《模块振动检测上》PPT课件

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1、机、电类《传感器与检测技术项目教程》模块七、振动检测课件统一书号：ISBN978-7-111-48817-0课程配套网站www.sensor-measurement.net或www.liangsen.net2015年2月第1版（作者：梁森、黄杭美、王明霄、王侃夫）7/23/20211本模块介绍“振动”的基本概念、各种测振传感器、激振的方法、各种激振器，简要介绍频谱图、振动的频谱分析，还介绍了MEMS加速度传感器。内容简介今天是：7/23/20217/23/20212模块七、振动检测（上）目录进入进入进

2、入知识链接振动的基本概念项目一、测振传感器项目二、振动的频谱分析与故障诊断拓展阅读MEMS加速度传感器現在時間是：15:387/23/20213知识链接振动的基本概念物体围绕平衡位置作往复运动称为振动。振动分类：机械振动（例如机床、电机、泵、风机等运行时的振动）；土木结构振动（房屋、桥梁等的振动）；运输工具振动（汽车、飞机等的振动）以及地震、武器、爆炸引起的冲击振动。7/23/20214一、振动的分类振动的类型：自由振动、受迫振动、自激振动、简谐振动、周期振动、瞬态振动、随机振动、单自由度系统振动、多

3、自由度系统振动、线性振动、非线性振动、低频振动、中频振动、高频振动等。7/23/20215表7-1机械振动的分类与特征分类名称特征按振动产生的原因分类自由振动是系统受短暂的初始干扰或外部激振后，系统本身由弹性恢复力和惯性力所维持的振动。当系统存在阻尼时，其振动幅度将逐渐衰减受迫振动由外界持续干扰引起和维持的振动，系统的振动频率为激振频率自激振动是在一定条件下，没有外部激振力而仅由系统本身产生的交变力激发和维持的一种稳定的周期性振动，其振动频率接近于系统的固有频率按振动的规律分类简谐振动振动量为时间的

4、正弦或余弦函数，是最基本的机械振动形式，其他复杂的振动都可以看成多个简谐振动的合成周期振动振动量为时间的周期性函数，可展开为一系列简谐振动瞬态振动振动量为时间的非周期函数，一般在较短(几个周期)的时间内存在，是可用各种脉冲函数或衰减函数描述的振动7/23/20216表7-1机械振动的分类与特征（续）分类名称特征按系统的自由度分类单自由度系统振动用一个独立变量就能表示的系统振动多自由度系统振动须用多个独立变量表示的系统振动按系统结构参数的特性分类线性振动可以用常系数线性微分方程来描述，系统的惯性力、阻尼

5、力和弹性力分别与振动加速度、速度和位移成正比非线性振动须用非线性微分方程来描述，微分方程中出现非线性项按振动的频率分类低频振动f≤10Hz的振动，旋转机件的不平衡、机械变形等与位移成正比，主要利用位移传感器来测量中频振动10Hz＜f≤1000Hz的振动，振动噪声与速度成正比，主要利用速度传感器来测量高频振动f＞1000Hz的振动，振动冲击力及人体感觉与加速度成正比，主要利用加速度传感器来测量7/23/20217二、振动的描述与计算振动的基本参数：振动频率、位移、速度、加速度、初相角来描述。振动频率f指

6、物体每秒振动循环的次数，单位是赫兹（Hz）。振动角频率ω的单位为弧度/秒（rad/s）。振动频率f的倒数称振动周期，用T表示，T＝1/f，单位是秒(s)。振幅：物体离开平衡位置的最大位移的绝对值，用xm表示，单位是m、mm或μm。峰峰值（xpp）：整个振动历程的正峰与负峰之间的差值。单峰值（xp）：正峰或负峰的最大值；有效值（xrms）:振幅的均方根值。简谐振动时，单峰值等于峰峰值的1/2；有效值（xap或x）等于单峰值的0.707；平均值等于单峰值的0.637。7/23/202181．简谐振动位移、

7、速度、加速度的换算将简谐振动的位移对时间t求导，可得振动速度；将速度对时间t求导（或对位移进行二次求导），可得振动加速度。x=xmcos(ωt+φ)（7-1）v=dxm/dt=-ωxmsin(ωt+φ)=vmcos(ωt+φ+π/2)（7-2）a=d2xm/dt=dv/dt=-ω2xmcos(ωt+φ)=amcos(ωt+φ+π)（7-3）式中xm——振幅（m）；ω——振动角频率（rad/s，ω=2πf）；φ——初相角（rad）；vm——速度幅值（m/s，vm=ωxp）；am——加速度幅值（m/s2，

8、am=ω2xp）。也可将简谐振动的加速度a对时间积分，得到振动的速度v；再将振动速度v对时间积分（或将加速度a对时间双重积分），可得振动的位移x。7/23/20219峰值=xm；峰峰值=2xm；有效值=0.707xm（峰值=1.414有效值）；平均值=0.637xm。简谐振动的三个基本参数7/23/202110图7-2简谐振动的位移、速度、加速度变化曲线例7-1弹簧振子的简谐振动如图7-3所示，弹簧振子在C、O、B间作无摩擦力、无阻尼的简谐运动。O为平衡