基本振动参数的测量及模拟平稳信号分析

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振动测试技术分析报告

文件编码：版本：密级：生效日期：页数：页振动测试技术分析报告拟制：__ ___ __ ___ 日期：_ 审核：___________________ 日期：__________ 批准：__ ___ __ ___ 日期：_目录1、目的 (3)2、参考标准 (3)3、术语解释 (4)4、振动测试简介 (9)4.1.振动测试必要性 (9)4.2.振动引起失效模式 (10)5、振动测试项目 (11)6、正弦振动试验 (11)6.1.正弦振动试验目的 (11)6.2.正弦振动应力参数 (11)6.3.正弦振动试验条件 (12)6.4.正弦振动试验标准 (13)7、随机振动试验 (16)7.1.随机振动试验目的 (16)7.2.随机振动应力参数 (16)7.3.随机振动试验条件 (21)7.4.随机振动试验标准 (21)8、振动台简介 (23)8.1.机械式振动台 (23)8.2.电磁式振动台 (24)8.3.液压式振动台 (26)8.4.振动台选取 (28)振动测试技术分析报告1、目的分析振动对产品可靠性的影响，评估导入振动测试的必要性；介绍振动测试的定义、测试方法以及相关标准；为环境可靠性测试体系中振动测试规范的制订提供依据；2、参考标准GB10593.3-90电工电子产品环境参数测量方法振动数据处理和归纳GB10593.1-89电工电子产品环境参数测量方法振动GB05170.14-1985电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法振动(正弦)试验用电动振动台GB05170.15-2005-T 电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法振动（正弦）试验用液压振动台GB05170.13-2005-T 电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法振动（正弦）试验用机械振动台GB02423.56-2006-T 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动(数字控制)和导则GB02423.49-1997-T 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fe：振动-正弦拍频法GB02423.48-1997-T 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ff：振动-时间历程法GB02423.11-1997-T 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fd：宽频带随机振动一般要求GB02423.10-1995-T 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）3、术语解释3.1.通用术语●位移displacement：表征物体或质点相对于某参考系位置变化的矢量。

