机械工程测试技术-第7章-振动测试ppt课件.ppt

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1、1第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第第7 7章章 振动的测量振动的测量 VibrationMeasurement7.1概述概述7.2惯性式传感器的力学模型惯性式传感器的力学模型7.3振动测量传感器振动测量传感器SensorsofVibrationMeasurement7.4振动测量系统及标定振动测量系统及标定7.5激振实验设备及振动信号简介激振实验设备及振动信号简介2第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型

2、的系统1、机械振动定义、机械振动定义振动振动 ：在一定条件下，振动体在其平衡位置附近：在一定条件下，振动体在其平衡位置附近随时间作来回往复变化的运动。随时间作来回往复变化的运动。振动有各种不同的形式：振动有各种不同的形式：机械振动，电磁振动机械振动，电磁振动 2、机械振动产生的物理原因、机械振动产生的物理原因机机械械在在运运动动时时，由由于于旋旋转转件件的的不不平平衡衡、负负载载的的不不均均匀匀、间间隙隙、润润滑滑不不良良、支支撑撑松松动动等等因因素素，产产生生各种振动。各种振动。3、振动测试的研究内容、振动测试的研究内容p测测量量设设备备运运行行时时的的振振动动参参量量，了了解解被被测测对对

3、象象的的振动状态振动状态，寻找振源寻找振源；p对对设设备备激激振振，测测试试其其受受迫迫振振动动，以以求求得得被被测测对对象的动态性能象的动态性能，如，如固有频率固有频率、阻尼阻尼、机械阻抗机械阻抗等。等。7.1 概 述3第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统利：利：利：利：钟表、振动筛、振动沉桩机等钟表、振动筛、振动沉桩机等。4、振动的利弊、振动的利弊4第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统弊：弊：弊：

4、弊：磨损，减少寿命，影响强度；磨损，减少寿命，影响强度；引起噪声，影响劳动条件；引起噪声，影响劳动条件；消耗能量，降低精度等。消耗能量，降低精度等。5第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一、振动的分类一、振动的分类（1）从产生振动的原因来分）从产生振动的原因来分：系系统统仅仅受受到到初初始始条条件件(初初始始位位移移、初初始始速速度度)的的激激励励而而引引起起的的振振动动称称为为自自由由振振动动，系系统统在在持持续续的外作用力激励下的振动称为的外作用力激励下的振动称为强迫振动。强迫振动。自自由由振

5、振动动问问题题虽虽然然比比强强迫迫振振动动问问题题单单纯纯但但自自由由振振动动反反映映了了系系统统内内部部结结构构的的所所有有信信息息，是是研研究究强迫振动的基础。强迫振动的基础。7.1.1 7.1.1 振动的基础知识振动的基础知识(BasicofVibration)6第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（2）从振动的规律来分：）从振动的规律来分：w简谐振动简谐振动w复合周期振动复合周期振动w瞬态振动瞬态振动w随机振动随机振动（3）从自由度个数来分：）从自由度个数来分：w单自由度振动单自由度振动w

6、多自由度振动多自由度振动7第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统振动信号三要素：振动信号三要素：1）幅值幅值amplitude振动体离开其平衡位置的最大位移振动体离开其平衡位置的最大位移。振。振动强度的标志。峰值、有效值平均值。动强度的标志。峰值、有效值平均值。2）频率频率frequency周期的倒数。周期的倒数。频谱分析频谱分析主要主要频率成分及其幅值大小频率成分及其幅值大小寻找振源寻找振源3）相位相位phase确定共振频率、振型、动平衡、有源振动控确定共振频率、振型、动平衡、有源振动控制等制等7

7、.1.2振动的类型及其表征参数振动的类型及其表征参数8第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统简简谐谐振振动动是是最最基基本本的的周周期期运运动动，各各种种不不同同的的周周期期运运动动都都可可以以用用无无穷穷个个不不同同频频率率的的简简谐谐运运动动的的组组合合来来表表示示。其其运运动动规律可用简谐函数表示规律可用简谐函数表示9第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统对应于该简谐振动的速度对应于该简谐振动的速度

