发动机振动测试技术研究
航空发动机整机振动故障诊断【精选文档】
1. 航空发动机整机振动故障诊断1。
1 国内外现状1）国内航空发动机整机振动故障诊断技术研究现状国内具备发动机整机振动试验条件的单位只有发动机的设计单位和生产单位，例如沈阳航空发动机设计所和沈阳黎明公司，因此国内对此项研究的开展非常有限，成果很少.由于试验条件的限制,目前国内一些高校、研究所主要针对航空发动机工作过程中影响振动的关键部件开展研究工作。
北京航空航天大学机械设计及自动化学院王春洁和曾福明根据保持器的运动特点，建立了冲击振动模型，分析影响振动的因素及其关系，研究保持架的轴向突然断裂和疲劳断裂机理,从而有针对性地解决了碰撞问题;目前,振动信号的盲源分离技术得到重视，取得了一些研究成果。
西北工业大学旋转机械与风能装置测控研究所的宋晓萍和廖明夫利用盲源分离法对双转子航空发动机振动信号进行分离，对某型双转子航空发动机高压转子和低压转子所测得包含不同频率振动信号，运用Fast ICA 算法进行了分离；西北工业大学电子信息学院马建仓、赵林和冯冰利用盲源分离技术对某型涡扇发动机振动偏大的现象进行了分析,采用Fast ICA 和JADE算法对振动信号进行分析并且在一定条件下分离出了发动机的振源信号，为发动机的振动故障诊断技术提供了依据。
中航工业航空发动机设计研究所已建成了转子振动故障再现试验器,能对发动机研制中出现的多种振动故障进行试验和信号分析,采用神经网络、小波分析技术等先进诊断技术,更加完善的故障诊断专家系统逐渐被建立起来;北京航空航天大学的洪杰、任泽刚把先进的信息处理方法和专家系统应用在航空发动机整机振动故障诊断中进行研究，中国民航大学的范作民、白杰等人把故障方程、人工神经网络等方法应用在民用航空发动机故障诊断技术中进行了研究。
西北工业大学的张加圣等人开发了一套处理航空发动机振动信号以及状态监控的系统软件，具有各个过程参数的数据采集、处理计算及控制输出，监控数据的显示、存储、分析等功能。
西北工业大学的杨小东等人研究某型航空发动机整机试车的故障特点，开发了某型航空发动机整机试车故障诊断与排除系统，该系统具有良好的用户交互界面,提供了系统用户管理、故障信息的智能汇总等功能。
(完整版)航空发动机试验测试技术
航空发动机试验测试技术航空发动机是当代最精密的机械产品之一，由于航空发动机涉及气动、热工、结构与强度、控制、测试、计算机、制造技术和材料等多种学科，一台发动机内有十几个部件和系统以及数以万计的零件，其应力、温度、转速、压力、振动、间隙等工作条件远比飞机其它分系统复杂和苛刻，而且对性能、重量、适用性、可靠性、耐久性和环境特性又有很高的要求，因此发动机的研制过程是一个设计、制造、试验、修改设计的多次迭代性过程。
在有良好技术储备的基础上，研制一种新的发动机尚要做一万小时的整机试验和十万小时的部件及系统试验，需要庞大而精密的试验设备。
试验测试技术是发展先进航空发动机的关键技术之一，试验测试结果既是验证和修改发动机设计的重要依据，也是评价发动机部件和整机性能的重要判定条件。
因此“航空发动机是试出来的”已成为行业共识。
从航空发动机各组成部分的试验来分类，可分为部件试验和全台发动机的整机试验，一般也将全台发动机的试验称为试车。
部件试验主要有：进气道试验、压气机试验、平面叶栅试验、燃烧室试验、涡轮试验、加力燃烧室试验、尾喷管试验、附件试验以及零、组件的强度、振动试验等。
整机试验有：整机地面试验、高空模拟试验、环境试验和飞行试验等。
下面详细介绍几种试验。
1进气道试验研究飞行器进气道性能的风洞试验。
一般先进行小缩比尺寸模型的风洞试验，主要是验证和修改初步设计的进气道静特性。
然后还需在较大的风洞上进行l／6或l／5的缩尺模型试验，以便验证进气道全部设计要求。
进气道与发动机是共同工作的，在不同状态下都要求进气道与发动机的流量匹配和流场匹配，相容性要好。
实现相容目前主要依靠进气道与发动机联合试验。
2，压气机试验对压气机性能进行的试验。
压气机性能试验主要是在不同的转速下，测取压气机特性参数(空气流量、增压比、效率和喘振点等)，以便验证设计、计算是否正确、合理，找出不足之处，便于修改、完善设计。
压气机试验可分为：(1)压气机模型试验：用满足几何相似的缩小或放大的压气机模型件，在压气机试验台上按任务要求进行的试验。
汽车发动机振动噪声测试系统方案
附件1汽车发动机振动噪声测试系统1用途及基本要求：该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量，要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等），能对试验数据进行综合分析。
该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。