物理实验技术中的振动信号处理方法与技巧

物理实验技术中的振动信号处理方法与技巧振动信号是物理实验中常见的一种信号，它包含了丰富的物理信息。

在物理实验中，如何正确有效地处理振动信号，对于研究现象、分析数据以及获得准确结果至关重要。

本文将介绍几种常用的振动信号处理方法与技巧，帮助实验人员充分利用振动信号的信息。

一、去噪方法与技巧在实验中，振动信号常常受到各种干扰，如电磁干扰、机械噪声等，这些干扰会降低信号的质量。

为了保证振动信号的准确性，必须对其进行去噪处理。

1.数字滤波器数字滤波器是一种常用的去噪方法。

常见的数字滤波器有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。

低通滤波器可以过滤高频噪声，而高通滤波器则可以过滤低频噪声。

根据实验需求选择合适的滤波器，可以有效去除噪声。

2.小波变换小波变换是一种时频分析方法，可以将信号分解为不同频率的小波子信号。

通过选择合适的小波基函数和尺度，可以将噪声与信号有效分离，从而去除噪声。

小波变换在去噪中具有一定的优势，尤其适用于非平稳信号。

二、频域分析方法与技巧频域分析是振动信号处理中的一个重要步骤，它可以将时域信号转换为频域信号，进一步分析信号的频率成分、幅度、相位等信息。

1.傅里叶变换傅里叶变换是频域分析的基础方法之一，它可以将信号在时域和频域之间进行转换。

实验人员可以通过傅里叶变换得到信号的频谱图，进而分析信号的频率成分。

傅里叶变换的优点是简单易懂，但在处理非平稳信号时存在一定局限性。

2.短时傅里叶变换短时傅里叶变换是一种改进的傅里叶变换方法，可以处理非平稳信号。

它将信号分成若干小段，在每一段上进行傅里叶变换，然后通过描绘频率随时间变化的谱图来揭示信号的时频特性。

短时傅里叶变换在振动信号分析中应用广泛。

三、谐波分析方法与技巧谐波分析是对振动信号进行频域分析的一种方法，它可以分析信号中不同频率的谐波成分，揭示信号的特征和规律。

1.快速傅里叶变换快速傅里叶变换是一种高效的频域分析方法，可以快速计算信号的频谱。

通过快速傅里叶变换，可以快速得到信号中各个频率的幅度和相位信息，进而分析信号中的谐波成分。

工程振动测试技术05第5章数字信号分析1傅里叶分析课件

γ2 =1 表示y(t)全部由x(t)引起。 γ2 =0表示y(t)全部由噪声n(t)所引起。因而，可以用
来分离噪声。
5、倒频谱分析
倒频谱定义为功率谱函数的对数logGxx(f) 的功率谱。若时间历程函数为x(t)，则倒功率谱为
lim 1
Gxx( f ) f
1 T T
T 0
x2 (t, f , f )dt
an
bn
2f1
傅里叶系数图
根据欧拉公式
ei2πnf1t cos 2πnf1t j sin2πnf1t
e j2πnf1t cos 2πnf1t j sin2πnf1t
得
e e j 2πnf1t
j 2πnf1t
sin2πnf1t
2
e e j 2πnf1t
j 2πnf1t
cos 2πnf1t
Cx ()
log Gxx( f
)e j2πfdf
2
若利用功率谱密度函数还不能把有关信号分析出来，则对功率谱密度函数再作一次谱分析，就能把有关信号分离出来，这就是倒频谱分析。
修理前、后的振幅谱修理前、后的倒频谱
某机器的齿轮箱修理前后的振幅谱有一定差别，但不突出，特性不明显。但倒频谱中可看到修理后，振动信号大幅度地变小了。
傅立叶积分可看作傅立叶级数的推广，是非周期函数
在无限区间上的分解，得到的频率分量是连续频谱。
5.3 有限离散傅立叶变换
周期函数的傅里叶级数展开为
x(t ) X (nf1)e j2nf1t n
傅里叶变换对
1
X (nf1) T
T x(t)e dt j2nf1t
0
非周期函数的傅里叶积分为
x(t ) X ( f )e j2πftdf

振动平衡实验报告怎么写

振动平衡实验报告怎么写振动平衡实验报告是对振动平衡实验的目的、原理、装置和步骤、数据处理和分析以及结论等方面进行详细描述和分析的一篇报告。

为了帮助您完成这样的报告，以下是一个参考答案。

一、实验目的：1. 了解振动平衡实验的基本原理；2. 学习使用实验仪器，进行振动平衡实验；3. 掌握实验数据的测量和处理方法，分析振动平衡的结果。

二、实验原理：1. 振动平衡的概念：当物体发生振动时，如果物体的振幅、频率和相位等参数恒定，即形成一种平衡状态，这种振动称为振动平衡；2. 实现振动平衡的条件：振动系统的阻尼力、弹簧的劲度系数、质量等因素之间的平衡；3. 振动平衡实验装置：实验装置包括实验台、质点、弹簧和质量块等。

三、实验装置和步骤：1. 实验装置：将质点挂在弹簧上，保证弹簧可以在竖直方向上自由伸缩；2. 实验步骤：(1) 首先确定弹簧的劲度系数k；(2) 在质点上加上一定的质量，并将质点从平衡位置拉出一定的距离，然后释放质点，记录下质点的振幅；(3) 重复实验多次，记录下不同质量下质点的振幅；(4) 根据实验数据，计算出质点的谐振角频率和周期。

四、数据处理和分析：1. 根据实验结果绘制振幅和质量之间的关系曲线；2. 通过拟合曲线求出振幅和质量的关系函数；3. 根据振幅和质量的关系函数，计算出质量为零时的振幅的理论值；4. 比较实验值和理论值，分析振动平衡是否实现。

五、结果和讨论：1. 根据实验数据的测量和分析，得出振动平衡实验的结果；2. 结果分析：如果实验值和理论值相差较小，说明振动平衡实验的结果较准确；3. 讨论：对于实验结果的有效性和误差来源进行分析和讨论；4. 结论：对实验结果进行总结，明确实验所得结果是否符合实验目的。

在撰写实验报告时，要注意使用科学、规范和准确的语言描述实验过程、数据处理和分析，并以合理的结构和清晰的逻辑组织报告内容，使读者能够清楚地理解实验目的、原理和结果。

