机械工程测试技术-第7章-振动测试ppt课件.ppt

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1、第7章振动的测量VibrationMeasurement7.1概述7.2惯性式传感器的力学模型7.3振动测量传感器SensorsofVibrationMeasurement7.4振动测量系统及标定7.5激振实验设备及振动信号简介1、机械振动定义振动：在一定条件下，振动体在其平衡位置附近随时间作来回往复变化的运动。振动有各种不同的形式：机械振动，电磁振动2、机械振动产生的物理原因机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，产生各种振动。3、振动测试的研究内容测量设备运行时的振动参量，了解被测对象的振动状态，寻找振源；对设备激振，测试其受

2、迫振动，以求得被测对象的动态性能，如固有频率、阻尼、机械阻抗等。7.1概述利：钟表、振动筛、振动沉桩机等。4、振动的利弊弊：磨损，减少寿命，影响强度；引起噪声，影响劳动条件；消耗能量，降低精度等。一、振动的分类（1）从产生振动的原因来分：系统仅受到初始条件(初始位移、初始速度)的激励而引起的振动称为自由振动，系统在持续的外作用力激励下的振动称为强迫振动。自由振动问题虽然比强迫振动问题单纯但自由振动反映了系统内部结构的所有信息，是研究强迫振动的基础。7.1.1振动的基础知识(BasicofVibration)（2）从振动的规律来分：简谐振动复合周期振动瞬态振动随机振动（3

3、）从自由度个数来分：单自由度振动多自由度振动振动信号三要素：1）幅值amplitude振动体离开其平衡位置的最大位移。振动强度的标志。峰值、有效值平均值。2）频率frequency周期的倒数。频谱分析主要频率成分及其幅值大小寻找振源3）相位phase确定共振频率、振型、动平衡、有源振动控制等7.1.2振动的类型及其表征参数简谐振动是最基本的周期运动，各种不同的周期运动都可以用无穷个不同频率的简谐运动的组合来表示。其运动规律可用简谐函数表示对应于该简谐振动的速度v和加速度a位移振动方程加速度速度速度v的最大值比位移的最大值超前90°加速度的最大值和比位移的最大值超前1

4、80°振动位移y是研究强度和变形的重要依据；振动加速度a与作用力成正比是研究动力强度和疲劳的依据；振动速度v决定了噪声的高低。一、惯性式测振传感器的力学模型与特性分析——单自由度系统在两种不同激励下的响应1、质量块受力所引起的受迫振动单自由度系统的受迫振动力学模型输入输出f(t)—激振力，为系统的输入其质量块m在外力f(t)作用下的运动方程为：7.2惯性式传感器的力学模型Z0为质量块上作用有静力F0时的位移：Z0=F0/K：基础运动的圆频率；n：振动系统的固有频率可知，该系统为典型的二阶系统1)当ξ>0.707时，A(ω)≤1无谐振，A(ω)随ω增加而单调下降。2)

5、当ξ<0.707时，在ω/ωn≈1处（谐振频率处）产生谐振，A(ω)有峰值。3)当ξ=0，在ωr=ωn处，A(ω)→∞。1、由得谐振位移共振频率：ω<<ωnω>>ωnωnωnω<<ωnω>>ωn此时可求峰值：2、位移共振：总是<n阻尼越小两者越靠近。小阻尼时r≈<n，此时可以用r作为n的预估值。3、在相频图上，不管系统的阻尼比为多少，在ω/ωn=1处共振时位移相位始终落后于激振力90,这是判断共振频率的一个十分有用的指标幅频特性相频特性ω<<ωnω>>ωn4、当系统有一定阻尼后，幅频曲线变得较为平坦，这时从幅频曲线上不易测得测准最高点5、在相频图上，在固有频

6、率处相位过-90,而这段曲线比较陡，比较容易测定系统的固有频率。幅频特性相频特性ω<<ωnω>>ωnω<<ωnω>>ωnωnωn6、特性分析：在ω<<ωn时：输出位移稳定，且几乎与ω的变化无关；这时系统响应特性类似于低通滤波器。ω>>ωn时：输出位移接近零，质量块近乎静止。这时系统响应特性也类似于低通滤波器。在ω靠近ωn区间时，φ(ω)随频率的变化而剧烈变化，当ζ越小，这种变化越剧烈。ω<<ωnω>>ωnω<<ωnω>>ωnωnωn7、二阶系统是一个振荡环节。要选择一个恰当的固有频率与阻尼比的组合，从而获得较小的误差与较宽的工作频率范围。一般取ω<＝（0.6～0.8）

7、ωn,ζ=(0.65～0.7)。ω<<ωnω>>ωn2.由基础运动所引起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所引起的。这种情况称位移激励。设基础的绝对位移为z1(t)，质量块m的绝对位移为z0(t)，如图所示。考察质量块M对基础的相对运动，即M的相对位移z01(t)=[z0(t)-z1(t)]。其运动方程为：输入输出z01(t)=[z0(t)-z1(t)]mm基础的绝对位移z1(t)为输入信号，质量块m对基础的相对位移z01=[z0(t)-z1(t)]为输出信号。úûùêëé--=212)/(/)(nnarctgwww