8、v和加速度和加速度a位移振动方程加速度速度速度速度v的的最大值最大值比位移的最大值超前比位移的最大值超前90加速度的最大值加速度的最大值和比位移的最大值超前和比位移的最大值超前180振动位移y是研究强度和变形的重要依据；振动加速度a与作用力成正比是研究动力强度和疲劳的依据；振动速度v决定了噪声的高低。10第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一、惯性式测振传感器的力学模型与特性分析单自由度系统在两种不同激励下的响应单自由度系统在两种不同激励下的响应1 1、质量块受力所引起的受迫振动、质量块受力所引起

9、的受迫振动单自由度系统的受迫振动力学模型输入输出f(t)激振力，为系统的输入其质量块其质量块m在外力在外力f(t)作用下的运动方程为：作用下的运动方程为：7.2惯性式传感器的力学模型惯性式传感器的力学模型11第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Z0为质量块上作用有静力为质量块上作用有静力F0时的位移：时的位移：Z0=F0/K：基础运动的圆频率基础运动的圆频率；n：振动系统的固有频率振动系统的固有频率可知，该系统为典型的可知，该系统为典型的二阶系统二阶系统12第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据

10、运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1)当0.707时，A()1无谐振，A()随增加而单调下降。2)当0.707时，在/n 1处（谐振频率处）产生谐振，A()有峰值。3)当=0，在r=n处，A()。1、由得谐振位移共振频率：nnnn此时可求峰值：13第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2 2、位移共振：、位移共振：总是总是 n阻尼越小两者越靠近。小阻尼越小两者越靠近。小阻尼时阻尼时 r n，此时可以用此时可以用 r作为作为 n的预估值。的预

11、估值。3 3、在在相相频频图图上上，不不管管系系统统的的阻阻尼尼比比为为多多少少，在在/n=1处共共振振时时位位移移相相位位始始终终落落后后于于激激振振力力9090,这这是是判判断断共共振振频频率率的的一一个个十十分有用的指标分有用的指标幅幅频频特特性性相相频频特特性性n14第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4 4、当系统有一定阻尼后，幅频曲线变得较为平坦，这时从幅频、当系统有一定阻尼后，幅频曲线变得较为平坦，这时从幅频曲线上不易测得测准最高点曲线上不易测得测准最高点5 5、在在相相频频图图上上

12、，在在固固有有频频率率处处相相位位过过-90-90,而而这这段段曲曲线线比比较较陡陡，比较容易测定系统的固有频率。比较容易测定系统的固有频率。幅幅频频特特性性相相频频特特性性n15第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统nnn6 6、特性分析：在n时：输出位移接近零，质量块近乎静止。这时系统响应特性也类似于低通滤波器。在在靠近靠近n n区间时，区间时，()()随频率的变化而剧烈变化，当随频率的变化而剧烈变化，当越越小，这种变化越剧烈。小，这种变化越剧烈。n16第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运

13、动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统nnn7 7、二阶系统是一个振荡环节。、二阶系统是一个振荡环节。要选择一个恰当的固有频率与阻要选择一个恰当的固有频率与阻尼比的组合，从而获得较小的误差与较宽的工作频率范围。尼比的组合，从而获得较小的误差与较宽的工作频率范围。一般取一般取 （0.60.60.80.8）n n,=(0.65,=(0.650.7)0.7)。n17第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.由基础运动所引起的受迫振动由基础运动所引起的受

14、迫振动在许多情况下，在许多情况下，振动系统的受迫振动是由基础的运动所振动系统的受迫振动是由基础的运动所引起的引起的。这种情况称。这种情况称位移激励位移激励。设设基础的绝对位移为基础的绝对位移为z1(t)，质量块质量块m的绝对位移为的绝对位移为z0(t)，如图所示。如图所示。考察质量块考察质量块M对基础的相对运动对基础的相对运动，即，即M的相对位的相对位移移z01(t)=z0(t)-z1(t)。其运动方程为：。其运动方程为：输入输出z01(t)=z0(t)-z1(t)mm18第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得

15、分类型的系统基础的绝对位移z1(t)为输入信号，质量块m对基础的相对位移z01=z0(t)-z1(t)为输出信号。-=212)/(/)(nnarctgwwwzwwj+-=222221)/()/()/()(nnnAwzwwwwww将将z01(t)=z0(t)-z1(t)代入上式运动方程代入上式运动方程 n：振动系统的固有频率振动系统的固有频率19第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统特性分析：当n时，A()接近1，即与几乎相等，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