同时，还应在报告中提出进一步完善实验和改进实验方法的建议，以及对实验中存在的问题和困难进行探讨和解决方案的提出。

汽车发动机的振动分析

汽车发动机的振动分析汽车作为现代社会中不可或缺的交通工具，其发动机的性能和稳定性至关重要。

而发动机的振动问题，不仅会影响到驾驶的舒适性，还可能对发动机的零部件造成损害，缩短其使用寿命。

因此，对汽车发动机的振动进行深入分析具有重要的现实意义。

首先，我们需要了解汽车发动机振动产生的原因。

发动机内部的燃烧过程是产生振动的主要源头之一。

在每个工作循环中，燃油在气缸内燃烧，产生的爆发力推动活塞运动。

这种爆发力并非均匀且持续的，而是瞬间的、脉冲式的，从而导致了活塞、连杆等部件的往复运动产生振动。

其次，机械部件的不平衡也是引起振动的重要因素。

例如，曲轴的质量分布不均匀，旋转时就会产生离心力，导致振动。

同样，飞轮、皮带轮等部件如果存在制造或安装上的偏差，也会引起不平衡振动。

另外，气门的开闭动作、配气机构的运动以及传动系统的齿轮啮合等，都会产生一定的振动。

而且，发动机与车架之间的连接方式和支撑结构的刚度不足，也会使得发动机的振动传递到车身，进一步放大振动的影响。

那么，如何对汽车发动机的振动进行测量和分析呢？常见的方法有使用加速度传感器。

这些传感器可以安装在发动机的不同部位，如缸体、缸盖、曲轴箱等，测量振动的加速度信号。

通过对这些信号进行采集和处理，可以得到振动的频率、幅值等特征参数。

频谱分析是一种常用的处理振动信号的手段。

它可以将复杂的振动信号分解为不同频率的成分，帮助我们找出主要的振动频率和对应的振源。

例如，如果在频谱中发现某个特定频率的振动幅值较大，就可以通过分析发动机的结构和工作原理，判断该频率可能与哪个部件的运动相关。

除了频谱分析，时域分析也是重要的方法之一。

通过观察振动信号在时间轴上的变化，可以了解振动的趋势和周期性。

此外，还可以使用模态分析技术，确定发动机结构的固有振动特性，如固有频率和振型，从而为优化设计提供依据。

对于汽车发动机的振动控制，有多种策略可以采用。

在设计阶段，可以通过优化发动机的结构来减少振动的产生。

平稳和非平稳振动信号的处理方法综述

平稳和非平稳振动信号的处理方法周景成（东华大学机械工程学院，上海 201620）摘要：本文主要综述了当前对于平稳和非平稳振动信号的处理方法及其优缺点，同时列举了目前振动信号处理的研究热点和方向。

关键词：稳态非稳态振动信号处理；方法；优缺点。

1．稳态与非稳态振动信号的界定稳态振动信号是指频率、幅值和相位不变的动态信号，频率、幅值和相位做周期性变化的信号称为准稳态信号，而对于频率、幅值和相位做随机变化的信号则称为非稳态信号。

2. 稳态或准稳态振动信号的主要处理方法及其优势与局限对于稳态振动信号，主要的分析方法有离散频谱分析和校正理论、细化选带频谱分析和高阶谱分析。

对于准稳态信号主要采用的是解调分析。

对于非稳态振动信号主要采用加Hanning窗转速跟踪分析、短时傅里叶变换、Wigner-Ville 分布和小波变换等。

对于任一种信号处理方法都有其优势和劣势，没有完美的，具体在工程实际中采用哪一种分析方法得看具体的工程情况而定，不能一概而论。

2. 1 离散频谱分析与校正离散频谱分析是处理稳态振动信号的常用方法，离散频谱分析实现了信号从时域到频域分析的转变。

FFT成为数字信号分析的基础，广泛应用于工程技术领域。

通过离散傅里叶变换将振动信号从时域变换到频域上将会获得信号更多的信息。

对于这一方法，提高信号处理的速度和精度是当下两个主要的研究方向。

由于计算机只能对有限多个样本进行运算，FFT 和谱分析也只能在有限区间内进行，这就不可避免地存在由于时域截断产生的能量泄漏，离散频谱的幅值、相位和频率都可能产生较大的误差，所以提高精度成为近一段时间主要的研究方向。

上世纪70年代中期，有关学者开始致力于离散频谱校正方法的研究。

目前国内外有四种对幅值谱或功率谱进行校正的方法：(1)比值校正法(内插法)；(2)能量重心校正法；(3)FFT+FT谱连续细化分析傅立叶变换法；(4)相位差法。

四种校正方法的原理和特点见表1[1].从理论上分析，在不含噪声的情况下，比值法和相位差法是精确的校正法，而能量重心法和FFT+FT谱连续细化分析傅立叶变换法是精度很高的近似方法。

