第9章 基本振动参数常用的测量方法.ppt

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1、工程振动测试技术刘习军教授天津大学机械工程学院力学系振动测量的目的是寻求振动系统本身的动特性，对于简谐振动则是寻找其振幅、频率和相位等三个基本参数，动特性分析也可归结为动特性参数的实验识别。本章将介绍振动系统振动参数的一般测量方法，包括：振动的频率及振幅的测量；两个同频简谐振动相位差的测量，衰减系数的测量等。第9章基本振动参数常用的测量方法9.1.1时标比较法时标比较方法将被测振动信号和时标脉冲信号同时显示，根据振动波形和时标信号两者之间的周期比测定被测振动波形的频率。若量出被测信号在周期T长度中的时标脉冲数n，则被测振动信号频率为：其中，为时标信号的频率，一般选取n=5～

2、10，便可得到较准确的结果。9.1简谐振动频率的测量9.1.2频率计直接测频法直接测频法是使用频率计数器直接测定简谐波形电压信号的频率或周期的一种方法。衰减与放大器微分电路双稳态触发电路与门电器数字显示计算电路时基信号发生器①②③限幅电路④⑤⑥⑦频率计的工作原理仪器由三部分组成：1、计数部分；2、时基信号发生器；3、显示部分。(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)衰减与放大器微分电路双稳态触发电路与门电器数字显示计算电路时基信号发生器①②③限幅电路④⑤⑥⑦1、计数部分；它包括衰减与放大器、限幅电路、微分电路及双稳态触发电路等。基本功能：将被测正弦信号变成矩形脉冲信号，如

3、图中第5个波形。2、时基信号发生器；基本功能：产生的基准振荡信号，形成脉冲信号（7），当脉冲信号通过与门电路时，计数器计算出一个振动周期内脉冲信号的个数（6），再计算出频率；3、显示部分。基本功能：将振动频率以数字方式在数码管、液晶管上显示出来。频率计缺点：它在累计时基信号的脉冲个数时总要引起一个脉冲的绝差误差。只有增加被测信号周期内的时基信号脉冲个数，才能降低它的相对误差值。9.2机械系统固有频率的测量确定机械系统的固有频率，往往是一项很重要的工作。9.2.1自由振动法。自由振动法测量机械系统的固有频率，一般都是系统的最低阶固有频率。初速度法示意图初位移法示意图冲击脉冲的

4、频率谱是连续的，但只有在与机械系统的固有频率相同时，相应的频率分量才对此机械系统起作用，它将激励机械系统以其自身的低阶固有频率作自由衰减振动。优点：方法比较简便；缺点：振动波形衰减太快。由于是自由衰减振动法得到的系统振动频率，略小于实际的固有频率。9.2.2强迫振动法利用共振的特点来测量机械系统的固有频率的方法称为强迫振动法，也叫共振法。1.调节转速法发生共振时的转速nc叫做临界转速，根据临界转速和固有频率的关系，就可以计算出机械系统的固有频率。2.调节干扰力频率法1用电磁激振器激振2.用振动台激振将整个机械系统（模型）安装在振动台台面上。振动台工作时，并使被测系统产生牵连

5、惯性力并作强迫振动。改变振动台位移的频率而幅值不变，利用共振法就可测出系统的固有频率。除此方法外，还有晶体激振，声波激振等。用强迫振动法只可测得前几阶固有频率，若得到更高阶的固有频率，可应用实验模态分析法。电动式振动台则速度幅值和加速度幅值应为应注意的问题：由于强迫振动方程的解为其中极大值频率分别由以下关系式求出，即由位移、速度和加速度的幅频特性曲线所以应用共振法求共振频率fn时应注意测量信号的选择，一般选速度信号为好。得9.3简谐振动幅值的测量9.3.1指针式电压表直读法指针式电压表是一台交流电压表，它有三种不同的检波电路，使得电表指针的偏转分别与被测信号的平均绝对值、峰

6、值或有效值成正比。从而构成了三种不同的电压表，测出三种不同的振动参数(峰值、有效值、平均绝对值)数值。9.3.2数字式电压表直读法数字式测振表的原理框图和指针式基本相同，所不同是，指针式仪表采用磁电式表头；数字式仪表采用一个直流数字电压表。直流数字电压表由A/D转换器及电子计数显示器两部分组成。A/D转换器是核心电路。有许多种形式。积分式A/D转换器抗干扰力强，使用方便。比较式A/D转换器测量速度快、精度高，稳定性好。在电压表中读出电压值后，还需利用测试系统的变换关系，求出振幅值。例如：若测量系统为压电式加速度测量系统，由电压表输出的电压读数为416mv。电荷放大器面板档位

7、设置为：(1)加速度输出单位为1m/s2；(2)输出电压开关档位为10mv/ms-2。则振动加速度为指针式电压表数字式电压表9.3.3楔形观察法测幅楔是一黑色片△PAB，PB=（10—50）AB，,xm为被测振动位移的幅值。测幅楔的使用范围一般为：频率范围：f>10Hz、振幅范围：A>0.1mm、尺寸：基线长度PA为50—100mm。9.4同频简谐振动相位差的测量相位差，总是对两个同频率的简谐振动而言9.4.1示波器测量法振动信号x1和x2经测量系统转换、放大后，变成两个电压信号。分别接入示波器的Y1、Y2输入端，