系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计，同时具有很强的扩展能力，能保证将来软件和硬件同时升级。
2设备技术要求及参数2.1设备系统配置2.1.1数据采集系统一套；2.1.2数据测试分析软件一套；2.1.3传声器 2个；2.1.4加速度计 2个；2.1.5声强探头 1套；2.1.6声级校准器 1个；2.1.7笔记本电脑一台2.2数据采集、控制系统技术要求2.2.1主机箱一个；供电采用9～36V直流和 200～240V交流；2.2.2便携式采集前端，适用于实验室及现场环境；2.2.3整机消耗功率<150W；2.2.4工作环境温度：-10 C ～50C；2.2.5中文或英文WindowsXP下运行，操作主机采用笔记本电脑；2.2.6输入通道数：4个以上，其中2个200V极化电压输入通道、不少一个转速输入通道；2.2.7输入通道拥有Dyn-X技术，动态围160dB；2.2.8每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz；2.2.9系统留有扩充板插槽，根据需要可以进一步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等；2.2.10系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。
大系统可分拆成多个小系统独立运行；2.2.11采集前端的数据传输具备二种方式之一：①通过10/100M自适应以太网传输至PC；②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米以上。
使测量过程更为灵活方便，方便硬件通道和计算机系统扩展升级；2.2.12多分析功能：对同一信号可同时进行FFT和CPB分析和显示处理；对同一信号也可同时设置不同的分析带宽进行分析；2.2.13输入通道采用至少24位的A/D；2.2.14自动检测带传感器电子数据表的传感器（即插即用）2.3数据测试分析软件系统技术要求2.3.1多通道输入测量信号并行采集、处理与存储；根据需要可以进一步扩充；2.3.2多通道实时在线显示；2.3.3能测量传递函数、自功率谱、互功率谱、自相关函数、互相关函数、能测量相干函数、概率密度函数、脉冲相应函数、倒频谱、时域波形, 能进行动态信号的微积分、四则运算、编辑等；2.3.4系统具有自动报告生成功能。
几种汽车NVH试验方法研究
几种汽车NVH试验方法研究一、本文概述随着汽车工业的迅速发展，消费者对汽车的要求已经不仅仅局限于外观、性能和价格等传统因素，汽车的乘坐舒适性和静谧性（NVH，即Noise、Vibration、Harshness）日益受到重视。
NVH性能是衡量汽车质量的重要指标之一，它直接关联到驾驶者和乘客的乘坐体验。
因此，研究和发展有效的汽车NVH试验方法，对于提升汽车品质和满足消费者需求具有重要意义。
本文旨在对几种常见的汽车NVH试验方法进行研究，分析各方法的优缺点，探讨其在汽车NVH性能评估中的应用。
我们将介绍NVH的基本概念和评估标准，明确试验的目的和重要性。
接着，我们将重点介绍几种常用的NVH试验方法，包括噪声测试、振动测试和冲击测试等，并分析这些方法的原理、操作步骤以及需要注意的事项。
本文还将探讨如何选择合适的试验方法，以提高试验的准确性和效率。
通过本文的研究，我们希望能够为汽车工程师和研发人员提供有益的参考，推动汽车NVH试验方法的不断改进和优化，为汽车工业的可持续发展做出贡献。
二、NVH试验方法的分类与特点NVH（Noise, Vibration, Harshness）试验是评估汽车乘坐舒适性和产品质量的重要手段。
根据不同的试验目的和测试环境，NVH试验方法可以分为多种类型，每种类型都有其独特的特点和应用场景。
道路试验是最直接反映车辆实际运行状况的NVH测试方法。
通过在真实道路环境中驾驶车辆，可以获取到最接近实际使用情况的噪声、振动和冲击数据。
这种方法的优点是结果真实可靠，能够反映车辆在各种路况和速度下的NVH性能。
然而，道路试验的成本较高，且受天气、路况等外部因素影响较大。
实验室试验通常在室内进行，可以控制试验条件，减少外部干扰。
常见的实验室试验包括：半消声室试验：在半消声室中模拟车辆运行环境，通过调整声源和反射面，可以精确测量车辆的噪声水平。
这种方法的优点是测量精度高，可以排除外部噪声的干扰。
航空发动机振动环境谱统计归纳方法及振动试验台复现
第 50 卷第 2 期2024 年 4 月Vol. 50 No. 2Apr. 2024航空发动机Aeroengine航空发动机振动环境谱统计归纳方法及振动试验台复现房剑锋（中国飞行试验研究院，西安 710089）摘要：为满足航空发动机及机载产品研制过程贴近使用环境的振动考核试验需求，需根据发动机实测振动数据给出振动考核试验所需的输入谱图。