振动测量的实验报告

振动测量的实验报告1. 实验目的本实验的目的是通过使用振动传感器对不同振动源进行测量，了解振动信号的特点和测量方法，掌握实际振动信号的处理和分析技巧。

2. 实验装置和原理实验装置由振动传感器、信号调理器和示波器组成。

振动传感器可以将物体的振动信号转化为电信号；信号调理器可以对电信号进行放大和滤波处理；示波器可以将电信号转化为可视化的波形图。

振动信号的频率可以通过示波器的设置进行调整，以便观察不同频率下的振动信号。

3. 实验步骤1. 将振动传感器固定在实验台上，并接上信号调理器。

2. 将示波器与信号调理器连接，确保信号传输畅通。

3. 打开示波器，在示波器上设置合适的时间基和电压基准，以确保波形信号清晰可见。

4. 将振动传感器放置在不同的振动源旁边，观察示波器上所显示的振动信号波形。

5. 改变示波器的设置，调整不同的频率，观察波形信号的变化。

4. 实验数据记录与分析在实验中，我们观察到了来自不同振动源的振动信号，并记录了对应的波形数据。

通过对波形数据的分析，我们得到了以下结论：1. 振动信号的幅值和频率之间存在一定关系，随着频率的增加，波形信号的幅值减小。

2. 振动信号的频率越高，波形信号越接近正弦波。

3. 不同振动源产生的振动信号具有不同的频率特征，可以通过观察波形图来比较不同振动源之间的差异。

5. 实验结果讨论本次实验通过振动传感器测量了不同振动源产生的振动信号，并对波形信号进行了观察和分析。

实验结果表明振动信号的幅值和频率存在一定的关系，并且不同振动源产生的振动信号具有不同的频率特征。

这些结果对于振动信号的处理和分析具有一定的参考价值。

6. 实验总结通过本次实验，我们掌握了振动测量的基本原理和方法，并通过实际操作对振动信号的特点和测量方法有了更深入的了解。

实验结果和数据分析验证了振动信号的特性，并对实际振动信号的处理提供了指导。

在今后的研究和工程应用中，振动测量将具有重要的应用价值。

振动测量技术-振动信号的频谱分析振动

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。
振动测量技术-振动信号的频谱分析振动
5.1.2 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
电磁式激振器
交变电流通至电磁铁的激振线圈，产生周期性的交变吸力，作为激振力
用于非接触激振，频率范围宽、设备简单，振动波形差，激振力难控制
电液式激振器
用小型电动式激振器带动液压伺服油阀以控制油缸，油缸驱动台面产生周期性正弦波振动
激振力大，频率较低，台面负载大，易于自控和多台激振，设备复杂
(2) 激振器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。表 5.3列举了部分常用的激振器。
振动测量技术-振动信号的频谱分析振动
表5.3 部分常用的激振设备
名称
工作原理
适用范围及优缺点
永磁式电动激振器
振动测量技术-振动信号的频谱分析振动
(3) 振动分析仪器
从拾振器检测到的振动信号和从激振点检测到的力信号需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分析仪和虚似频谱分析仪等。
1.测振仪 2.频率分析仪 3.FFT分析仪 4.虚拟频谱分析仪
振动测量技术-振动信号的频谱分析振动
2. 电测法振动测量系统
干扰
激振
系统
测振传感器
中间变换电路
信号发生器功放

振动信号频域指标__解释说明

振动信号频域指标解释说明1. 引言1.1 概述振动信号频域指标是用于分析和评估振动信号特征的一种重要方法。

随着科技的发展和应用领域的不断扩大，对机械设备和工业系统的故障诊断、状态监测以及振动信号处理的需求也越来越高。

频域分析作为一种常用的信号分析方法，可以提供关于信号频率和能量分布的详细信息，从而帮助我们更好地理解和解释振动信号的特性。

1.2 文章结构本文将从以下几个方面对振动信号频域指标进行解释说明。

首先，在第二部分中，我们将介绍振动信号频域表示以及傅里叶变换的基本原理，并探讨其在工程实践中的应用。

接下来，在第三部分中，我们将介绍常见的振动信号特征提取方法，包括时间域特征提取方法、频域特征提取方法以及小波变换与振动信号特征提取之间的关系。

然后，在第四部分中，我们将通过具体案例分析，探讨振动信号频域指标在故障诊断、机械设备状态监测以及工业振动信号处理中的实际应用情况。

最后，在第五部分中，我们将对全文进行总结回顾，并展望未来研究方向。

1.3 目的本文旨在深入介绍和解释振动信号频域指标的原理和应用，帮助读者更好地理解和应用频域分析方法，促进相关领域的研究和发展。

通过学习本文内容，读者将能够掌握振动信号频域表示、傅里叶变换及其应用、特征提取方法以及频域指标在故障诊断、状态监测和工业振动信号处理中的实际案例应用等知识，并能够对未来相关研究方向进行展望。

2. 频域分析2.1 振动信号频域表示在振动信号分析中，频域是一种重要的分析手段。

频域分析是通过将时域的振动信号转换成频域表示来研究信号的特征和性质。

频域表示可以将振动信号分解成一系列不同频率的正弦波成分，从而更好地理解和描述信号在不同频率上的能量分布。

2.2 傅里叶变换及其应用傅里叶变换是一种常用的数学工具，用于将时域信号转换为频域。

它可以将周期性或非周期性信号拆解为若干个正弦和余弦函数，并得到各个频率成分对应的幅值和相位信息。

傅里叶变换在振动信号处理中广泛应用，可以提供关于振动信号频谱内容的详细信息。

振动试验技术资料和数据处理和分析方法

振动试验技术和数据处理和分析方法振动试验是指评定产品在预期的使用环境中抗振力量而对受振动的实物或模型进展的试验。

依据施加的振动载荷的类型把振动试验分为正弦振动试验和随机振动试验两种。

正弦振动试验包括定额振动试验和扫描正弦振动试验。

扫描振动试验要求振动频率按肯定规律变化，如线性变化或指数规律变化。

振动试验主要是环境模拟，试验参数为频率范围、振动幅值和试验持续时间。

振动对产品的影响有:构造损坏，如构造变形、产品裂纹或断裂;产品功能失效或性能超差，如接触不良、继电器误动作等，这种破坏不属于永久性破坏，由于一旦振动减小或停顿，工作就能恢复正常;工艺性破坏，如螺钉或连接件松动、脱焊。

从振动试验技术进展趋势看，将承受多点掌握技术、多台联合感动技术。

简介振动试验是仿真产品在运输、安装及使用环境中所患病到的各种振动环境影响，本试验是模拟产品在运输、安装及使用环境下所患病到的各种振动环境影响，用来确定产品是否能承受各种环境振动的力量。

振动试验是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗力量。

最常使用振动方式可分为正弦振动及随机振动两种。

正弦振动是试验室中常常承受的试验方法，以模拟旋转、脉动、震荡(在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所消灭的)所产生的振动以及产品构造共振频率分析和共振点驻留验证为主，其又分为扫频振动和定频振动两种，其严苛程度取决于频率范围、振幅值、试验持续时间。

