测试系统-振动、加速度

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1、航空航天测试系统北京航空航天大学仪器学院测控系郑德智第5章振动、加速度与冲击测量系统测振传感器2振动测量系统31加速度测量及传感器332021/9/152振动测量系统振动量的测量振动量：通常指反映振动的强弱程度的量，亦即指振动位移，振动速度和振动加速度的大小。这三者之间存在着确定的微分或积分关系。究竟测量哪个振动量是振动测量中必须考虑的问题之一。加速度速度位移振动位移、振动速度和振动加速度三者的幅值之间的关系与频率有关。2021/9/153在低频振动场合，加速度的幅值不大，宜选用振动位移测量；在中频振动场合，宜选择振动速度测量，在高频振动场合，加速度幅值较大，宜选择加速度测量。振动

2、测量系统2021/9/154（1）正弦测量系统振动量测量通常有以下几种系统：正弦测量系统图正弦测量系统适用于按简谐振动规律的系统。应用正弦测量系统，除了测量振幅外，有时还要求测量振幅对于激励力的相位差，以及观察振动波形的畸变情况。振动测量系统2021/9/155（2）动态应变测量系统动态应变测量系统将电阻应变片贴在结构的测振点处，或直接制成应变片式位移计或加速度计，安装在测振点处，将应变片接入电桥，电桥由动态应变仪的振荡器供给稳定的载波电压。测振时由于振动位移引起电桥失衡而输出一电压，经放大并转换成电流，由表头指示，或由光学示波器、计算机记录。动态应变测量系统的组成振动测量系统20

3、21/9/156振动测量系统2021/9/157模拟量频谱分析系统传感器经微/积分放大器后，进入模拟量频谱分析仪。模拟式频谱分析仪，由跟踪滤波器或一系列窄带带通滤波器构成，随着滤波器中心频率的变化，信号中的相应频率的谐波分量得以通过，从而可以得到不同频率的谐波分量的幅值或功率的值，由仪表显示或记录；数字频谱分析系统现代振动分析系统大都是数字式分析系统。将来自传感器的模拟信号经过A/D转换，把模拟信号转换成数字序列信号，然后通过快速傅里叶（FFT）的运算，获得被测系统的频谱。（3）频谱分析系统振动测量系统2021/9/158机械振动参数的估计:单自由度系统固有频率和阻尼的测量1.自由

4、振动法一个单自由度振动系统，若给予初始冲击（其初速度为dz(0)／dt)或初始位移z0）,则系统将在阻尼作用下作衰减自由振动。机械振动参数估计的目的是用以确定被测结构的固有频率、阻尼比、振型等振动模态参数。自由振动法共振法振动测量系统2021/9/159振动测量系统2021/9/15102.共振法单自由度系统的受迫振动。当激振频率接近于系统的固有频率时，振动响应就急剧增大。位移共振：振动测量系统2021/9/1511测振传感器分类：接触式和非接触式接触式：按壳体的固定方式分为相对式：壳体固定在基座上，测杆和被测对象相联，敏感被测对象相对于基座的振动；绝对式：壳体固定在被测对象上，弹

5、簧支撑一个惯性体感受振动，又称为惯性式测振传感器；振动测试：对振动位移、振动速度、振动加速度这些振动量的检测，它们反映了振动的强弱程度。2021/9/1512（一）力学模型和运动方程式测振传感器2021/9/1513惯性式位移传感器的输出位移zm反映被测振动的位移量xm。测振传感器2021/9/1514测振传感器2021/9/1515位移传感器的上限测量频率在理论上是无限的，但实际上受具体仪器结构和元器件特性、后继放大电路频响等条件的限制，不能太高。下限测量频率则受弹性元件的强度和质量块尺寸、重量等因素的限制，使n不能太小。因此位移传感器的频率范围是有限的。测振传感器2021/9

6、/1516惯性式加速度传感器的响应条件惯性式加速度传感器的质量块相对位移Zm与被测振动的加速度成正比，因而可用质量块的位移来反映被测振动的加速度大小。加速度传感器幅频特性的表达式:测振传感器2021/9/1517测振传感器2021/9/15181.惯性式加速度传感器的最大优点是它具有零频率持性,理论下限测量频率为零，实际下限测量频率极低。为使n远大于被测振动频率，加速度传感器的尺寸、质量可做得很小（小于1g），从而对被测对象的附加影响也小。3.传感器的影响：固定在被测对象上的惯性式传感器将作为附加质量使整个系统的振动特性发生变化。测振传感器2021/9/1519电涡流测振传感器2

7、021/9/15202021/9/1521当光程差每变化半个光波波长时，明暗条纹变化一次。设一个振动周期内，计得干涉条纹变化数为N，则：迈克尔逊干涉仪激光测振仪2021/9/1522加速度是表征物体运动本质的一个基本物理量。可以通过测量加速度来测量物体的运动状态。例如，惯性导航系统就是通过飞行器的加速度来测量它的速度(地速)、位置、已飞过的距离等。可以通过测量加速度来判断运动机械系统所承受的加速度负荷，以便正确设计其机械强度和按照设计指标正确控制其运动加速度，以免机件