机械振动的测试

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1、第八章机械振动的测试1、机械振动定义物体在一定位置附近所做的周期性往复运动。2、机械振动产生的物理原因机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，产生各种振动。3、振动测试的研究内容测量设备运行时的振动参量，了解被测对象的振动状态，寻找振源；对设备激振，测试其受迫振动，以求得被测对象的动态性能，如固有频率、阻尼、机械阻抗等。第一节机械振动的概念2.1振动的分类（1）从产生振动的方式来分：自由振动：仅受初始条件（初始位移、初始速度）激励而引起的振动；受迫振动：系统在持续外力激励下的振动。第二节机械振动的类型（2）从振动的规律来分：简谐振动复合周期振动

2、瞬态振动随机振动第二节机械振动的类型以无阻尼自由振动的弹簧振子为例得出普遍结论：xok微分方程特征运动学特征由(一）简谐振动第二节机械振动的类型加速度速度vtxa解可得位移振动方程第二节机械振动的类型常数A和j的确定说明：(1)一般来说j的取值在-π和π(或0和2π)之间；由初始条件：结论：（1）单自由度无阻尼系统的自由振动是以正弦或余弦函数表示的，故称为简谐振动。（2）自由振动的角频率即系统的固有频率仅由系统本身参数确定，与外界激励、初始条件无关。（3）自由振动的振幅A和初相角φ由初始条件所确定。（二）复合周期振动由两个或两个以上频率之比为有理数的简谐振动复合而成。第二节机械振动的类

3、型（三）准周期振动由频率比不全为有理数的简谐振动叠加而成。第二节机械振动的类型（四）瞬态振动、冲击瞬态振动：在极短时间内仅持续几个周期的振动。冲击是单个脉冲。特点：过程突然发生，持续时间短，能量很大。通常由零到无限大的所有频率的谐波分量构成。第二节机械振动的类型（五）随机振动不能用确定的数学式来描述其运动规律的振动。与一般的随机信号处理方法一样。第二节机械振动的类型2.2单自由度系统的受迫振动1.由作用在质量块上的力所引起的受迫振动1.不管系统的阻尼比是多少，在时位移始终落后于激励力90o现象，称为相位共振。2.对于无阻尼系统，M的极大值产生在，M与φ的值为：M的极大值相位差此时的称为

4、位移共振频率设基础的绝对位移为x(t)，质量块m的绝对位移为y(t)，质量块M对基础的相对运动为(y-x)。其运动方程为：2.由基础运动所引起的受迫振动2.2单自由度系统的受迫振动第三节振动的激励和激振器根据第二章的讨论，如果知道了系统的输入（激励）和输出（响应），就可以求出系统的动态特性。振动系统测试就是求取系统动态特性的一种试验方法。为了完成上述测试任务，测试系统包括下述三个主要部分：激励部分实现对被测系统的激励（输入），使系统发生振动。它主要由激励信号源、功率放大器和激振器组成。拾振部分检测并放大被测系统的输入、输出信号，并将信号转换成一定的形式（通常为电信号）。它主要由传感器、

5、放大器组成。分析记录部分将拾振部分传来的信号记录下来供分析处理并记下处理结果。它主要由各种记录设备和频谱分析设备组成。3.1振动的激励一、稳态正弦激励方法激励信号是一个具有稳定幅值和频率的正弦信号，测出激励大小（激振力大小）和响应大小，便可求出系统在该频率点处的频率响应的大小。激励系统一般由正弦信号发生器、功率放大器（恒流输出）和激振器组成；测量系统由跟踪滤波器、峰值电压表和相位计组成。二、瞬态激励方法激励信号是一种瞬态信号，它属于一种宽频带激励，即一次同时给系统提供频带内各个频率成份的能量，使系统产生相应频带内的频率响应。一种快速测试方法。常在生产现场使用。常用的瞬态激励方法有快速正

6、弦扫描脉冲锤击阶跃松弛激励(一)快速正弦扫描正弦激励信号在所需的频率范围内作快速扫描（数秒内完成），即激振信号频率在扫描周期T内成线性增加，而幅值保持恒定。扫描信号的频谱曲线几乎是一根平坦的曲线，从而能达到宽频带激励的目的。T：扫描周期(二)脉冲锤击激励用脉冲锤对被测系统进行敲击，施加一个脉冲力，使之发生振动。由于脉冲锤击力在一定频率范围内具有平坦的频谱曲线，所以它是一种宽频带的快速激励方法。三、随机激励方法纯随机激励理想的纯随机信号是具有高斯分布的白噪声，它在整个时间历程上是随机的，不具有周期性，在频率域上是一条几乎平坦的直线。输入输出的互谱与频率响应函数成正比。只要测得互谱就可代表

7、频率响应函数。伪随机激励伪随机信号是一种有周期性的随机信号，它在一个周期内的信号是纯随机的，但各个周期内的信号是完全相同的。这种方法的优点在于试验的可重复性。将白噪声在T内截断，然后按周期T反复重复，即形成伪随机信号。三、随机激励方法3.2激振器（一）电动式激振器当Fi以简谐规律变化时，则作用在激振对象上的力F也为同频率的简谐力。使用时在顶杆与激振对象之间加一个力传感器，以精确地测出激振力F(t)。为了使激振器的能量尽量用于激振对象的激励上,在