随机振动则以模拟产品整体性构造耐震强度评估以及在包装状态下的运送环境，其严苛程度取决于频率范围、GRMS、试验持续时间和轴向。

振动又分为正弦振动、随机振动、复合振动、扫描振动、定频振动。

描述振动的主要参数有:振幅、速度、加速度。

振动试验包括响应测量、动态特性参量测定、载荷识别以及振动环境试验等内容。

响应测量主要是振级的测量。

为了检验机器、构造或其零部件的运行品质、安全牢靠性以及确定环境振动条件，必需在各种实际工况下，对振动系统的各个选定点和选定方向进展振动量级的测定，并记录振动量值同时间变化的关系(称为时间历程)。

振动测试及其分析

振动测试及其分析 1.振动测试与动态信号分析1.1 基本术语动态参数：结构振动的位移、速度、加速度；冲击的加速度；噪声的声压等（随时间变化）。

动态测试：由传感器测得这些非电物理量并转变为电信号，然后经过信号放大、滤波等适调环节，对信号作适当调节，对测试结果进行显示、记录的过程。

模拟信号：工程中的动态物理量都是随时间变化的，相应的连续时间信号称为模拟信号。

数字信号：由模拟信号转换得到的离散数字序列。

其特点是便于存储、处理。

数字信号是模拟信号在一定条件下的近似表示。

数据采集：将连续时间信号转变为离散数字信号的过程称为数据采集。

数据采集的方法：采样、量化—模数转换（A/D 转换）A/D 转换产生的问题：频率混迭（偏度误差）、信号噪声比（随机误差）。

解决或减小误差的方法：抗混滤波、充分利用A/D 转换器的动态范围。

信噪比（SNR ）：信号功率与噪声功率之比。

用来衡量量化误差的大小，可作为反映量化过程的主要精度指标。

动态范围（DR ）：可测试的最大信号与分辨率之比，通常用分贝（dB ）表示。

A/D 转换器的动态范围DR 与A/D 转换位数N 的关系：NDR 2lg 20=；如N=12，DR ≈72 dB频响函数测试分类：按激振力性质的不同，频响函数测试可分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类。

其中随机测试又有纯随机、伪随机、周期随机之分。

瞬态测试则有快速正弦扫描、脉冲激励和阶跃(张驰)激励等几种方式。

脉冲激励可分为单点敲击多点测量和多点敲击单点测量两种。

前者是求出频响函数矩阵中的某一列，后者是求出频响函数矩阵中的某一行。

根据频响函数矩阵的对称性，其分析完全相同。

1.2 信号分析从观测领域的不同，对信号特征进行分析的方法主要有三种：幅值域、时（间）域、频（率）域。

(1) 幅值域分析：有效值、峰值、平均值、方差（对随机信号均值、方差，概率密度和概率分布函数）。

峰值：动态信号时间历程中瞬时绝对值的最大值 max )(t x x p =对简谐信号来讲，用峰值描述是恰当的，t A t x ωsin )(=，A x p =。

振动测试技术

振动测试技术振动测试技术孙利民编郑州⼤学2004.6振动测试技术⽬录第1 章振动测试技术概论 (1)1.1振动试验的⽬的和意义 (1)1.2试验⽅法和内容 (3)1.3⼯程振动中的被测参数 (6)1.4⼯程振动测试及信号分析的任务 (13)1.5⼯程振动测试⽅法及分类…………………………………………15 第2 章机械式传感器⼯作原理 (17)2.1传感器的作⽤ (17)2.2相对式机械接收原理 (18)2.3惯性式机械接收原理 (18)2.4⾮简谐振动测量时的技术问题……………………………………26 第3 章机电式传感器⼯作原理 (29)3.1振动传感器的分类 (29)3.2电动式传感器 (30)3.3压电式传感器 (32)3.5 参量型传感器………………………………………………………41 第4 章振动测量系统………………………………………………………I474.1微积分放⼤器 (47)4.2滤波器………………………………………………………………544.3压电加速度传感器测量系统 (60)4.4电涡流式传感器的测量系统 (65)4.5动态电阻应变仪 (67)4.6参量型传感器测量系统...................................................73 第5 章激振设备 (77)5.1激振器……………………………………………………………775.2振动台……………………………………………………………805.3液压式振动台 (82)5.4其它激振⽅法............................................................84 第6 章基本振动参数的测量及仪器设备 (87) I6.1简谐振动频率的测量 (87)6.2机械系统固有频率的测量 (92)6.3简谐振动幅值的测量 (96)6.4同频简谐振动相位差的测6.5衰减系数的测量…………………………………………………103 第7 章模拟平稳信号分析 (109)7.1波形分析的简单⽅法 (109)7.2模拟式频率分析 (114)7.3 模拟式实时频谱分析简介................................................120 第8 章振动测试仪器的校准 (123)8.1分部校准与系统校准 (123)8.2静态校准法 (125)8.3绝对校准法 (126)8.4相对校准法…………………………………………………………127 第9章数字信号分析 (131)9.1基本知识……………………………………………………………1319.2离散傅⾥叶变换 (134)9.3快速傅⾥叶变换II（F F T） (137)9.4泄漏与窗函数 (141)9.5噪声与平均技术 (145)9.6数字信号分析仪的⼯作原理及简介....................................148 第10 章实验模态分析简介 (154)10.1基本概念 (154)10.2多⾃由度系统的传递函数矩阵和频响函数矩阵………………10.3传递函数的物理意义 (162)10.4多⾃由度系统的模态参数识别 (164)10.5模态分析中的⼏种激振⽅法 (170)10.6模态分析的实验过程 (172)II第1 章概述1.1 振动试验的⽬的和意义唯物史观认为，世界上的⼀切都在运动着，运动是物质存在的形式。

