《振动测试实验》讲义摘录.doc

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1、《振动测试实验》课的学习内容•常用振动测试设备的原理及使用。•振动测试系统的选择、安装与使用。•振动信号的数据采集、分析处理的理论与实践。•动态信号分析仪的原理与使用。•模态试验的基本理论、试验方法与试验过程。目标与要求•了解振动测试的目的和意义。•了解振动测试的基本手段和方法。•掌握基本的振动测试技术。振动测试与动态分析包括三个部分•振动测量与数据采集,•动态信号分析,•机械或结构动态特性测试。1、振动测量与数据采集机械或结构振动的位移、速度、加速度;冲击的加速度;噪声的声压和声强…等等,这些物理量是随时间变化的,称之为动态信号

2、,对其测量称之为动态测量。振动测量属于动态测量范围。动态测量是指由传感器测得这些非电物理量并转为电信号,然后经过放大、滤波等适调环节,对信号作适当调节,对测量结果进行显示、记录的全过程。工程中的物理量都是随时间连续变化的,相应的连续时间信号称为模拟信号。将连续时间信号转换为离散数字信号的过程称为数据采集。2、动态信号分析对于振动、冲击等快变物理量,数据采集得到的时间历程信号尚不足以描述其特征,而有效值、峰值等参数反映的信息量又太少。因此,对所测得的动态信号往往需要进行分析,即动态信号分析。通过动态信号分析,获得更多的能够较详尽反映

3、物理特征的各项参数。如频率响应函数、功率谱密度函数、相关函数等等。1、机械或结构动态特性测试实际测量、分析的物理量,往往是被试对象在一定运行环境中受到某种激励的动态响应,前者是输入后者是输出。由于线性系统的输入、输出之间存在简单的因果关系,因此可以通过对被试系统输入、输出物理量的测量和分析来确定系统的动态特性,这就是动态特性测试。例如结构模态试验就是典型的结构动态特性试验。第一章振动测试设备振动测试设备主要包括:传感器、适调器、激振装置、数据采集器、信号分析处理软件等。传感器:位移传感器、速度传感器、加速度传感器、激光传感器、力传

4、感器。激振装置:激振器、力锤、振动台。适调器:电荷放大器(或恒流源)、抗混滤波器、程控放大器。数据采集器:采样/保持器、A/D变换器。1.1振动传感器振动传感器—将振动运动转变为电(或其他物理)信号的装置。分类:•根据被测振动量是位移、速度还是加速度,可以将振动传感器分为:位移传感器、速度传感器和加速度传感器。•从电学原理上可以将振动传感器分为:电感型、电动型、涡流型、压电型和压阻型。•从力学原理可以将振动传感器分为:绝对式传感器和相对式传感器。绝对式传感器又称为基础式或惯性式传感器。最常用的是:绝对式压电加速度传感器!1.1.1

5、振动传感器原理绝对式位移振动传感器可用于测量频率远高于传感器固有频率的振动。加速度传感器用在低于传感器固有频率范围的振动测量。○振动传感器技术指标•频率响应特性(包括幅频特性和相频特性)•灵敏度:电信号输出与被测运动输入之比。•动态范围:可测量的最大振动量与最小振动量之比。•横向灵敏度:垂直于主轴的横向振动也会是使传感器产山输出信号。该信号与主轴灵敏度的百分比为横向灵敏度。•幅值线性度:实际传感器的输出信号只在一定幅值范围内与被测振动成正比(即保持线性特性)。在规定线性度内可测幅值范围称为线性范围。1.1.2惯性式加速度传感器•压

6、电加速度传感器,•压阻加速度传感器,•伺服加速度传感器压电加速度传感器是目前使用最为广泛的传感器!压电加速度传感器特点优点:•使用频率范围很宽:0.1Hz-200KHz,•动态范围大:0.001g-10000g;•附加质量小:可以小到1g以下。缺点:•对后继信号适调器要求较高.一般需要采用较为复杂的电荷放大器,•不适合测量超低频信号:1)理论上可测的频率下限可以到零,实际上低频范围受限于信号适调器(电荷放大器)的输入级时间常数T,即RC高通滤波器的-3dB频率.2)当频率很低时,加速度信号很小,将受到测量电噪声的影响。压阻加速度传

7、感器特点•频响可从0Hz开始。无零飘,频率上限由惯性测量系统的固有频率决定,可达2500—4000Hz;•体积小、重量轻。1.1.3速度与位移传感器一、电动式速度传感器电动式速度传感器基于电磁感应原理,即当运动的导体在固定磁场里切割磁力线时,导体的两端就感应出电动势。电动式速度传感器的输出电压与导线相对于磁力线的切割速度成正比。电动式速度传感器特点优点•电压灵敏度高,可直接测量;•噪声小;•耐高温.缺点:•质量大;•测量低频(<10Hz)误差大。二、涡流式位移传感器涡流式位移传感器特点•主要特点是它与被测点没有接触,是相对式测量。

8、可以测量静态信号。•结构简单、线性度好、抗干扰能力强。1.1.4动态压电式力传感器压电传感器的输出电荷与外力成正比。振动传感器的选择与安装选择:振动传感器的选择是振动测试首先要考虑的问题!•对于超低频(<2Hz)测量,尽量选择位移传感器。若位移较大

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