依据GJB/Z 126-99中给出的环境测量数据归纳方法，建立了发动机实测振动环境谱统计归纳方法并通过程序实现。
利用发动机多架次实测试飞振动数据统计归纳得到发动机测点位置的振动实测谱。
基于能量等效及信号频域特征分布一致原则，将归纳得到的实测谱转化为可用于振动台输入的振动环境谱，并在振动台上进行了振动信号的复现试验。
结果表明：振动台输出信号与发动机实测振动信号频域分布特征一致，在统计频率带宽范围内振动总量最大相差5.7%，证明了转化方法是合理的，为航空发动机机载设备贴近使用环境的振动考核试验方法提供了真实的输入谱图。
关键词：振动数据；统计归纳；环境谱；振动试验台；复现；航空发动机中图分类号：V216.2+1；V231.92文献标识码：A doi：10.13477/ki.aeroengine.2024.02.022 Aeroengine Vibration Environment Spectrum Statistical Induction and Reproductionon Vibration Testing TableFANG Jian-feng（Chinese Flight Test Establishment，Xi’an 710089，China）Abstract：To meet the requirements of conducting vibration assessment tests under conditions close to the operating environment for the development of aeroengine and airborne products, it is necessary to provide the input spectrum required for the vibration assessment test based on the measured engine vibration data. Based on the induction method of environment measurement data provided in GJB/Z 126-99, a statistical induction method for vibration environment spectra measured engine vibration data was established and implemented through a program. The measured vibration spectra at engine measuring positions were obtained by statistical induction according to vibra⁃tion data from multiple actual test flights. Based on the principle of energy equivalence and consistent distribution of signal frequency domain characteristics, the spectra obtained using the induction method were converted into vibration environment spectra which can be used as the input for the vibration testing tables, and experiments for vibration signal reproduction were conducted on vibration testing tables. The results show that the frequency domain distribution characteristics of the output signal of the vibration testing table are consistent with that of the measured engine vibration signal. The maximum difference in the overall vibration within the statistical frequency bandwidth is 5.7%, which proves the rationality of the conversion method and the capability of providing real input spectra for vibration assessment tests of aeroengine airborne equipment under conditions close to the service environment.Key words：vibration data; statistical induction; environment spectrum; vibration testing table; reproduction; aeroengine0 引言在航空发动机试飞过程中振动信号的测量具有重要意义，一方面可用于发动机整机振动特性的确定，定位发动机整机振动故障[1]，70%以上的故障都以振动的形式表现出来；另一方面可通过试飞测试数据获取发动机的整机振动环境，为机载设备振动考核试验提供真实的试飞数据谱图。
