测试技术-第九章_机械振动测试ppt课件.ppt

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1、第九章　机械振动测试主要内容：§9-1振动的基本原理§9-2测振系统§9-3振动分析仪§9-4振动系统动态特性测试学习要求完成本章内容的学习后应能做到：1.了解振动测试的基本原理2.掌握测振系统的组成及各部分的作用3.了解振动分析仪器4.了解振动系统动态特性测试★振动测试的目的：(1)对正在工作着的结构或部件进行实时测量和分析。测量的内容包括振动位移、速度、加速度、相位等参数，响应的分析有幅值域分析、时域分析和频谱分析。(2)测定结构或部件的动态特性。以某种激励力作用在被测对象上，使之产生受迫振动，同时测定输入（激振力）和输出（被测对象的振动），并依次确定被测对象的固有频率、阻尼、刚度

2、和振型等动态参数。一、机械振动的类型1、按振动的规律分类（1）确定性振动一般分为以下几种：周期振动非周期振动瞬态和冲击振动确定性振动复杂周期振动(非简谐振动)准周期振动正弦周期振动(简谐振动)§9-1振动的基本原理第九章　机械振动测试（2）随机振动一般分为以下几类：2、按振动的原因分类（1）自由振动（2）受迫振动随机振动非平稳随机振动平稳随机振动各态历经振动非各态历经振动§9－1振动的基本原理3、按振动系统的自由度数目分类（1）单自由度振动系统（2）两自由度、多自由度系统振动图9-1为典型的单自由度线性系统的力学模型图，它是一个惯性质量、理想的弹簧和粘性阻尼器组成，受外界激振力作用的单

3、自由度线性系统的受迫振动问题。§9－1振动的基本原理二、单自由度系统的受迫振动该系统的运动特性可以用二阶线性微分方程来表示：式中：m——质量；c——粘性阻尼系数k——弹簧的刚度系数；F(t)——外界激振力图9-1单自由度线性系统力学模型§9－1振动的基本原理频率响应、幅频特性、相频特性设——系统的固有角频率；——系统的阻尼率；§9－1振动的基本原理(a)幅频曲线(b)相频曲线由幅频特性曲线可知，最大幅值对应的频率为ωr，称为位移谐振频率，其值可从幅频特性表达式的分母对ω的一阶导数为零求得随着阻尼的增加，共振峰向原点移动，在小阻尼时ωr接近ωn，故常直接用ωr作为ωn的估计值。若研究的响

4、应是速度，相应的共振频率称为速度共振频率，速度共振频率始终与固有频率相等。对于加速度响应的共振频率则总是大于系统的固有频率。(a)幅频曲线从相频曲线上看到，不管系统的阻尼比是多少，在(ω/ωn)=1时，位移始终落后于激振力90度，这种现象称为相位共振。当系统有一定阻尼时，位移幅频特性曲线变得比较平坦，位移共振频率既不易测准又偏离固有频率。但从相频特性曲线看，在固有频率处位移响应总是滞后90度，而且这段曲线比较陡峭，频率稍有偏离，相位就明显偏离90度，所以用相频特性曲线来捕捉固有频率比较准确，故相位测量具有更重要的意义。(b)相频曲线小结：⑴在激振频率远小于固有频率时,输出位移随激振频率

5、的变化非常小；⑵当激振频率大于固有频率时，输出位移为零,质量块近于静止；⑶当激振频率接近固有频率时,系统的响应特性取决于系统阻尼,并随频率的变化而剧烈的变化。2、基础运动产生的受迫振动在许多情况下，振动系统的受迫振动是由基础的运动引起的。设基础的绝对位移为z1，质量块m的绝对位移为z0，则如下图 惯性式拾振器的力学模型所示。令z01(t)=z0(t)-z1(t)，为质量块m对基础的相对位移，则上式为频率响应、幅频特性、相频特性分别为质量块m的运动方程为由幅频特性图可见，当激振频率远小于系统固有频率时，质量块相对于基础的振动幅值为零，这意味着质量块几乎跟随基础一起振动，两者相对运动极小。

6、而当激振频率远高于固有频率时，A(ω)接近于1。这表明质量块和基础之间的相对运动（输出）和基础的振动（输入）近于相等，说明质量块在惯性坐标中几乎处于静止状态。这种现象被广泛用于测振仪器中。§9-2测振系统一、测振系统的组成常用测振系统原理如图：传感器的分类：发电型（压电式、电动式、电磁式）参数型（电容式、电感式、电阻式）第九章　机械振动测试★最常用的测振传感器是：磁电式速度传感器、电阻应变式加速度传感器、压电式加速度传感器和涡流传感器。1、磁电式速度传感器磁电式速度传感器是利用电磁感应原理制成的用以测量振动位移、速度、加速度的传感器，有动圈式、动磁式和可变间隙式等结构形式。下面的图9-

7、3是一种动圈式速度传感器的结构图。§9－2测振系统二、测振传感器1-弹簧片2-永久磁铁3-阻尼环4-铅框架5-芯杆6-壳体7-工作线圈8-弹簧片9-接线端图9-3动圈式速度传感器结构图§9－2测振系统基础运动产生的受迫振动★原理：处在磁场中的线圈以被测振动的速度切割磁力线，使线圈产生感应电动式。设被测的振动速度则传感器的输出电压为式中B——磁感应强度；N——线圈扎数；L——每匝线圈导线长度从上式看出，B、L、N均为常数时，线圈中感应电势与被测速