《振动测量原理》PPT课件.ppt

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1、第5章振动测量技术5.1振动和振动测量系统5.2振动参量的测量5.3机械阻抗测量5.4振动信号的频谱分析振动是工程技术和日常生活中常见的物理现象，在大多数情况下，振动是有害的，它对仪器设备的精度，寿命和可靠性都会产生影响。当然，振动也有可以被利用的一面，如输送、清洗、磨削、监测等。无论是利用振动还是防止振动，都必须确定其量值。随着现代工业和现代科学技术的发展，对各种仪器设备提出了低振级和低噪声的要求，以及对主要生产过程或重要设备进行监测、诊断，对工作环境进行控制等等。这些都离不开振动的测量。5.1振动和振动测量系统5.1.1振动信号分

2、类振动信号按时间历程的分类如图5.1所示，即将振动分为确定性振动和随机振动两大类。确定性振动可分为周期性振动和非周期性振动。周期性振动包括简谐振动和复杂周期振动。非周期性振动包括准周期振动和瞬态振动。准周期振动由一些不同频率的简谐振动合成，在这些不同频率的简谐分量中，总会有一个分量与另一个分量的频率之比值为无理数，因而是非周期振动。随机振动是一种非确定性振动，它只服从一定的统计规律性。可分为平稳随机振动和非平稳随机振动。平稳随机振动又包括各态历经的平稳随机振动和非各态历经的平稳随机振动。一般来说，仪器设备的振动信号中既包含有确定性的振

3、动，又包含有随机振动，但对于一个线性振动系统来说，振动信号可用谱分析技术化作许多谐振动的叠加。因此简谐振动是最基本也是最简单的振动。机械振动非周期的随机的确定性的的周期的非平稳的平稳的简谐振动复杂周期振动准周期振动瞬态和冲击各态历经的非各态历经图5.1振动信号的分类5.1.2振动测量系统1.振动测量方法分类振动测量方法按振动信号转换的方式可分为电测法、机械法和光学法。其简单原理和优缺点见表5.1。名称原理优缺点及应用电测法将被测对象的振动量转换成电量，然后用电量测试仪器进行测量灵敏度高，频率范围及动态、线性范围宽，便于分析和遥测，但易

4、受电磁场干扰。是目前最广泛采用的方法机械法利用杠杆原理将振动量放大后直接记录下来抗干扰能力强，频率范围及动态、线性范围窄、测试时会给工件加上一定的负荷，影响测试结果，用于低频大振幅振动及扭振的测量光学法利用光杠杆原理、读数显微镜、光波干涉原理，激光多普勒效应等进行测量不受电磁场干扰，测量精度高，适于对质量小及不易安装传感器的试件作非接触测量。在精密测量和传感器、测振仪标定中用得较多表5.1振动测量方法分类2.电测法振动测量系统图5.2振动测量系统的一般组成框图激振系统测振传感器中间变换电路功放振动分析仪器显示记录反馈控制干扰信号发生器

5、由于振动的复杂性，加上测量现场复杂，在用电测法进行振动量测量时，其测量系统是多种多样的。图5.2所示为用电测法测振时系统的一般组成框图。由图可见，一个一般的振动测量系统通常由激振、拾振、中间变换电路、振动分析仪器及显示记录装置等环节所组成。下面分别就这些组成环节作一简单介绍。(1)测振传感器拾振部分是振动测量仪器的最基本部分，它的性能往往决定了整个仪器或系统的性能。根据线性系统的叠加原理，振动的响应是振动系统拾振部分对各个谐振动响应的叠加。在许多情况下，例如惯性式测振传感器，振动系统的振动是由载体的运动所引起的。如图5.3所示。设载体

6、的绝对位移为z1，质量块m的绝对位移为z0则质量块的运动方程为:（5.1）mz。kc图5.3由载体运动引起的振动响应质量块m相对于载体的相对位移为:（5.2）则上式可改写成:（5.3）设载体的运作为谐振动，即:则式（5.3）可写成:（5.4）考虑这样几种情形下的响应特性：(1)z01相对于载体的振动位移z1，此时相当于测振仪处于位移计工作状态下。此时幅频特性和相频特性分别为:（5.5）（5.6）其幅频特性曲线曲线如图5.4所示。图5.4由载体运动引起的位移响应(2)z01相对于载体振动速度，此时相当于测振仪处于速度计的工作状态下。此时

7、幅频特性和相频特性分别为:（5.7）(5.8)其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图5-6和图5-5所示。图5.6由载体运动引起的速度响应图5.7由载体运动引起的加速度响应(3)z01相对于载体的振动加速度，此时相当于测振仪处于加速度计的工作状态下。此时幅频特性和相频特性分别为:（5.9）(5.10)其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图5.7和图5.5所示。从图5.4~图5.7可以看出：①测振仪在不同工作状态下，其有效工作区域是不相同的。在位移计状态下，其工作条件为>>1，即工作在过谐振区。对于加速度计来说，其工作条件为<<1，即工作在

8、亚谐振区。对于速度计来说，则要求其工作在=1，即谐振区附近。②阻尼比的取值对测振仪幅频特性和相频特性都有较大的影响。对位移计和加速度计而言，当取值在0.6~0.8范围内时，幅频特性曲线有最宽广而平坦的曲线段，此时，相频特