航空发动机试验测试技术
航空发动机试验测试技术Credit is the best character, there is no one, so people should look at their character first.航空发动机试验测试技术航空发动机是当代最精密的机械产品之一;由于航空发动机涉及气动、热工、结构与强度、控制、测试、计算机、制造技术和材料等多种学科;一台发动机内有十几个部件和系统以及数以万计的零件;其应力、温度、转速、压力、振动、间隙等工作条件远比飞机其它分系统复杂和苛刻;而且对性能、重量、适用性、可靠性、耐久性和环境特性又有很高的要求;因此发动机的研制过程是一个设计、制造、试验、修改设计的多次迭代性过程..在有良好技术储备的基础上;研制一种新的发动机尚要做一万小时的整机试验和十万小时的部件及系统试验;需要庞大而精密的试验设备..试验测试技术是发展先进航空发动机的关键技术之一;试验测试结果既是验证和修改发动机设计的重要依据;也是评价发动机部件和整机性能的重要判定条件..因此“航空发动机是试出来的”已成为行业共识..从航空发动机各组成部分的试验来分类;可分为部件试验和全台发动机的整机试验;一般也将全台发动机的试验称为试车..部件试验主要有：进气道试验、压气机试验、平面叶栅试验、燃烧室试验、涡轮试验、加力燃烧室试验、尾喷管试验、附件试验以及零、组件的强度、振动试验等..整机试验有：整机地面试验、高空模拟试验、环境试验和飞行试验等..下面详细介绍几种试验..1进气道试验研究飞行器进气道性能的风洞试验..一般先进行小缩比尺寸模型的风洞试验;主要是验证和修改初步设计的进气道静特性..然后还需在较大的风洞上进行l／6或l／5的缩尺模型试验;以便验证进气道全部设计要求..进气道与发动机是共同工作的;在不同状态下都要求进气道与发动机的流量匹配和流场匹配;相容性要好..实现相容目前主要依靠进气道与发动机联合试验..2;压气机试验对压气机性能进行的试验..压气机性能试验主要是在不同的转速下;测取压气机特性参数空气流量、增压比、效率和喘振点等;以便验证设计、计算是否正确、合理;找出不足之处;便于修改、完善设计..压气机试验可分为：1压气机模型试验：用满足几何相似的缩小或放大的压气机模型件;在压气机试验台上按任务要求进行的试验..2全尺寸压气机试验：用全尺寸的压气机试验件在压气机试验台上测取压气机特性;确定稳定工作边界;研究流动损失及检查压气机调节系统可靠性等所进行的试验..3在发动机上进行的全尺寸压气机试验：在发动机上试验压气机;主要包括部件间的匹配和进行一些特种试验;如侧风试验、叶片应力测量试验和压气机防喘系统试验等..3;燃烧室试验在专门的燃烧室试验设备上;模拟发动机燃烧室的进口气流条件压力、温度、流量所进行的各种试验..主要试验内容有：燃烧效率、流体阻力、稳定工作范围、加速性、出口温度分布、火焰筒壁温与寿命、喷嘴积炭、排气污染、点火范围等..由于燃烧室中发生的物理化学过程十分复杂;目前还没有一套精确的设计计算方法..因此;燃烧室的研制和发展主要靠大量试验来完成..根据试验目的;在不同试验器上;采用不同的模拟准则;进行多次反复试验并进行修改调整;以满足设计要求;因此燃烧室试验对新机研制或改进改型是必不可少的关键性试验..按试验件形状可分为单管试验用于单管燃烧室、扇形试验用于联管燃烧室和环形燃烧室、环形试验用于环形燃烧室..另外;与燃烧室试验有关的试验还有：1冷吹风试验研究气流流经试验件时的气动特性和流动状态的试验..2水力模拟试验根据流体运动相似原理;以水流代替气流;研究试验件内部各种流动特性的试验..3燃油喷嘴试验这是鉴定喷嘴特性的试验..4燃气分析对燃烧室燃烧后的气体的化学成分进行定性、定量分析..5壁温试验模拟燃烧室的火焰筒壁面冷却结构;对不同试验状态下的壁面温度和换热情况进行测量和分析..6点火试验研究燃烧室点火和传焰性能的一种试验..4 涡轮试验几乎都采用全尺寸试验..涡轮试验一般不模拟涡轮进口压力、温度;试验时;涡轮进口的温度和压力较实际使用条件低的多..因而;通常都只能进行气动模拟试验;及进行涡轮气动性能的验证和试验研究..