第9章 机械振动的测试ppt课件.ppt

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1、第九章机械振动的测试本章要点:1.机械振动的类型2.振动的激励和激振器3.测振传感器原理及选择4.振动参数的测量第一节概述振动产生原因：（1）力的变化、零部件之间的碰撞和冲击。如回转件不平衡、负载不均匀、润滑不良、间隙等（2）能量传递、存贮和释放等诱发激励振动。振动的危害：（1）破坏机器正常工作和原有性能，如影响精度、寿命、可靠性甚至损坏。（2）产生噪声，恶化环境和工作条件，危害健康。振动的有效利用：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

2、出了低振级和低噪声的要求，这些都离不开振动的测量。研究机械振动的意义：（1）对主要生产过程或重要设备进行监测、诊断，确保设备安全运行及产品质量；（2）对机械结构进行振动分析和设计，提高和改善机械设备的抗振能力。（3）通过对振动信号的监测，及时对工作环境实施控制。振动测试应用：作为现代技术手段，广泛应用于机械制造、建筑工程、地球物理勘探、生物及医疗等领域。电动机的在线识别例：下图表示在某电动机生产线上，利用响应频谱诊断技术实现电动机在线自动识别、分类的过程。具体检测步骤如下：（1）将装有微型加速度计的测头接触传送带上的电动机

3、；（2）检测电动机的振动信号，经放大器后输入FFT分析仪；（3）将检测得的振动频谱与预先在分析仪中设定的判别谱进行比较；（4）进行合格与否判断，输出判断信号。上图分别为典型的合格品与废品的振动频谱。从图中可知，废品频谱图中往往在某一频率有较大幅值。基本概念：振动：狭义上讲，把具有时间周期性的运动称为振动。广义上讲，任何一个物理量在某一数值附近作周期性的变化，都称为振动（如机械振动、电磁振动）。机械振动：物体在一定位置附近作周期性往复运动。机械振动系统：指围绕其静平衡位置作来回往复运动的机械系统，单摆就是一种简单的机械振动系

4、统。构成机械振动系统的基本要素有惯性、恢复性和阻尼。惯性就是能使系统当前运动持续下去的性质，恢复性就是能使系统位置恢复到平衡状态的性质，阻尼就是能使系统能量消耗掉的性质。这三个基本要素通常分别由物理参数质量M、刚度K和阻尼c表征。机械振动测试的内容（两类）：（1）测量设备在运行时的振动参量目的：了解振动状态，评定振动等级和寻找振源以便进行监测、诊断、识别及评估（2）施加外加激励，求取被测对象的振动力学参量或动态性能分类：振动环境模拟试验、机械阻抗试验和频率响应试验被测对象测振传感器功率放大器激振器显示记录仪器振动分析仪器测

5、量电路信号发生器机械振动测试系统组成框图机械振动测试系统的基本要求：（1）幅频特性和相频特性在测试范围内满足不失真条件；（2）注意各环节间的匹配。比如：传输环节的阻抗匹配；（3）系统稳定可靠。如防止屏蔽、接地等措施排除电磁干扰，合理滤波排除或削弱信号干扰。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），就可以求出系统的数学模型，也即动态特性。振动系统测试就是求取系统系统动态特性的一种试验方法。一般说来测试系统应该包括下述三个主要部分：1)激励部分功能：

6、实现对被测系统的激励(输入)，使系统发生振动。组成：主要由激励信号源、功率放大器和激振装置组成。激振器是对试件施加某种预定要求的激振力，使试件受到可控的、按预定要求振动的装置。为了减少激振器质量对被测系统的影响，应尽量使激振器体积小、重量轻。2)拾振部分功能：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)。组成：主要由传感器、可调放大器组成。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。3)分析记录部分功能：将拾振部分传来的信号记录下来供以后分析处理或直接进行分析

7、处理并记下处理结果。组成：主要由各种记录设备和频谱分析设备组成。拾振器检测到的振动信号和激振点检测到的力信号要经过适当的分析处理，以提取出各种有用的信息。目前常见的振动分析仪器有测振仪、频率分析仪、FFT分析仪和虚拟频谱分析仪等。a.测振仪：振仪是用来直接指示位移、速度、加速度等振动量的峰值、峰—峰值、平均值或均方值的仪器。b.频率分析仪：振动信号转换成电信号后，经中间变换电路输入频率分析仪，手控或自动扫描就可完成所需频带的频谱分析。c.FFT分析仪：是以微处理器为核心、快速傅里叶变换（FFT）算法为基础的数字分析仪，精度

8、高、动态范围大、功能多、性能稳定、抗干扰能力强。d.虚拟频谱分析仪：虚拟仪器的核心是具备各种功能的软件系统，通常包括计算机图形软件，数据处理软件和显示测量结果的测试系统软件等。当然也包括少量的仪器硬件（例如数据采集硬件）以及将计算机与仪器硬件相连的总线结构等。和传统的FFT分析仪相比，具有频谱分析功能的