16、质量块在惯性坐标中几乎处于静止状态。质量块质量块m的绝对位移为的绝对位移为z0(t)=0分析分析n20第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统分析分析n特性分析：1）在使用时，一般取(3-5)，即传感器惯性系统的固有频率远低于被测振动的下限频率。2）若选择适当阻尼，可抑制=1处的共振峰，使幅频特性平坦部分扩展，从而扩大下限的频率。3）该种传感器测量上限频率在理论上是无限的，但在实际应用中则要受到具体仪器结构和元器件的限制，因此上限不能太高，下限频率则受弹性元件的强度和惯性块尺寸、质量的限制，使不能过小

17、21第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统位移共振频率：位移共振频率：速度共振频率：速度共振频率：加速度共振频率：加速度共振频率：基基础础振振动动的的幅幅-频频曲曲线线1、由得谐振位移共振频率：22第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统位移共振频率：位移共振频率：速度共振频率：速度共振频率：加速度共振频率：加速度共振频率：基基础础振振动动的的幅幅-频频曲曲线线1、由r可以看出位移的共振频率随着阻尼的减少而

18、向固有频率n靠近。所以小阻尼时r接近n的估计值。2、若输入为力，输出为振动速度时，则系统幅频特性的最大值处的频率称为速度共振频率v，3、加速度相应共振频率a，总大于n，当阻尼很小时三者近似23第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统测振仪在不同工作状态下，其有效工作区域是不相同的。测振仪在不同工作状态下，其有效工作区域是不相同的。位移传感器的工作范围在频率位移传感器的工作范围在频率 的区域。的区域。加速度传感器的工作范围在频率加速度传感器的工作范围在频率 的区域。的区域。速度传感器的工作范围在频率速度

19、传感器的工作范围在频率 的区域。的区域。24第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统为了完成测试任务，测试系统包括下述三个主要部分：为了完成测试任务，测试系统包括下述三个主要部分：v 激励部分激励部分 实现对被测系统的激励（输入），使系统发生振动。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、功率放大器和激振器组成。它主要由激励信号源、功率放大器和激振器组成。v 拾振部分拾振部分 检测并放大被测系统的输入、输出信号，并将信号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

20、式（通常为电信号）。它主要由传感器、放转换成一定的形式（通常为电信号）。它主要由传感器、放大器组成。大器组成。v 分析记录部分分析记录部分 将拾振部分传来的信号记录下来供分析处理并记下将拾振部分传来的信号记录下来供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。处理结果。它主要由各种记录设备和频谱分析设备组成。25第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.3 7.3 振动测量传感器振动测量传感器按是否与被测件接触按是否与被测件接触接触式：接触式：磁电式速度传感器、磁电式速度传感器、压

21、电式加速度计压电式加速度计非接触式：非接触式：电容、涡流测振电容、涡流测振动位移动位移按所测振动性质按所测振动性质绝对式：传感器的输出绝对式：传感器的输出被测物被测物体的绝对运动体的绝对运动相对式：壳体测量体分别与不同被相对式：壳体测量体分别与不同被测件联系，其输出是描述此测件联系，其输出是描述此两试件两试件间的相对运动间的相对运动26第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1 1、绝对式传感器、绝对式传感器、绝对式传感器、绝对式传感器惯性式测振传感器惯性式测振传感器惯性式测振传感器惯性式测振传感器绝

22、对式绝对式：传感器壳体固定在被测件：传感器壳体固定在被测件上，壳体的振动即被测物的振动上，壳体的振动即被测物的振动Z1，也是传感器的输入。通过传，也是传感器的输入。通过传感器内质量块与壳体间的相对运感器内质量块与壳体间的相对运动动Z01来描述来描述Z0（即输出）。（即输出）。相对式相对式：壳体和测量头：壳体和测量头与与不同被不同被测件接触测件接触，输出描述的是两试件，输出描述的是两试件间的相对运动。间的相对运动。按照此质量-弹簧-阻尼系统模型，拾振器mt造成的被测系统的加速度和固有频率：27第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计