与涡轮试验有关的试验还有：高温涡轮试验、涡轮冷却效果试验..5 加力燃烧室试验研究加力燃烧室燃烧效率、流体损失、点火、稳定燃烧范围是否满足设计要求以及结构强度、操纵系统与调解器联合工作等性能的试验..按设备条件可分为全尺寸加力燃烧室地面试验;模拟高空试验台和飞行台的加力试验..全尺寸加力燃烧室地面试验一般选用成熟合适的发动机做主机;以改型或新设计的全尺寸的加力燃烧室做试验件;进行地面台架或模拟状态试验..目的是确定加力燃烧室的性能及结构强度;为整机试验创造条件;缩短整机研制周期;在性能调整试验基本合格后在与原型机联试..加力燃烧室高空性能如高空推力、耗油率、飞行包线内点火和稳定燃烧室的试验;应在高空模拟试车台和飞行台上进行..6 尾喷管的试验用全尺寸或缩尺模型尾喷管在试验设备上模拟各种工作状态;测取性能数据;考核是否达到设计要求的试验..按试验内容分为：1结构试验：主要考验机械构件、调节元件、操纵机构的工作可行性..除用部件模拟试验外;主要是在整机上对全尺寸尾喷管做地面、模拟高空试验及飞行试验..2性能试验：分内流试验和外流干扰试验..该实验可做缩尺模型和全尺寸部件模拟试验或整机试验..缩尺模型试验不能完全模拟真实流动和几何形状;只适于做方案对比和机理探讨..7 整机试验整机地面试验一般在专用的发动机地面试车台上进行;包括露天试车台和室内试车台两类..其中露天试车台又包括高架试车台和平面试车台..发动机地面室内试车台由试车间、操纵间、测力台架和试车台系统等组成..试车间包括进气系统、排气系统和固定发动机的台架..对于喷气发动机、涡轮风扇发动机;台架应包括测力系统；对于涡轮轴和涡轮螺旋桨发动机则应包括测扭测功系统..试车间内要求气流速度不大于10米／秒;以免影响推力的测量精度；进排气部分力求做到表面光滑;气流流过时流动损失尽量少..8 高空模拟试验高空模拟试验是指在地面试验设备上;模拟飞行状态飞行高度、飞行马赫数和飞行姿态攻角、侧滑角以及环境条件对航空发动机进行稳态和瞬态的性能试验..简而言之;就是在地面人工“制造”高空飞行条件;使安装在地面上的发动机如同工作在高空一样;从而验证和考核发动机的高空飞行特性..随着飞机飞行高度、速度的不断提高;发动机在整个飞行包线发动机正常工作的速度和高度界限范围内的进气温度、压力和空气流量等参数有很大变化..这些变化对发动机内部各部件的特性及其工作稳定性;对低温低压下的点火及燃烧;对发动机的推力、耗油率和自动调节均有重大影响..发动机在高空的性能与地面性能大不相同..影响发动机结构强度的最恶劣的气动、热力负荷点已不在地面静止状态条件下而是在中、低空告诉条件下;如中空的马赫数为1.2-1.5.在这种情况下;发展一台新的现代高性能航空发动机;除了要进行大量的零部件试验和地面台试验之外;还必须利用高空台进行整个飞行包线范围内各种模拟飞行状态下的部件和全台发动机试验..高空模拟试验台;就是地面上能够模拟发动机于空中飞行时的高度、速度条件的试车台;它是研制先进航空发动机必不可少的最有效的试验手段之一..高空模拟试验的优越性有：1可以模拟发动的全部飞行范围2可以模拟恶劣的环境条件3可以使发动机试验在更加安全的条件下进行：不用飞行员冒险试机;可以防止机毁人亡的悲剧..4可以提高试验水平：测量参数可以更好的控制5缩短发动机研制周期：两周的高空模拟试验相当于300次飞行试验;而高空模拟实验仅为飞行试验的1/30~1/69 环境试验环境试验的实质是指发动机适应各种自然环境能力的考核;按通用规范;环境试验所包含的项目可以分为三类：1考验外界环境对发动机工作可靠性的影响;包括：高低温起动与加速试验、环境结冰试验;腐蚀敏感性试验;吞鸟试验;外物损伤试验;吞冰试验;吾砂试验;吞大气中液态水试验等八项试验..2检查发动机对环境的污染是否超过允许值;包括噪声测量和排气污染..3是考核实战条件下的工作能力;包括吞如武器排烟和防核能力..在制订环境试验条件时要依据对自然环境的普查、事故累计分析、实战环境记载以及环境保护要求..未来发动机技术的发展要求发动机具有更高的涡轮进口温度、效率和可靠性;以及更低的排放和噪声;这些都对发动机试验测试技术提出了新的挑战..随着航空发动机研制水平的深入;需要开展的试验种类和数量越来越多；需要测量的参数类型越来越多;测量范围越来越宽;测量准确度要求越来越高..现有试验测试仪器的能力与不断增长的航空发动机试验测试需求之间的矛盾日益明显;国家应有计划地开展航空发动机研制部件和整机试验所需的测试仪器的研究与开发工作;包括特种测量仪器、传感器、测试系统等;以便及时满足航空发动机研制需要..另外;研究新的试验测试方法;提升试验测试技术同样重要..。
航空发动机振动故障诊断技术及发展趋势
航空发动机是结构紧凑的高速旋转机械，在运行过程中经常会出现振动方面的故障。
发展综合振动故障诊断技术，开展振动故障机理研究，是解决航空发动机振动故障的有效途径。
