机械振动第8章ppt课件.ppt

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1、第八章振动测量技术基础振动测量技术基础1振动和振动测量系统2振动参量的测量3机械阻抗测量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。在长期的科学研究和工程实践中，已逐步形成了一门较完整的振动工程学科，可供进行理论计算和分析。但这些毕竟还是建立在简化和近似的数学模型上，还必须用试验和测量技术进行验证。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

2、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。1.振动和振动测量系统1.1振动信号分类振动信号按时间历程的分类如图1所示，即将振动分为确定性振动和随机振动两大类。图1振动信号的分类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

3、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。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1。表1振动测量方法分类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，但易受电磁场干

4、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目前广泛应用的是电测法，所以我们主要讨论电测法。2） 电测法振动测量系统图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由于振动的复杂性，加上测量现场复杂，在用电测法进

5、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。3)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。表2列举了部分常用的测振传感器。分类工作原理适用范围优缺点发电型压电式振动时，使传感器中的压电元件受到惯性重块的惯性力作用而产生电荷。输出量与振动加速度成正比惯性式加速度传感器的适用频率范围：与前置电压放大器配套时为2~104Hz与电荷放大器配套时为0.3~2×104Hz量程为10

6、-4-104g（最大达10-5-105g）特别适用于冲击测量，经积分后，可测速度和位移；相对式测力传感器用于测0~104Hz范围内的激振力灵敏度高，频率范围宽，结构尺寸和重量小，受温度、噪声等的影响大，需要高阻抗前置放大器配用，目前应用最广电动式振动时，使传感器中的可动线圈在磁场中振动，切割磁力线而感应出电动势输出量与振动速度成正比惯性式速度传感器用于测10~500Hz范围内的线速度和角速度，经积分可测0.001~1mm振幅，经微分测10g以下加速度。相对式速度传感器用于测2~500Hz范围的相对速度、位移或加速度；地震式传感器用于测0.5~100Hz微幅振动灵敏度高，测量精度高，结构尺寸和重

7、量大，受温度、湿度影响小而受磁场影响大，永久磁钢衰减会引起灵敏度变化，低阻抗输出，故引起的干扰噪声小电磁式振动时，使传感器中在磁场里的静止线圈周围磁通量发生变化而感应电动势。输出量与振动速度成正比相对式非接触型传感器用于测20~1000Hz范围内线速度或角速度，经积分或微分后可测位移或加速度非接触型，测量时对振动没有影响，灵敏度较差，测量精度差，要求被测物是导磁体或导电体表2电测法测振常用的传感器