振动与噪音测试技术的现状与展望

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1、扬州大学《实验流体力学》课程论文振动与噪音测试技术现状与展望摘要:振动与噪音测试技术广泛应用于各行各业，为多个学科领域的交叉研究提供了新的方法和手段。本文就振动与噪音测试技术的现状给予了分析和总结，并提出了关于振动与噪音测试技术的应用实例，展望未来振动与噪音测试技术的发展方向。关键词:振动；噪音；测试技术；现状；展望0引言在日常生活中，许多振动现象对人类有益或能为人类所利用，如琴弦波动产生的音乐等，但有很多振动往往有害的，如振动使精密仪器无法正常工作，使军事器械无法瞄准目标；大地震使房屋倒塌、桥梁毁坏、公路瘫

2、痪；飞机颤振而坠落等。另外振动产生的噪音日益形成令人厌恶的公害，不仅危及操作人员的身心健康，还影响环境安全和社会稳定。根据生物工程的研究，人体各器官对1Hz～20Hz的低频振动特别感到不适，而高频振动同样会使人感到烦躁、厌倦和疲劳。[1]振动与噪声涉及很多领域，如建筑声学、振动与噪声有源控制、声强度、模态分析、非线性声学与振动、水声、振动与状态监测、故障诊断技术、动力机械振动与噪声、航天航空声学、医疗声学、管道噪声等，这些领域的发展离不开对振动与噪声的测试，所以有必要对振动与噪音测试技术的现状进行研究。[2]

3、1振动与噪音测试技术的现状1.1振动测试及其信号的分析方法1）动运动量的测量一般指振动位移、振动速度和振动加速度这三种量，三者之间存在着确定的微分或积分关系。然而在实际测量工作中，由于位移的、速度的或加速度的传感器及其后续仪表、微分或积分电路特性等方面的差别。一般说来，在频率较低时，加速度数值不大，宜测量位移；而频率较高时，加速度度很大，宜测量加速度；在中等频率时，则宜测量速度。振动运动量的测量系统有正弦测量系统、动态应变测量系统、测量及频谱分析系统。[1]振动系统动态特性参数的测试包括固有频率的测定、阻尼比

4、（或阻尼系数）的测定、动刚度的测定和等效静刚度的测定。2）固有频率的测定，总是近似的撤出共振状态下的结构共振频率，判别共振的方法有振幅法、相位法、时域法。[3]3）阻尼比（或阻尼系数）的测定的方法有自由衰减法、办功率法、福相曲线法。动刚度的测定，测知力幅及位移（或速度、或加速度）的峰值振幅，即可算出位移（或速度、或加速度）动刚度。[4]4）振型的测定，在很多场合，振型是分析判断工作是否正常的依据。通过振型测知结构承受弯曲还是扭转，有助于预见振动的后果。因此，振型是振动系统重要的动态特性。振型测定的方法有李沙育

5、图形法、正交分量法、多点激振法、频闪摄影法、激光全息摄影法。[5]李沙育图形法反映在图形上长轴方向上有变化，依长轴方向的变化即可确定节点两旁相位的正负。各测点测出的幅值都是峰值，难以确定结构振动时振幅的变化过程，测出的振型是非常不纯的。扬州大学《实验流体力学》课程论文正交分量法比李沙育图形法精确，介入了个点的相对相位信息，但所激出的各点响应，实际仍是多阶振型在此点响应量的叠加。当模态频率分布较密集时或阻尼较大时，其它阶共振对此点会产生很大影响。多点激振法基于相位共振原理，合理调节多个激振力的分布和大小来补偿结

6、构内部阻尼，从而激出结构的等效无阻尼模态，即固有模态。多点激振法克服了单点激振法测知系统的动态参数存在的许多缺点，例如信噪比不高、能量小时系统不呈现模态振动、能量大时结构局部变形过大、无法测知振型等。[6]频闪摄影法通过测振仪使一闪光灯的闪光频率与振动仪的振动频率一致，闪光就总是照射到振动体各部在同一时刻的空间位置，这样便可以对其摄影来记录振型。如改变闪光与振动的相位差，即可摄得不同时刻的振动形态。该方法简单、方便、直观，但分辨率不高，只能在较大振幅时采用。[7]激光全息摄影法，是以激光为光源，将振动系统的振

7、型信息记录在全息干板上，然后根据取得的干涉图像来分析判断振型，测振型的全息方法有时间平均法、频闪法、实时法。[1]5）振动信号的数字分析法，是利用计算机和应用信号分析的方法来加以处理，是近30余年发展起来的先进技术，对振动的研究与试验起了极大的推动作用。振动信号的数字处理的优点有运算方便、运算速度快、分辨能力强以及方便操作、显示、复制、存储、扩展、在处理等。由于信号数字处理系统的发展，促进了振动领域的一些新技术和性科学的诞生与发展，如机械阻抗与导纳，模态分析与参数识别，振动诊断，故障预报等。[8]1.2噪音的

8、主要测试内容1）噪音声压测量系统由传声器、放大器、滤波或计权器、记录仪、分析仪、检波器和显示器或表头组成。当振源对邻近空气媒质有扰动时，产生压强波动，即声压信号，通过传声器转换成电压信号，经过放大成为一定功率的电信号。电信号记录后直接用分析仪进行分析，也可以通过具有一定频率响应的计权网络，经过检波获得以分贝定标的声压级。由于声压级依赖于测点离生源的距离以及周围的环境，因此，声压测量结果受许多因素的影