振动测量方法和标准

振动测量方法和标准振动测量是一种用于评估机械设备运行状况和故障诊断的重要工具。

通过测量机械设备产生的振动信号，可以获得有关设备结构的信息以及潜在故障的迹象。

正确选择适当的振动测量方法和遵循相应的标准，对于准确评估设备状况和制定维护计划至关重要。

本文将探讨振动测量方法和标准的相关内容。

1、振动测量方法1.1 加速度传感器加速度传感器是一种广泛用于振动测量的传感器。

它可以测量垂直方向和水平方向的加速度。

该传感器将振动转化为电信号，进而分析并显示振动特性。

加速度传感器具有高频响应和较低的成本，适用于连续振动监测和机械故障诊断。

1.2 速度传感器速度传感器可以测量振动的速度。

它适用于低频振动测量和对振动的整体评估。

速度传感器可以直接测量振动，并提供振动速度的输出信号。

与加速度传感器相比，速度传感器具有较低的灵敏度和频率响应，但在某些应用中仍然具有一定的实用价值。

1.3 位移传感器位移传感器可以测量振动的位移。

它适用于低频振动测量和对机械设备结构变化的评估。

位移传感器可以直接测量振动的位移，并提供相应的输出信号。

位移传感器通常具有较低的频率响应和较高的灵敏度，适用于对振动幅值的精确测量。

2、振动测量标准2.1 ISO 10816系列标准ISO 10816系列标准是振动测量中最常用的国际标准之一。

该系列标准规定了振动测量的一般要求，以及根据不同类型的机械设备和应用的振动限值。

这些标准提供了一种测量和评估机械设备振动水平的一般方法，并提供了用于判断机械设备运行状况的准则。

2.2 ASME标准ASME标准适用于美国机械工程师学会制定的振动测量标准。

这些标准更加具体和详细，适用于各类机械设备和应用。

ASME标准提供了更为细致的振动测量方法和评估准则，有助于更准确地判断设备的运行状况，并制定相应的维护计划。

2.3 DIN标准DIN标准是德国国家标准组织制定的振动测量标准。

这些标准被广泛用于欧洲地区。

DIN 标准与ISO标准相似，提供了一种测量和评估机械设备振动的方法和准则。

振动测量参数的选择

振动测量参数的选择振动测量是指对物体或系统的振动进行定量测量和分析，以了解振动特性和性能。

在进行振动测量时，需要选择合适的参数来描述和评估振动信号的特征。

本文将介绍一些常用的振动测量参数的选择和应用。

首先，振动幅值是一个最直观和常用的振动参数。

它描述了振动信号的最大偏移量或位移幅度，通常以峰值、峰峰值或有效值来表示。

振动幅值对于评估振动强度和振动机械系统的性能具有重要意义，特别是在故障诊断和预测维护方面。

其次，频率是指振动信号中变化的周期性，表达为振动信号在一秒钟内完成的完整周期数。

频率是振动信号的一个重要特征，对于定量描述振动源的变化规律、识别故障类型和判断振动信号所代表的机械运动状态非常有帮助。

常用的频率单位包括赫兹（Hz）和赫兹的倍数，如千赫兹（kHz）和兆赫兹（MHz）。

第三，相位是指振动信号的起始时间关系或相对位置。

相位差可以通过测量两个振动信号的时间延迟来确定，也可以通过计算相位角来评估。

相位差可以提供关于振动源的有用信息，例如不同部件之间的相互作用和振动波的传播路径等。

相位差可以与频率和幅度结合使用，进一步分析振动信号的特征和机械状态。

第四，功率谱密度（PSD）是指振动信号在不同频率上的功率分布。

PSD可以通过傅立叶变换将时域振动信号转换为频域上的能量谱，从而得到不同频率上的能量分布情况。

PSD对于振动信号的频谱分析非常有用，可以识别并分离不同频段的振动成分，帮助判别故障源和评估振动特征。

第五，峰值因子是指振动信号峰值幅值与有效值的比值。

峰值因子是一个衡量振动信号峰值幅值与有效值之间的差异的参数。

较高的峰值因子意味着振动信号的峰值幅值较大，可能对系统产生较大的冲击和损伤。

因此，峰值因子对于评估振动信号的冲击性和对系统的潜在危害具有重要意义。

最后，波形图和频谱图是常用的振动信号显示和分析工具。

波形图将时域振动信号以图形方式显示，直观地展示振动信号的变化和规律。

频谱图将频域振动信号以图形方式显示，将不同频率的振动成分分离出来，可以更详细地观察和分析振动信号的频谱特性。

机械振动检测分析报告

机械振动检测分析报告机械振动检测分析报告摘要：本报告通过对某机械设备的振动检测分析，对其运行状态进行评估和故障诊断。

通过振动参数的分析，得出机械设备目前处于正常运行状态，但存在轻微的振动异常情况。

建议采取相关措施进行维护和修复，以防止可能的故障。