23、时计分系统是一种得分类型的系统式中：只有当mtm时，mt的影响才可忽略28第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统电涡流传感器是通过电涡流传感器是通过传感器端部线圈与被测物体（导电体）间的传感器端部线圈与被测物体（导电体）间的间隙间隙变化来测量物体的振动和静位移。变化来测量物体的振动和静位移。工作原理工作原理Usr高频交变电压高频交变电压i 传感器电流传感器电流 传感器磁通量传感器磁通量i1 感应电流感应电流 1 1 感应磁通链感应磁通链-互感互感耦合系数的大小与二者之间耦合系数的大小与二者之间的的距

24、离距离及导体的材料有关。及导体的材料有关。振动测量传感器振动测量传感器一、涡流位移传感器一、涡流位移传感器相对式、非接触相对式、非接触 1 229第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一、涡流位移传感器一、涡流位移传感器相对式、非接触相对式、非接触非接触测量结构简单，测量非接触测量结构简单，测量动态范围大；可测振幅范围动态范围大；可测振幅范围为为几十微米几十微米到到几毫米几毫米；频率；频率范围为范围为020Hz。不受油污等介质的影响，抗不受油污等介质的影响，抗干扰能力强干扰能力强。灵敏度与被测对象的

25、电导率灵敏度与被测对象的电导率和导磁率有关。和导磁率有关。适用旋转轴的适用旋转轴的径向径向和和轴向轴向振振动测量动测量。接收形式：相对式变换形式：电涡流典型频率范围：020kHz典型线性范围：02mm典型灵敏度：8.0V/mm(对象为钢)30第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8mm25mm11mm1壳体2框架3线圈4保护套5添料6螺母7一电缆31第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统轴振动的测点布置3

26、2第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统振动信号的表示及其轴心轨迹振动信号的表示及其轴心轨迹yStKSSSoPytA(p-p)xA11B1maxSB(p-p)传感器B由传感器A测得的波形传感器A由传感器B测锝的波形(p-p)maxSS33第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统涡流传感器及其测量线路涡流传感器及其测量线路 频率为频率为 的振荡器（一般用石英振荡器）检波环节的振荡器（一般用石英振荡器）检波环节

27、输出电压输出电压 正比于间隙正比于间隙d，可以分为两部分，可以分为两部分 直直流流部部分分交交流流部部分分调制与解调过程调制与解调过程UsrReUscCUU0（静态位移d0）d0CL传感器前置器石英振荡器检波器34第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、电容传感器二、电容传感器-常用于位移的测量常用于位移的测量C1C2C1C2phase0phase135第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统磁电式传感器

28、是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。对恒恒磁磁通通磁磁电电式式传传感感器器而言，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动线圈切割磁力线而产生。这类结构有两种：（a）动圈式；）动圈式；（b）动铁式）动铁式 三、磁电速度传感器三、磁电速度传感器36第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1弹簧弹簧2壳体壳体3阻尼环阻尼环4磁钢磁钢5线圈线圈6芯轴芯轴要尽量降低n，采用薄片式弹性元件，并配以阻尼环3加大阻尼，使阻尼比达0.6-0.7，以增加低频段的测量范围。

29、属于的受迫振动磁电式绝对速度传感器37第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1顶杆顶杆2弹簧片弹簧片3磁钢磁钢4线圈线圈5引出线引出线6壳体壳体磁电式磁电式相对相对速度传感器速度传感器测量振动系统中两部件之间的相对振动速度；测量振动系统中两部件之间的相对振动速度；壳壳体体固固定定于于一一部部件件上上，而而顶顶杆杆与与另另一一部部件件相相连连接接，使使传传感感器器内内部部线线圈圈与与磁磁钢钢产产生生相相对对运运动动，发发出出相相应应的的电动势。电动势。38第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队

30、在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统当穿过匝数为当穿过匝数为w线圈的磁通线圈的磁通 发生变化时，其感应电动势为发生变化时，其感应电动势为置于永久磁铁直流磁场内的线圈作直线运产生的感应电动势为置于永久磁铁直流磁场内的线圈作直线运产生的感应电动势为式中：式中：B磁场的感应电势强度；磁场的感应电势强度；l单匝线圈有效长度；单匝线圈有效长度；w线圈匝数；线圈匝数；v线圈与磁场的相对运动速度；线圈与磁场的相对运动速度；线圈运动方向与磁场方向的夹角。线圈运动方向与磁场方向的夹角。此即一般惯性速度计的原理。此即一般惯性速度计的原理。39第第7章章振动测试振