振动是航空发动机的一个重要监控参数，发动机在进行试验时，需要解决各种振动问题。
发动机振动之所以特别重要，是因为振动直接影响发动机的正常工作和寿命，如果发动机出现振动异常而不及时加以检查排除，就有可能造成严重的后果。
因此，航空发动机振动故障诊断一直都是航空发动机试验测试中的一个重要研究课题。
典型的发动机振动故障航空发动机的振动故障具有复杂性和随机性，引起发动机振动故障的原因多种多样，其振动故障现象各不相同，典型的航空发动机振动故障及其特征简要归纳见表1。
表1 典型航空发动机振动故障原因及振动特征发动机振动测量建立满足测试目的和要求的振动测量系统、选择相应的振动测量方法是开展振动故障诊断的重要基础。
振动测量系统振动测量系统包含测振托架、振动传感器、传输电缆、信号适调器、数据记录（存储）、分析仪和以计算机为中心的数据处理系统等部分。
测量时应合理布置振动监测点，选取并正确安装满足要求的振动传感器，选用符合要求的电缆并合理固定，确保绝缘性和屏蔽性，保证信号有效传输，避免干扰和失真。
目前，在航空发动机振动测量中，广泛采用的振动传感器是压电式加速度计，该类传感器具有频响范围较宽、体积较小、使用寿命较长等优点。
振动测量方法航空发动机振动测量分为静态和动态两种。
静态测量是在研制过程中为了获取发动机的静态振动特性和结构模型参数，采用加激励的方法进行测量。
动态测量是在发动机运转情况下进行的，用于实时监测发动机工作状态、诊断振动故障。
目前，航空发动机整机振动测量时，均采用振动位移、振动速度或振动加速度作为显示参数和限制参数。
一般说来，对于较低频率振动用振动位移进行显示和限制；对于中等频率振动用振动速度进行显示和限制；而较高频率振动则用振动加速度进行显示和限制。
从对发动机整机振动限制的基本要求和发展趋势看，选择用振动速度进行显示和限制相对较多。
基于CAE分析的发动机共振问题研究
基于C AE分析的发动机共振问题研究李壮(广西玉柴机器股份有限公司，广西南宁530007)摘要：为解决柴油发动机振动超标问题，分析发动机中的零部件及安装支架等固有频率的同时，需分析发动机总成固 有频率在发动机运行过程中产生的影响，采用C A E分析软件对几种设计方案进行计算分析。
计算结果发现改变整机设计结构，可以提升发动机总成的固有频率，避免发动机常用转速运行过程中产生共振，改善N V H水平。
关键词：柴油发动机;N V H;C A E中图分类号:T K428 文献标识码:A 文章编号：1672-545X( 2021 )03-0156-04〇刖5中国近年来，随着重型卡车技术水平的突飞猛 进，以及道路条件的不断完善，越来越多的商用车辆 选择在高速公路上运送货物。
然而部分车辆在常用 车速行驶时，会出现明显的整车抖动问题。
在长途行 车的过程中，这种异常抖动一方面加剧了驾驶员的 身体疲劳,造成腰肌劳损，令一方面分散驾驶员注意 力，存在安全隐患|1]。
同时随着人们生活水平逐渐提 高，对于驾乘舒适性也提出了更高的要求，尤其是卡 车司机群体呈现年轻化趋势，良好的驾驶体验，也成 为了各个汽车厂产品竞争力的体现，各家商用车企，均在N V H方面投入了大家的研究工作，发动机作为 整车主要的振动噪声来源，动力总成的N V H开发，也成为整车开发的重点工作。
现如今仿真技术的不 断成熟，可代替部分汽车试验，但是仍与实际试验有 部分差异。
同时结合仿真与实际试验，进一步完善试 验步骤，缩小差异，仍需深人了解[\作者针对某款柴油机配套整车，在1300 ~1 400 r/min转速下出现整车共振和车内轰鸣问题，进行原因分析并提出优化设计方案，基于C A E仿真 分析评估优化方案对于发动机及动力总成固有频率 的影响，进而判断优化设计对于整车N V H改进效 果，结果表明对于发动机N V H开发，不单单要考虑 零件本身的固有频率，还需要把整个动力总成看成 整体进行优化设计，提升动力总成的固有频率，避免 在发动机常用转速区域产生共振问题。
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硕士研究生课程论文发动机振动测试系统研究任课教师：XXX学生姓名：XXX年级：2013级学生编号：专业：车辆工程时间：2014年1月10日发动机振动测试系统研究摘要：发动机振动是影响汽车性能的重要因素，会严重影响汽车的平顺性以及其他性能。
因此对发动机振动的测试、信号处理以及分析是发动机测试中十分重要的环节。
本文简述了发动机振动测试的意义，对发动机测试的方法、信号采集与分析的基本理论和测试系统的基本组成做了简要介绍。