一、引言机械设备的振动检测是一种常用的方法，可以通过监测和分析设备的振动参数，评估其运行状态，并及时发现可能存在的故障。

本次振动检测分析旨在对某机械设备进行评估和故障诊断。

二、实验方法采用无线振动传感器对机械设备进行振动监测，传感器将振动信号传输到数据采集系统进行分析。

通过测量和分析振动信号的频率、幅值、相位等参数，评估设备的运行状况。

三、实验结果1. 频率分析：对振动信号进行频域分析，得到设备各频率分量的幅值和频率。

结果显示，设备主要振动频率集中在A频段（0-100Hz），且幅值较小，符合正常运行状况。

2. 时域分析：对振动信号进行时域分析，得到设备振动信号的整体波形。

结果显示，设备振动信号的波形基本为周期性变化，波峰和波谷相对平稳，无明显的突变或异常情况。

3. 幅值分析：对振动信号的幅值进行统计和分析，得到设备的振动幅值变化情况。

结果显示，设备的振动幅值变化较小，基本在正常范围内。

四、讨论根据振动检测的结果分析，机械设备目前处于正常运行状态，但存在轻微的振动异常情况。

这可能是由于设备的磨损、松动或接触不良等原因所引起的。

这种轻微的振动异常可能会逐渐加剧并引发故障，因此应采取相关措施进行维护和修复。

建议采取以下措施进行设备维护和修复：1. 定期检查设备的零部件，对松动或磨损的部件进行紧固或更换；2. 检查设备的轴承，确保其润滑良好；3. 清洁设备的滚轮或齿轮，确保其表面平整、无异物；4. 检查设备的电气连接，确保接触良好。

五、结论通过对某机械设备的振动检测分析，本报告评估了设备的运行状态，并发现了轻微的振动异常情况。

建议采取相应的维护和修复措施，以防止可能的故障发生。

设备振动测量方法

下面是振动的一些分类：
振动的基础知识
▪ 按时间历程分类，分为确定性振动和随机振动两大类。
机械振动
确定的
周期的
非周期的
随机的
平稳的
非平稳的
简谐复杂周期振动振动
准周期振动
瞬态和冲击
各态历经的
非各态历经
振动的基础知识
振动信号三要素： 1）幅值 amp：振动体离开其平衡位置的最大位移。 2）频率 frequency ：周期的倒数。
以及激光多普勒效应进行测量；
振动测量方法
各种振动测量方法的比较：
名称
原理
优缺点
电测法
将被测件的振动量转化成电量,而后用电量测试仪测量
灵敏度高，频率范围、动态范围、和线性范围宽。便于分析和遥测。易受电磁干扰。目前应用最广。
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、动态范围、和线形范围窄。测试时会给试件产生一定的负载效应，影响测试结果。主要用于低频大振幅振动及扭振的测量。
测振传感器的选择及应用
电涡流传感器除用来测量静态位移外，被广泛用来测量汽轮机、压缩机、电机等旋转轴系的振动、轴向位移、转速等，在工况监测与故障诊断中应用甚广。
电涡流位移传感器测量轴201振3年动10月的8日示意图
轴心轨迹和2个传感器的时域波形图
18
测振传感器的选择及应用
▪ 涡流位移传感器特点：结构简单非接触式测量线性度好频率响应范围较宽具有较强的抗干扰能力在生产条件下安装方便
– 工作原理惯性质量运动时产生的惯性力作用在压电晶体上，压电晶体产生相应大小电荷。
2013年10月8日
(a)

振动信号时频分析方法的研究

振动信号时频分析方法的研究传统的用于信号谱分析的主要方法如基于快速傅立叶变换或时间序列模型的谱分析,都假定信号是平稳的。

然而,在机械设备运行过程中，许多信号是非平稳或非线性的，如果在处理这些信号时，仍假设数据是平稳或线性的，会使我们得到错误的分析结果，因此，人们在傅里叶分析的基础上做了大量的研究，提出并发展了信号的时频分析方法,如短时傅立叶变换、Wigner-Ville分布以及小波变换等。

但这些时频分析方法都是基于传统的傅立叶分析的,是对信号的全局进行变换,对非平稳信号运用傅立叶变换类分析的结果是用谐波线性相加来模拟非平稳信号的瞬态特性,难以从根本上获得其瞬态特征。

而HHT分析，比小波分析具有更好的时频聚集性,又不存在Wigner-Ville分布中的交叉干扰项（概念了解一下）。

常用的时频分析方法短时傅里叶变换为了能着重分析某一短时间内的波形特征，用一个窗函数乘上所需要考虑的时间段内的信号，即乘上一个时间窗，再进行傅里叶分析。

其变换公式：其中窗函数中的是可以变动的，即窗可在时间轴上移动从而使信号逐段进入被分析状态，这样就可以提供在任意局部时间内信号变化激烈程度的特性，这是一种最基本的时频分析方法。