31、动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统利用某些晶体材料（如压电陶瓷锆钛酸铅等）的利用某些晶体材料（如压电陶瓷锆钛酸铅等）的压电效应压电效应作为机电变换器而制成的加速度传感器作为机电变换器而制成的加速度传感器四、压电加速度传感器四、压电加速度传感器40第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统四、压电加速度传感器四、压电加速度传感器接收形式：惯性式变换形式：压电效应典型频率范围：0.2Hz10kHz线性范围和灵敏度随各种不同型号可

32、在很大范围内变化。测量非转动部件的绝测量非转动部件的绝对振动的加速度。对振动的加速度。适应高频振动和瞬态适应高频振动和瞬态振动的测量。振动的测量。传感器质量小，可测传感器质量小，可测很高振级。很高振级。41第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统特点特点频带极宽频带极宽(0.220KHz)。本身质量小本身质量小(250g)。动态范围很大。动态范围很大。工作原理工作原理惯性质量运动时产生的惯性力作用在压电晶体上，压电惯性质量运动时产生的惯性力作用在压电晶体上，压电晶体产生相应大小电荷。晶体产生相应大小电

33、荷。(a)中心压缩型(b)环形剪切型42第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统固定加速度计的方法固定加速度计的方法压电式加速度计常用的安装方法如上图。安装状态直接影响可安装状态直接影响可测的频率范围。测的频率范围。一般用粘结法固定的可测频率不超过5kHz。手持探针法只能用于1Hz以下的近似测量。用螺栓固定是最好的方法，尤其适用于测冲击波及高频振动。用磁铁吸盘安装方便，便于移动位置，可测频率比用粘结方法稍差。在加速度计与被测物之间涂一层硅胶，可改善冲击状态，有利于高频响应。43第第7章章振动测试振动测

34、试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统五、阻抗头五、阻抗头集集压电式力传感器压电式力传感器和和压电式加速度传感器压电式加速度传感器为一体为一体前端是前端是力传感器力传感器；后面为测量激振点响应的；后面为测量激振点响应的加速度计加速度计。装在激振器顶杆和试件之间。装在激振器顶杆和试件之间。优点：保证测量点的响应就是激振点的响应。优点：保证测量点的响应就是激振点的响应。44第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 测振传感器的合理选用

35、测振传感器的合理选用 直接测量参数的选择。直接测量参数的选择。综合考虑传感器的频率范围、量程、综合考虑传感器的频率范围、量程、灵敏度。灵敏度。考虑具体使用的环境要求、价格、寿命、可靠性等因素。考虑具体使用的环境要求、价格、寿命、可靠性等因素。45第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统*7.4 7.4 振动测量系统及其标定振动测量系统及其标定为了保证振动测试与试验结果的可靠性与精为了保证振动测试与试验结果的可靠性与精确度，在振动测试中对拾振器和测试系统的确度，在振动测试中对拾振器和测试系统的校难显得很

36、重要。校难显得很重要。这是因为拾振器这是因为拾振器使用一段时间后灵敏度使用一段时间后灵敏度会有会有所改变，象压电材料的老化会使灵敏度每年所改变，象压电材料的老化会使灵敏度每年降低降低25；测试仪器修理后测试仪器修理后必须按它的必须按它的技术指标进行全面严格的定度和校准；技术指标进行全面严格的定度和校准；进行进行重大测试工作重大测试工作之前常常需要作现场校淮之前常常需要作现场校淮或某些特性校准，以保证获得满意的结果。或某些特性校准，以保证获得满意的结果。46第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统对于拾

37、振器要校准的项目很多，但绝大对于拾振器要校准的项目很多，但绝大多数使用者最关心的是拾振器多数使用者最关心的是拾振器灵敏度灵敏度和和频率响应特性频率响应特性的校淮。的校淮。常用的灵敏度校准方法有：常用的灵敏度校准方法有：绝对法绝对法、相相对法对法和和校准器法校准器法。本节将就前两者作些。本节将就前两者作些介绍。介绍。47第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1、绝对法、绝对法5、参考反射镜、参考反射镜6、参考管束、参考管束7、测量光束、测量光束8、分束器、分束器12、拾振器、拾振器14、测量反射镜、测

