能源与动力工程测试技术 课件 第十一章 振动与噪声测量 .pptx

先进热动力测试技术AdvancedThermalandPowerEngineeringMeasurementTechnology

目录PAGEDIRECTORY绪论1测量技术的基本知识2误差分析与测量不确定度3温度测量4压力测量5流量测量7液位测量8气体成分及颗粒物测量9转速、转矩及功率测量10振动与噪声测量11流速测量6先进测试技术发展12

能源与动力学院第一部分振动测量振动测量概述振动测量传感器振动测量仪器与振动测量模态测量振动测量应用实例11第十一章

第一节振动测量概述一、机械振动的分类产生的原因：由于不平衡质量的存在，在运转中会出现交变的不平衡惯性力和力矩，产生振动。1、产生振动的原因自由振动：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受迫振动：系统在持续的外作用力激励下的振动自激振动：没有外激励作用的情况下，由系统自身激发所产生的一种振动，简称自振2、产生振动的规律简谐振动：物体运动时，离开平衡位置的位移(或角位移)按余弦(或正弦)的规律随时间变化复合周期振动：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瞬态振动：在极短时间内仅持续几个周期的振动随机振动：没有确定的周期，振动量与时间也无一定的关系，只能用统计的方法表示系统的响应

第一节振动测量概述二、机械振动测试内容1、测量被测对象的振动动力学参量或动态性能，如固有频率、阻尼、阻抗、传递率、响应和模态等。这时往往要采用某种特定形式的振动来激励被测对象，使其产生受迫振动，然后测定输入激励和输出响应。2、被测对象选定点的振动参量测试和后继特征量的分析，目的是了解被测对象的振动状态，评定振动量级和寻找振源，以及进行监测、诊断和预估。从测量观点来看，测量机械振动的时域波形较合适，也就是研究振动的典型波形，以及其时域参数和频域参数。描述振动的主要参量：频率、振幅、相位振动测量的参量：位移、速度、加速度

第一节振动测量概述三、简谐振动振动量是随时间按正弦或余弦规律变化的，简谐振动的位移、速度、加速度表达式为式中，x(t)、v(t)、a(t)分别为位移、速度、加速度在时刻t时的瞬时值，单位分别为m、m/s、m/s2；xm、vm、am分别为位移、速度、加速度的最大值或幅值；?为振动角频率，rad/s；?为初始相位角，rad。简谐振动的位移、速度和加速度的波形和频率都一致，其速度和加速度的幅值与频率有关，在相位上，速度超前位移π/2，加速度超前速度π/2。只要测定出位移、速度、加速度和频率这四个参数中的任意两个，便可推算出其余两个参数。

第一节振动测量概述四、振动测量系统振动测量系统的构成完整的振动测量系统是由检振（传感器）、放大、处理、显示或记录等基本部分组成的。

第一节振动测量概述四、振动测量系统测振系统通常由能够感知振动参数并将其转换成适当物理量的传感器、信号处理和放大、记录分析和显示以及数据处理等设备组成。常用的测振系统有：机械测振系统、电子测振系统以及光学测振系统。1、电子测振系统将被测的振动量通过传感器转换成电量或电参量，经电测系统放大、处理、信号变换，将振动量显示或记录下来，或通过分析、计算、实时处理等，把衡量振级参数的时间历程和频率谱以数字或图形的方式记录和绘制出来。电子测振系统由于其灵敏度高、频率范围和动态线性范围宽，便于分析和控制，是目前应用最广泛的测振系统。但该系统易受电磁场的干扰。2、光学测振系统利用读数显微镜、光杠杆和光干涉、激光多普勒效应等，记录并放大振动量或拍摄反映振动全貌的振型，如激光全息照片。特点：不受电磁场的干扰，测量精度高，适用于对质量小及不易安装传感器的振动体作非接触精密测量；还用于对传感器、测振仪的标定或校验。

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第二节振动测量传感器一、振动测量的基本原理测振仪模型一般可简化为由惯性元件质量m和弹性元件弹簧k组成，并悬挂在刚性的刚体上，框架安置在被测振动体上，并随振动体振动。设振动体的振幅为x1，m的振幅为x2，则m相对于框架的振动为x2–x1。如忽略阻尼，质量m振动的微分方程为测振仪的固有频率ω02=k/m，并设x1=X1sinωt，微分方程可写为上述方程的解为测振仪简化模型

第二节振动测量传感器一、振动测量的基本原理可以求得质量和框架间的相对运动幅值X为当ω/ω0远大于1时，这时振动体的频率ω远大于测振仪的固有频率ω0，则X约等于–X1，即质量和框架间的相对运动幅值，近似为框架的振动幅值。这样就可以测出振动体的幅值，一般称这类仪器为位移计。当ω/ω0极小时，则有X≈(1/ω02)X1ω2，式中X1ω2为被测振动体的加速度幅值，即测振仪所测得的读数X和