关键词：发动机振动；振动测试；测试系统Study on Engine Vibration Test SystemAbstract: The vehicle vibration is the important factor which influences vehicle functions and this kind of vibration will seriously influence the performances and functions of the whole vehicle. So, vehicle vibration measurement, signal processing and analysis is a very important part.The significance of engine vibration test, basic theory of acquisition and analysis methods of the engine test signals and the constitute of the test system is introduced briefly in this thesis.Key words:engine vibration；vibration test；test system目录1绪论 (3)1.1本文研究的背景及意义 (3)1.2发动机测试设备发展现状 (3)2发动机振动测试技术概述 (5)2.1振动测试技术概述 (5)2.1.1 发动机振动分析 (5)2.1.2 振动测试技术概述 (6)2.2发动机振动测试参数 (6)3振动信号的采集与分析方法 (8)3.1测试信号的采集 (8)3.1.1 模拟信号数字化方法 (8)3.1.2 采样定理理论 (8)3.2试验数据的时域分析方法 (8)3.2.1时域数据的预处理 (8)3.2.2数据的数字滤波处理 (9)3.3傅立叶变换 (9)4振动测试系统的组成 (11)4.1振动传感器 (11)4.1.1惯性式传感器 (11)4.1.2压电式加速度传感器 (11)4.1.3应变式加速度传感器 (12)4.2滤波器 (12)4.3模数转换（A/D转换） (12)结论 (14)参考文献 (14)1 绪论1.1本文研究的背景及意义随着汽车行业的快速发展，汽车作为现代化交通工具的重要性越来越突出，同时人们对汽车驾乘的舒适性也越来越关注，对汽车的振动的研究也越来越多。
在整车振动系统中，发动机动力总成作为一个激励源同时也是受迫振动体的特殊子系统。
发动机的整机振动情况不但会降低其本身工作寿命，同时还影响汽车行驶平顺性和乘坐舒适性。
目前世界上绝大多数汽车采用的都是往复活塞式内燃机，这种内燃机运转时将产生激振力和力矩，这种激振力及力矩包括曲柄连杆机构的惯性力及力矩、气体压力引起的倾覆力矩、曲轴和机体弹性变形引起的力矩和工作过程中的气体脉冲力。
由于受到这些不平衡的周期性变化的力和力矩的作用。
发动机将产生整机振动和曲轴的扭转振动[1]。
这些振动不但对发动机本身的振动和噪声有很大的影响，还会对车辆整体振动产生严重的不良影响，不但会降低乘车的舒适性还会带来环境污染等问题，此外，发动机的振动还会引起周围机器的损坏[2]。
为了解决和改善发动机的这种振动问题，必须采取有效的主动与被动减振、隔振措施，以削减、消除发动机各种振动，提高车辆的综合指标。
而在采取措施之前，必须对振动进行评价、分析，因此振动测试技术在发动机消振中显得非常有意义。
本课题研究的目的就是通过对发动机的振动测试，掌握发动机的振动状态以对发动机的振动进行评价、分析。
发动机由于结构复杂，运动不间断，以及受燃料燃烧和摩擦等原因的影响，许多零部件处在高温、高压和强烈振动的恶劣条件下工作，造成发动机运行的故障率较高。
发动机振动信号是发动机技术状况和过程征兆的信息载体，因此，对发动机实行必要的振动监测和故障诊断有着越来越重要的意义。
就发动机振动技术而言，无论是国内还是国外都还没有达到完全成熟的高度实用的阶段，但是发展和研究发动机振动测试技术并没有因此而降低。
1.2 发动机测试设备发展现状发动机结构复杂测试参数繁多，测试不同参数使用的设备不尽相同，导致测试系统硬件搭建困难，同时对测试系统软件编写造成较大的难度，由于试验现场恶劣的条件，高噪声，高温、高电磁干扰等问题对测试结果会造成不利影响。
早期的发动机测试台架在测试过程中的试验操作、数据采集、数据分析、数据输出大多依靠人工完成。
现代的测控系统是现代化学科与计算机技术融合的系统，能够自动完成传统人工完成的内容，更加智能和高效。
国外发动机测试设备厂商主要有：A VL 公司，德国皮尔堡公司、德国申克公司等。
其中A VL 公司采用搭积木的方式，搭载了模块化的软硬件测试系统，提高了发动机台架搭建的效率，具有适用范围广，测试系统精度高，应用广泛的特点。
国内的发动机测试与设备研发工作起步较晚，上世纪70年代，在交通部带领下，对发动机检测技术进行了研究讨论，并开始发动机点火正时灯和汽缸漏气量检测仪等设备的开发工作。
进入80年代，随着时代的进步和电脑技术的提高，科技领域高速进步带动了发动机测试技术的发展，与此同时我国的汽车工业也开始蓬勃发展，对汽车发动机的产量的质量的要求也与日俱增，国内对汽柴油发动机测试台的需求越来越大。