短时傅里叶变换通过时间窗的移动取一小段信号的傅里叶变换来估算在那个时间段的时频局部化特征。

为了获得较高的时间分辨率，时间窗应该越窄越好。

但在频域里，短时傅里叶变换相当于一组窄带滤波器的输出，为了获得较高的频率分辨率，滤波器的带宽应该越窄越好，这就意味着选择宽的时间窗。

显然这是相互矛盾的，因此短时傅里叶变换受到窗时频分辨率的限制。

给定时间窗及它的傅里叶变换，定义窗的带宽为：它表征区两个正弦波信号的能力。

定义窗的时宽为：它表征区分两个时域脉冲的能力。

实际上短时窗的频率分辨率满足，这就是不确定原理。

因此时间分辨率与频率分辨率不能同时任意小，受到不确定原理的限制。

（缺点：）短时傅里叶变换中，一但窗函数选定便具有固定不变的时宽和频宽，时频分辨率便确定下来。

平稳和非平稳振动信号的若干处理方法及发展

采用复解析带通滤波器进行选带细化谱分析的
A D 板可以研制出标定仪器, 填补这方面的空白; 原理为: 构造复解析带通滤波器→对时域信号隔D
(5) 精密分析各类振动信号频谱。
(细化倍数) 点或 2D 点进行复解析带通滤波→移频
到目前为止, 以上的校正方法都只能解决离散 →FFT 和谱分析。典型的算法为: (1) 确定中心频率
三点卷积校正法不受转速有小波动的影响, 是稳态换是解析带通, 故称复解析带通滤波器。
扭振信号的最佳选择; (4) 高精度的频率与幅值校准系统, 目前国内在精确标定动态信号的频率和幅值
1. 2. 2 基于复解析带通滤波器的复调制细化选带频谱分析方法[27～ 29 ]
的仪器方面还是空白, 利用比值校正法配合高精度
1 稳态或准稳态振动信号的处理方法
稳态振动信号是指频率、幅值和相位不变的动态信号, 主要的分析方法有离散频谱分析和校正理论、细化选带频谱分析、高阶谱分析。对于频率、幅值和相位周期性变化的准稳态信号分析方法主要是解调分析。
1. 1 离散频谱分析与校正
1965 年库利2图基在计算数学杂志上首次提出快速傅立叶变换 (FFT ) 以来[3], 离散频谱分析实现了信号从时域到频域分析的转变。FFT 成为数字信号分析的基础, 广泛应用于工程技术领域, 所以 FFT 是信号处理的一个辉煌的里程碑。
加 H ann ing 窗的校正精度非常
(1) 不适用于频率过于密集的分析场合或连续谱。
法 (内插法)
两条谱线的窗谱函数比值, 建立一个以校正频率为变量的方程, 解出校正频率, 进而进行幅值和相位校正[4, 11 ]。
高, 频率误差小于 010001 倍频率分辨率, 幅值误差小于万分之一, 相位误差小于 1 度。

矿用自卸车牵引变流器的振动测试及仿真

矿用自卸车牵引变流器的振动测试及仿真丁杰;张平【摘要】Due to the status for mining dump truck without vibration test standard reference that led to problems difficult to assess the reliability of the structure for the core components of traction converters,the acceleration data for mining dump truck traction converter's installed parts were col-lected and validated.The power spectral density were calculated and then the data were summarized to give vibration acceleration spectral density curves of empty and full load two kinds working conditions in different directions.In order to solve the problems that the vibration test could not be long run in accordance with the product life times,the accelerated measured spectrum was calculated that the vi-bration level would be increased with the testing time was significantlyshortened.According to the fi-nite element modeling,modal analysis and random vibration analysis based on the accelerated meas-ured spectrum for the traction converters,the characterization of structural stress level1σstress dis-tribution was came out.Ultimately,the results determine that the structure fatigue lifes of traction converters may satisfy the application requirements.The method of vibration test and simulation may provide a reference for the development of similar products.%针对矿用自卸车无振动试验标准参照的现状而导致核心部件牵引变流器结构可靠性难以评估的问题,对某型号矿用自卸车牵引变流器安装部位进行了振动加速度数据采集,并进行了数据检验、功率谱密度计算和数据归纳,得到了空载和满载两种工况不同振动方向的实测振动加速度谱密度曲线.为进一步解决振动试验台在验证时无法按照产品使用寿命长时间运行的问题,对实测谱进行了加速计算,将振动量级提高而试验时间大幅度缩短.对牵引变流器进行了有限元建模、模态分析和基于加速实测谱的随机振动分析,得到了表征结构应力水平的1σ应力分布,最终确定了牵引变流器的结构疲劳寿命满足使用要求.振动测试及仿真分析方法可为同类产品开发提供参考.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2017(028)004【总页数】7页(P497-503)【关键词】矿用自卸车;牵引变流器;随机振动;加速度谱密度;数据处理【作者】丁杰;张平【作者单位】湘潭大学土木工程与力学学院,湘潭,411105;株洲南车时代电气股份有限公司技术中心,株洲,412001;湘潭大学土木工程与力学学院,湘潭,411105【正文语种】中文【中图分类】U270.1;U461.5+6全世界约40%的煤矿和80%的铁矿采用露天开采方式，因此对矿用自卸车的需求极大。