谱及自谱密度函数进行处理，求出对应激振频率的机械阻抗数据。(4)将测得的机械阻抗数据，根据需要以各种图形（如幅频、相频、实频、虚频和奈奎斯特图）或数据的形式进行记录和输出。3)机械阻抗测试系统为完成机械阻抗的测试过程，需要采用相应的激振、测量、分析和记录设备来组成机械阻抗测试系统。根据不同的测试对象，一般分为简谐激振测试系统和瞬态随机激振测试系统两类。简谐激振测试系统组成如图6.15所示。6.3.5测振系统的校准1.绝对校准法1)激光干涉校准法利用激光干涉直接测定振幅以校准测振系统的方法近年来被广泛采用。国产GZ-1型激光干涉测振仪就是利用光学干涉原理来测量振幅的仪器，其构造原理如图6.33所示。来自激光器的光束在分光板P1处分为两束光：测量光束N和参考光束R。前者直射到与振动架固接的反射平镜M2，而后者射到不动的反射镜M1。由M1和M2反射回来的两光束在M3形成干涉光束并被反射到光电倍增管，然后由光电倍增管将干涉光束光通量的变化转换成电信号。图6.34干涉光束的光通量光电倍增管所接受的光通量S可用图6.34所示的时间矢量来表示。图中M为测量光束的光通量；R为参考光速的光通量；S为合成光通量；Φ为M和R的相位差。?考虑到N在一个波长λ中相位变化2π。这样，当反射镜M2移动x距离时所引起的相位变化ΔΦ为即（6.30）（6.31）式中：Φ0——M和R的初始相位差。由图6.34可知S2=M2+R2+2MRcosΦ显然，S2是随Φ的变化而呈周期性变化的。Φ角变化2π，S2变化1周。由于光电倍增管的输出电流正比于S2，所以光电倍增管的输出信号可作为S2的量度，每当Φ角变化2π时，光电倍增管输出信号就变化1周。当固定被校准测振传感器的振动架发生振动时，M2的位移改变着测量光束N的光程，从而造成相位差Φ和合成光通量S的平方值S2的变化。由式（6.31）可以看到，每当振动架移动半个波长λ/2，ΔΦ角变化2π，光电倍增管输出的电信号相应地变化一周，出现一次振荡。由于在振动的一周中，M2来回移动4X(其中X为振动架的振幅)，因此光电倍增管的输出电信号相应发生n次振荡。（6.32）可见，所要测定的振幅X和一个振动周期中的光电倍增管输出信号的振荡次数n成正比。若将光电倍增管的输出信号和激振信号同时送入数字显示器中，用激振信号控制门电路，以测得在一定振动周期数H中的光电倍增管输出电信号的总振荡次数N，则振动的振幅（6.33）2）互易校准法互易标准法不直接测量振动量，而是利用互易原理转化成电量的测量。许多测振传感器在承受振动时有电量输出，若在电量输出端加上适当的电量，它又可以作为激振器使用，这时原来的机械输入端又有振动量输出。这样它可以等效于一个回端网络，如图6.35所示。其中I、E为电流和电压，dy/dt和f为速度和作用力。利用四端网络的理论可以建立互易校准的有关公式。下面以压电式加速度计为例来说明互易校准法。图6.35测振传感器等效的四端网络互易校准法一般是对两个同类测振传感器进行的。校准时必须进行两个试验。第一个试验是将两个测振传感器固定在一起，并置于振动台上承受振动，分别测定两者的输出电压E1和E2。两者的灵敏度S1和S2之比（6.34）第二个试验是将其中的一个测振传感器1加上适当的电量，使之作为激振器来激励另一个测振传感器2。这时，若加上的电压为E1′，测得测振传感器的输出电压为E2′，根据四端网络原理可求得（6.35）式中：M——两测振传感器质量m1、m2之和；ω——电压E1′的角频率，也是第一个试验振动的角频率；C1——拾振器1的电容量。由式（6.34）和式（6.35）解得（6.36）互易校准法需要测量的量除质量之外都是一些电量，而这些量都是比较容易达到高测量精度的量，互易校准的校准精度可达1%。2.比较校准法比较校准法是取一个经过