翻译(mechanical vibrati)

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1、编号：毕业设计(论文)外文翻译（译文）院（系）：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：王增超学号：0600110326指导教师单位：电气工程及其自动化教研室姓名：黄知超职称：副教授2010年5月6日利用光学传感器的机械振动分析摘要国家光学研究所研制了一种用于采集数据的非接触式位移测量系统，用它来分析振动结构和机器中的机械振动。这些机械振动的分析需要大量的信号处理操作，其中包括：通过观察各种振动分类以确定系统条件，以及为了确定可能的趋势而检测振动的变化。此文还结合了监视系统的物理特性和上下文数据（操作方式等），允许某些特性评价

2、，如疲劳、异常压力、寿命等，这就产生了一种按照应用程序类型对力学性能和结构断层的更高层次分类。一、引言由机械结构和电气设备产生的振动的研究仍然是一个非常流行的研究领域。机器的出现、越来越复杂的流程以及不断增加的开发和生产成本，使很多要求振动分析的应用领域的出现受到青睐。在这些应用领域中，我们可以发现机械检测[1],模态分析[2],质量控制和环境测试。这些功能被应用于很多领域，像航空航天业，汽车工业[3]，能源生产[4],土木工程[5]以及音响设备[6]。这里描述的信号处理使用了一个国家光学研究所研制的激光测振仪来分析机械系统的振动。此项

3、技术可用于上述众多应用程序中。问题的关键是要建立一个智能系统，这个智能系统要有能力确定基于振动分类的系统条件，检测振动的变化以及分析它们的发展趋势。对于各种可能的振动分类需要对正常和故障条件下的机械振动有一个先验知识；可能的情况下，提供系统的数学模型。后者在给解释提供好的意见方面往往是至关重要的，因为它预测了结构和正常振动的动态行为。由于定期性的系统激励或者机械系统的自然共振性，振动光谱一般是很憔悴的。改变振动信号可以导致振幅、频率和/或一个或者多个组件的相位的变化。此外，新的高峰可能会加到现有频谱中，或某些高峰淡出。变化也能以短期瞬态

4、或者时间域尖峰的形式出现。在极端的情况下，如果振动变得很强以至于结构实际上开始发生变动，那么整体的振动水平也会发生变化，即会出现一个直流分量。上述所有变化可能逐渐发生，如疲劳应力使材料的性能慢慢恶化，或者变化也可能突然发生，如机器机械部分的断裂。他们也有可能定期或随机出现，这都取决于进程中产生的机械振动。对于多状态系统，变化必须被详细认真的解释。例如，旋转机械的操作速度从A提高到B，振动分析系统不应把这一变化看作是机械故障导致的结果，而应该是让其自身去适应这一新型的运作模式。本文的结构如下：首先，激光测振仪的概述在第二部分提出，其次，机

5、械振动分析的过程，包括信号处理将在第三节进行介绍。接下来，我们在第四部分给出齿轮系统振动分析的实例和和一些结果。最后，在第五部分做出总结。二、激光测振仪激光测振仪是一个传感器，它可以将相对位移转换成一个可用于数字信号处理的电信号。基于激光的系统可以提供一些超过传统加速度计的优势，因为测量是以非接触的方式进行，即，传感器不会影响测量系统的动态行为。这对于轻重量和低浓度的结构来说是特别重要的。在一些恶劣的环境，像高温、高压、电磁场中，振动可以被远程测量。激光测振仪的频率范围可以扩展到直流的情况，而这对于大部分加速度计来说是不可能的。因为测量

6、的基本方式单位是激光的波长，所以没有校准的必要。激光测振仪的原理图如图一所示。该测振仪的光学部分是马赫曾德尔干涉仪。激光束分为指示移动目标的参考光束和测量光束；光束被反射回来形成干涉。极化，如图中箭头和原点所示，用于使光束正确结合。光束重组导致了干涉，因为移动目标改变了测量路径的长度，而参考路径的长度保持改变。当光束的相位差为2π的整数倍，即一个波长λ的整数倍时，检测到的光的强度是最大的。此外，为了提供的目标的运动方向，参考光束是一个带有声光调制器的单边带相位调制。图1激光测振仪原理图实际位移测量是通过计算（移动目标持续转变测量光束的阶

7、段的）最大强度（或边缘）值来展示的。换言之，每计一次数意味着一个λ的位移（即，移动2π相位）被记录。请注意，在整个测量路径长度改变一个λ对应实际移动λ/2个相位。数字位移信号由一个（非图一中所示的）电子模块提供。电子模块的过滤器和检测器的信号解调成同相的（I）分量和正交（Q）分量。接下来，I和Q信号被转换为逻辑电平，送入一个正交解码器。通过解码所有的I-Q转换，位移分辨率有效提高了四倍。包含一个计数器触发和方向标志的解码器输出，驱动一个代表目标位移的计数器输出。由于正交解码器，一个±1的计数表示一个±λ/8的位移；这意味着对于一个波长λ

8、=632.8nm的氦氖激光，最高分辨率为79.1nm。三、振动分析过程在振动分析工程中第一步就是确定一组可用于振动分析的参数。这些参数反映了系统的物理特性，每个参数代表一个特定功能的振动特征。这些参数可以通