第8章振动测量ppt课件.ppt

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1、第八章振动测量本章内容：振动力学原理、振动测量设备及振动测量§8-1概述：振动的测量力学原理一、单自由度（线形）系统的受迫振动分析图8-1为典型的单自由度系统（线性系统）的力学模型简图，它是一个由惯性质量块m、理想的弹簧支撑k及粘滞阻尼器c组成。8/10/20211现代测试技术当受到一外界激振力作用时。该系统的振动特性可用下列二阶线性微分方程来描述：（1）式中：m—质点的质量；c—粘性迟滞阻尼系数；k—弹簧刚度系数；F(t)—外界激振力。其中：激振力的形式为：F(t)8/10/20212现代测试技术1.简谐激振力引起的

2、受迫振动简谐激振力式中：——激振力的振幅；——激振力的圆频率。该系统的运动方程为：若考虑该系统的稳态振动过程，该方程的特征解为：式中：—受迫振动的振幅；—受迫振动的圆频率；—物体振动位移x与激振力F(t)之间的相位差。将、、代人式（1），求出该系统及特征值（曲线）。8/10/20213现代测试技术因此，该系统的幅频特性和相频特性分别为：频响函数：或a.幅频特性（物理意义是幅值比（放大系数））（注：s=，s——灵敏度，静态特性s=1）其中：—幅值（或振幅模型）比；振型矩阵；b.相频特性8/10/20214现代测试技术——

3、静移位；——频率比；ω=ξ——阻尼比。ξ=，图8-3和图8-4分别为该系统（s=1）的幅频特性和相频特性由图可求出该系统的固有频率，搜索比较方便（在小阻尼时）。8/10/20215现代测试技术2.支承运动引起的受迫振动图8-5为支承运动引起的受迫振动系统的力学模型简图。设支承点的绝对位移为x1，质量块m的绝对位移为x0，若考虑质量块m对支承点的相对运动，则质量块m相对支承点的相对位移x01为（8-12）又设支承点作简谐运动，即（8-13）则系统(质点m)的运动方程为（8-14）8/10/20216现代测试技术若考虑质量

4、块m相对基础（支承）的相对运动，（8-14）式可写为：相对运动方程式或因此，该系统的幅频特性和及相频特性分别为：（8-17）（8-18）其幅频特性和相频特性曲线如图8-6、图8-7所示。8/10/20217现代测试技术3.其他激振力作用下引起的受迫振动(1)激振力为非简谐周期激振力时：应用谐波分析方法，将非简谐周期激振力展开为一系列的不同频率的简谐周期激振力，然后建立系统的运动方程，求出该系统的稳态响应，描绘出相应的幅频特性曲线和相频特性曲线。(2)外界激振力是非周期的任意激振力时，应用Du－hamel（积分法将任意激

5、振力简化为一系列脉冲的作用。首先分别求出系统对每个脉冲的响应，然后再将它们叠加起来，就能得到该系统对任意激振力的响应。8/10/20218现代测试技术应注意：在任意激振力的情况下，系统通常没有稳态振动而只有瞬态振动。在激振力作用停止后，系统仍按固有频率继续作自由振动。二、振动测量的分类1.振动参数测量（对现有设备受到的振动进行测量与分析）振动基本参数：振动位移；振动速度与加速度；固有频率。振动特性：频率响应特性的幅频特性、相频特性，进行分析其系统的自身振动特性。8/10/20219现代测试技术2.激振试验：对现有设备设

6、备施加某种形式的激励，测定系统的输入(激振力)和输出(振动响应)有关特性.激励系统的动态响应试验（也称模态试验分析），同时测量系统的输入(激振力)和输出（振动响应)有关特性，测出：频率响应特性，固有频率，振型，刚度，阻尼等模态参数。举例：（1）振动参数测量：门机叉车司机椅振动参数的测量：固有频率，振动加速度（国家、部颁标准检测要求）。（2）激振实验:港机系实验室大型结构疲劳实验机实际上是做大型结构的激振实验，测出其共振固有频率、振型等模态参数。8/10/202110现代测试技术§8-2测振传感器和激振器一、测振传感器常

7、用测振传感器发展动态：通常用位移传感器和加速度传感器来测量振动参数，近年来随着测试仪器和计算机结合的发展，应用最为广泛的是加速度传感器，下面着重加以介绍。8/10/202111现代测试技术1.电阻应变式加速度传感器（1）结构：图8-2等强度梁1作为弹性元件，其一端固定在壳体3上，另一端装有质量块2。该等强度梁上贴有4片电阻应变片，并接成全桥电路。壳体3内充满硅油5，硅油起阻尼作用，可调节硅油的浓度来调节系统的阻尼率。8/10/202112现代测试技术（2）工作原理：利用应变原理，当传感器固定在被测物体上随之振动时，质量

8、块相对壳体的位移，使等强度梁产生变形，产生的电阻变化值正比于质量块的位移，即正比于被测物体的振动的加速度。（3）特点：具有线性度好、灵敏度高、低频响应特性好，与动态电阻应变仪配合使用，测试仪器配置简单。8/10/202113现代测试技术（4）主要性能指标：表8-1性能指标。a)灵敏度：b)工作频率范围：0~1000HZc)加速度量