38、量反射镜电源电源光电倍增管光电倍增管放大器放大器频率测频率测量仪量仪功率功率放大器放大器正弦函数正弦函数发生器发生器振动台数字数字电压表电压表电荷电荷放大器放大器氦氖激光器氦氖激光器56121478将被校准的拾振器固定在校准振动台上，用激光干涉测振仪直接测将被校准的拾振器固定在校准振动台上，用激光干涉测振仪直接测量振动台的振幅，再和被标定的拾振器的输出比较，以确定被校准拾振量振动台的振幅，再和被标定的拾振器的输出比较，以确定被校准拾振器的灵敏度，这便是用激光干涉仪的绝对校准法，其校准误差是器的灵敏度，这便是用激光干涉仪的绝对校准法，其校准误差是0.51。此法同时也可测量拾振器的频率响应。此法同

39、时也可测量拾振器的频率响应。1校准输出校准输出干涉仪的工作台台体移动干涉仪的工作台台体移动/2(氖激光波长氖激光波长=0.6328m)，光程，光程差变化一个波长差变化一个波长，干涉条纹移动一条。所以根据移动条纹的，干涉条纹移动一条。所以根据移动条纹的计数可以测出台面振幅。再根据实测的频率计数可以测出台面振幅。再根据实测的频率可以算出传感器所经受的速度或加速度。可以算出传感器所经受的速度或加速度。48第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、相对法、相对法背靠背比较标定法背靠背比较标定法电荷放大器电荷

40、放大器毫伏表毫伏表频率计频率计被校准传感器被校准传感器电荷放大器电荷放大器毫伏表毫伏表参考传感器参考传感器激振台此法又称为背靠背比较校准法。将待校准的传感器和经过国家计量等部门此法又称为背靠背比较校准法。将待校准的传感器和经过国家计量等部门严格校准过的传感器背靠背地严格校准过的传感器背靠背地(或仔细地并排地或仔细地并排地)安装在振动台上承受相同安装在振动台上承受相同的振动。将两个传感器的输出进行比较，就可以计算出在该频率点被校准的振动。将两个传感器的输出进行比较，就可以计算出在该频率点被校准传感器的灵敏度。这时，严格校准过的传感器起着传感器的灵敏度。这时，严格校准过的传感器起着“振动校准传递振

41、动校准传递”的作的作用。通常称为参考传感器其中用。通常称为参考传感器其中ua、ur分别为被校准传感器和参考传感器的分别为被校准传感器和参考传感器的输出。输出。uaur被校准传感器的被校准传感器的灵敏度：灵敏度：49第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统振动传感器应定期校准。任何外界干扰，包括地基的振动传感器应定期校准。任何外界干扰，包括地基的振动，都会影响校准工作，带来误差。振动，都会影响校准工作，带来误差。故高精确度的校准工作应在隔振的基座上进行。对于故高精确度的校准工作应在隔振的基座上进行。对于

42、工业现场来说，这是一件很难办到的事。工业现场来说，这是一件很难办到的事。而实际的校准工作却又要求在模拟现场工作环境而实际的校准工作却又要求在模拟现场工作环境(温度、温度、湿度、电磁干扰湿度、电磁干扰)下进行。下进行。考虑到工业中用于振动工况监测的传感器首先追求的考虑到工业中用于振动工况监测的传感器首先追求的是其可靠性，而不是很高的精确度等级。是其可靠性，而不是很高的精确度等级。所以一个可行的办法是测量振动台基座的绝对振动，所以一个可行的办法是测量振动台基座的绝对振动，同时再测量台面对基座的相对振动。同时再测量台面对基座的相对振动。经过信号叠加处理获得台面的绝对振动值，也就是传经过信号叠加处理获

43、得台面的绝对振动值，也就是传感器的振动输入值。感器的振动输入值。50第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统频率响应函数测量系统激振器功放信号发生器动态信号分析仪电荷放大器加速度计柔性杆力传感器被测试件显示设备*7.5 7.5 激振试验设备及振动信号简介激振试验设备及振动信号简介一、激振台一、激振台51第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.5 7.5 激振试验设备及振动信号简介激振试验设备及振动信号简介