近年来，我国已经具备了研发和生产大型的测试设备的能力，如汽车底盘测功机、四轮定位仪、制动检测台、发动机综合分析仪、悬挂检测台、灯光检测仪、排气分析仪等，打破了国外垄断测试设备的现象。
2 发动机振动测试技术概述2.1 振动测试技术概述2.1.1 发动机振动分析所谓振动系统，是对一般机器或结构系统的一类抽象数学模型，当研究的目的是关于这个系统的振动性能时，所抽象的系统模型，就称为振动系统。
一个振动系统，从外界输入一定形式的激励就呈现一定形式的输出，该输入通常称为激励，输出称为响应。
而输出特性不仅取决于输入特性，还取决于振动系统的振动特性。
输入、输出和系统的振动特性这三者之间的关系如图 2.1 所示。
图2.1 振动系统原理框图在工程技术当中，研究振动问题就是在激励、响应和系统特性这三者中知道其二求其三的问题。
在已知激励条件和系统振动特性的情况下，求系统的响应，这就是所谓的振动分析问题。
在已知系统振动特性和系统响应的情况下，求系统的激励状态，这就是所谓的振动环境预测问题。
在已知系统激励和系统响应的情况下确定系统的振动特性，这就是所谓的振动特性测试或系统识别问题。
发动机的激励由离心力、往复惯性力、离心力矩和惯性力矩以及颠覆力矩组成等。
发动机的振动类型主要包括：发动机的结构振动、部件和曲轴扭振、以及整机振动等。
发动机所受的激励通常通过对各缸激励合成，得到发动机质心坐标系下的空间力系，如图2.2所示。
一般燃气压力所产生的激振力矩比惯性力产生的激振力矩大很多，因而计算时常应用忽略惯性力部分，而仅使用燃气压力部分。
图2.2 发动机质心坐标系下的空间力系2.1.2 振动测试技术概述振动测试是通过传感器、放大仪器以及显示或记录仪表测量运动机械或工程结构在外界激励（包括环境激励）或运行工况中其重要部位的位移、速度、加速度等运动量，从而了解机械或结构的工作状态。
振动测试主要作用是在现场或实验室对振动系统的实物或模型进行响应测量、动态特性参数测定以及载荷识别。
响应侧量是己知激励条件和系统振动特性时，求振动系统的响应；动态特性参数测定是己知系统激励和系统响应时，确定系统的振动特性；载荷识别是己知系统振动特性和系统响应时，求系统的激励状态。
一般来说，振动测试与分析系统由两大部分组成。
一部分是传感器测量装置，包括各种压力传感器、振动传感器及其有关测量部分，其作用是对表征机械运行状态的振动响应进行测量，如位移、速度、加速度等，并转换为标准的电压或电流信号输出；另一部分是振动信号采集、显示、处理及分析系统，其作用是采集信号并进行具体振动信号的显示、分析和处理。
而实际的振动实验系统通常由三部分组成：激振系统、测量系统以及分析系统。
激振系统中所用的设备称为激振设备，例如实验室中常用的振动台、现场激振时常用的偏心激振器，都属于激振设备，用来激发被测结构或机械振动，然后通过振动测试与分析系统对其响应进行测量。
机械系统在工作中总会产生振动，而且振动信号中蕴含了系统运行的各种状态信息，振动测试能够获得机械运行状态比较全面的信息。
因此，振动测试在机械设备状态监测、故障诊断和振动与噪声控制中具有重要意义。
2.2 发动机振动测试参数使汽车、机械运行过程中产生振动的激振力很多都具有周期性。
根据傅利叶变换公式，任何复杂的周期振动都可以分解为若干个简谐振动之和。
对于简谐振动来说，只要通过测量确定振动的三个特性参数，即振幅、频率和相位，就可以确定整个运动。
振动的振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，描述了物体振动幅度的大小和振动的强弱，单位用m或cm表示。
频率是物体单位时间内完成振动的次数，是描述振动物体往复运动频繁程度的量，常用符号f表示，单位为赫兹，用Hz来表示。
每个振动体都对应由它本身性质决定的一个或几个固有频率，当振动频率为这个频率时，振动振幅是最大的。
所谓相位就是表示物体振动部分相对于其他振动部分或其他固定部分位置的一个量，单位是角度，用o表示。
相位是振动的一个重要特征，可用于判断共振点、谐波分析等。
为了分析振动对机械结构的影响，我们需要知道振动的位移、速度和加速度。
谐振动的三个特性参数具有确定的函数关系，可以相互推导，因此得到位移、速度和加速度三个参数中的任何一个量，便可以推算出其它的量[3]。
振动信号总是混杂着噪声信号，其会对信号分析造成影响，甚至造成信号失真，因此，在信号采集前须对信号进行放大及滤波处理，去除振动噪声后，再进行分析，保证分析的准确性。
3振动信号的采集与分析方法3.1 测试信号的采集3.1.1 模拟信号数字化方法随着计算和信号分析技术的进步，数字化的测试信号已经得到广范的应用。
测试信号处理流程如图3.1所示。
由于测试的模拟信号中存在干扰，需要对模拟信号进行滤波后，通过A/D 转换后可以获得计算机可分析处理的数字信号。