测试技术及应用第十五讲

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1、第九章振动与噪声的测量1许多情况下，设备故障的产生就是由于振动过大，从而产生有损机械结构的动载荷。振动严重时，可能使部件产生裂纹，结构强度下降或是造成设备失灵。本章旨在研究振动信号的测量、分析与处理技术，为解决工程中的有害振动问题奠定理论基础。29.1振动测试原理机械振动测试，根据不同的目的，大致可以分为下述两类：1．寻找振源，减小或消除振动2．测量结构部件的动态特性，以便进行结构改进与优化3表9-1中列出了单自由度系统在质量块受力下和在基础运动下所引起的振动的力学模型、运动微分方程、频率特性以及一些结论。4569.2常用的测振传感器拾振器的分类方法有：按拾振器是否

2、与测振物接触，可分为接触式和非接触式；按测振物选取的参考坐标，可分为绝对式和相对式；按拾取的振动量，可分为加速度计、速度计和位移计；按工作原理，可分为压电式、磁电式、电动式、电容式、电感式、电涡流式、电阻应变式和光电式等。78910111213压电式和电阻应变式加速度计是用质量块对被测物的相对振动来测试被测物的绝对振动的，因此又称为惯性式拾振器。1．惯性式拾振器的力学模型14若以Z为输入，Z为输出，则称为位移拾振器，主要用101于低频测试，如地震观测。若以Z为输入，Z为输出，则称为速度拾振器。101若以Z1为输入，Z01为输出，则称为加速度计。若再利用压

3、电效应或应变将Z转换成电信号，则分别称01为压电式加速度计或电阻应变式加速度计。惯性式拾振器必须固定在被测物上，只有当拾振器的质量远小于被测物质量时，被测物的振动才不受拾振器质量的影响，即负载效应可以忽略不计。加速度计可以制作得很小，质量一般在20g以下。152．压电式加速度计1617钢螺栓31KHz，云母垫片28KHz，蜡29KHz，永久磁铁7KHz，手持2KHz183．电阻应变式加速度计194．测振传感器的合理选择选择测振传感器主要考虑被测量的参数（位移、速度或加速度）、测量的频率范围、量程及分辨率、使用环境和相移等问题。应按直接测取参数来选用测振传感器，尽量避

4、免积分，特别是用微分去间接获得所需参数。对相位有严格要求的振动测试项目，如相关分析、传递函数分析等，还应特别注意传感器及测试系统的相频特性。或对供货商提出要求，或在振动台上实测相差，可对传感器进行筛选或在分析时进行修正。209.3振动的激励及激振器1．稳态正弦激振常用正弦激振器有绝对式和相对式两种。绝对激振常用电动式激振器,相对激振常用电磁式激振器。21222324252627282930312．瞬态激振（1）脉冲激振脉冲激振是给试件施加一个脉冲力，试件在脉冲力作用下将产生一个自由振动。若以理想脉冲为输入，系统的输出就是脉冲响应函数，再经傅里叶变换即可获得系统的频率

5、特性。32333435（2）阶跃激振对试件施加一个静力，使它产生弹性变形，然后突然取消该力。这相当于对试件施加了一个负的阶跃激振力，在建筑结构和桥梁的振动测试中，这种激振方法有应用。（3）快速正弦扫描激振36373．随机激振为了模拟工况的随机振动环境，必须先对工况的随机激励进行大量的实测和统计，也可利用道路、地震和海浪等方面已有的统计资料。一旦确定了工况的随机信号，还需要模拟该随机激励。目前，多由微机经数模转换器、功率放大器和激振器，最后输出模拟的随机激振信号。389.4振动测试的工程应用1．金属切削机床的振动试验按国家标准及相应规范，金属切削机床样机应进行多种振动

6、试验，作为评定机床等级的主要指标之一。（1）绝对振动及相对振动试验（2）激振试验3940（3）抗震性切削试验2．振动监测及诊断3．查找振源及识别振源传递路径419.5噪声测量基础一、噪声的度量用声压级、声强级和声功率级来表示噪声的强弱，用频率或频谱来表示噪声的高低。421．声压和声压级声压：指声波引起介质压力的波动量。一般用p表示，单位是Pa。常用声压级L（单位为dB）来表示声压强弱，它的p定义为：L20lg(pp)p0432．声强和声强级声强：声音的强弱也可用能量来表示。在某点垂直于声音传播方向的单位面积上，单位时间通过的声能量称为声强。声强级L定义为：1LI

7、10lg()I10443．声功率和声功率级声功率:是声源在单位时间内发射出的声能量。通过垂直于传播方向上面积A的平均声功率为WIA基准声功率W取为10-12W，因此，声功率级L定义为0WLW10lg(/W)W0454．声压级、声强级和声功率级的关系22pp0LL10lg10lg1pIcIc00在噪声测试中，对自由行波可认为L1LpLI10lg(/IA)10lg(/A)LA10lg(/A)W0010式中，A为取得基准声功率W时的面积，即W=IA。00000LLa10lg(AA)Wp046475．噪声的频谱声音的高低主要与其频率有关。实