44、l对激振设备要求对激振设备要求v 为被测系统提供输入为被测系统提供输入能量，使之发生振动。能量，使之发生振动。v 交变力交变力 要求的频率范围；要求的频率范围；波形良好；波形良好；幅值足够和稳定幅值足够和稳定激激振振设设备备v 振动台振动台v 激振器激振器v 力锤力锤52第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一、激振设备一、激振设备 （1 1）振动台）振动台机械振动台机械振动台电磁式振动台电磁式振动台53第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球

45、比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统电电液伺服振动台液伺服振动台54第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（2 2）激振器）激振器电磁式激振器电磁式激振器电动式激振器电动式激振器55第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2）电磁式激振器）电磁式激振器电磁激振器是非接触式的，可以用电磁激振器是非接触式的，可以用于对旋转着的对象进行激振，其频于对旋转着的对象进行激振，其频率上限约为率上限约为500800Hz

46、。电磁式激振器电磁式激振器不动部分不动部分为为U型或型或E型电型电磁铁，在磁铁上绕有直流和磁铁，在磁铁上绕有直流和交流线圈，交流线圈，可动部分可动部分分为分为导导磁材料制成的试件磁材料制成的试件和和支撑弹支撑弹簧或机床上的导磁的工件簧或机床上的导磁的工件。激振器工作时，激振器工作时，电磁铁电磁铁与试件组成闭合的磁回路与试件组成闭合的磁回路，气隙中的交变磁场使试件承气隙中的交变磁场使试件承受交变的电磁力受交变的电磁力，从而激起，从而激起试件振动。试件振动。电磁激振器的电磁激振器的优点优点是进是进行行非接触激振非接触激振，对试件无附，对试件无附加质量影响。此外，它的激加质量影响。此外，它的激振力大

47、，工作频率范围宽，振力大，工作频率范围宽，适用于对机床现场激振。适用于对机床现场激振。缺缺点点是波形失真大、振幅小。是波形失真大、振幅小。56第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1、电动式激振器、电动式激振器驱动线圈7位于磁极与铁芯的气隙中，并与顶杆固装在一起，由支承弹簧支承在壳体中。当线圈通以交变电流后，在磁场中受到电动力，通过顶杆作用在试件上。在使用时，往往在顶杆与激振对象之间加一个力传感器，以精确地测出激振力F(t)电动式激振器电动式激振器57第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在

48、规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统激振器是由通入线圈中的交变电流产生交变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，磁场，而被测对象作为衔铁，在交变磁场作用在交变磁场作用下产生振动下产生振动由于在电磁铁与衔铁之间的作用力由于在电磁铁与衔铁之间的作用力F(t)只会是只会是吸力，而无斥力，为了形成往复的正弦激励，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应该在其间施加一恒定的吸力F0，然后才能叠，然后才能叠加上一个交变的谐波力加上一个交变的谐波力F(t)，如图所示，即，如图所示，即:为此，通入线圈中的电

49、流I(t)也应该由直流与交流两部分组成，即:58第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 由由锤体、手柄和可以调换的锤体、手柄和可以调换的锤头和配重锤头和配重组成，锤体和锤头组成，锤体和锤头之间装有一个力传感器，以测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。量被测系统所受锤击力的大小。锤击力大小锤击力大小由锤击质量和由锤击质量和锤击被测系统时的运动速度决锤击被测系统时的运动速度决定的定的。激励的频率范围激励的频率范围由接触表由接触表面刚度决定，锤头材料越硬则面刚度决定，锤头材料越硬则脉冲的

50、持续时间越短，上限频脉冲的持续时间越短，上限频率率fe越高。越高。力锤力锤（3 3）脉冲锤击激励）脉冲锤击激励59第第7章章振动测试振动测试篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（3 3）脉冲锤击激励）脉冲锤击激励 脉冲锤对被测系统进行敲击，给系统施加一个脉冲力，脉冲锤对被测系统进行敲击，给系统施加一个脉冲力，使之发生振动。由于锤击力脉冲在一定频率范围内具有平坦使之发生振动。由于锤击力脉冲在一定频率范围内具有平坦的频谱曲线，所以它是一种宽频带的快速激励方法。的频谱曲线，所以它是一种宽频带的快速激励方法。敲击力及其频谱60第第