振动测量原理 ppt课件
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振动测量基础
Page36
• 漏失(Leakage)
解决方法:在时间周期里加频窗(Window)
Page37
• 频窗(Window)
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常 见 的 窗 函 数
1 Spectrum(FA-xia,FA-xia) [4.75-9.5 Hz] Rms=756.17m m/s2 3 800m XAxis: YAxis: Hz m/s2 rms
油漩 Oil whirl
组件松动的谐波 Looseness Harmonics
1X
2X
3X
4X
•动不平衡 基本特徵:1倍频的振动量很高,且振动量随着转速的增加而变大,从频谱图 中其他倍频都很小,甚至没有 引起的原因:组装不良,材质不均勻,或零组件已经变形或磨损等
Page50
振动量测的基本设备
1.传感器(Transducer) 将振动的现象转换为电子讯号 压电式加速度计(Piezo Type Accelerometer) 电容式加速度计(Capacity Type Accelerometer) 2.振动计(Vibration Meter) 3.频谱分析仪(Signal Analyzer)
Page6
振幅(振动大小)的表达方式
有以下的振幅表达方式来代表振动的严重程度，峰至峰值(peakto-peak)表示机器振动位移量大小。 峰值(peak)表示机器瞬间承受冲击的振动量大小。 平均值(average)表示机器在某段时间内的振动量平均值。均方根 值(RMS)最能表示机器在某段时间内所承受的振动能量，即振动的 破坏能力。
人体对不同频率的振动敏感程度不同
z s 最敏感的频率范 围是4～12.5Hz。在4～ 8Hz频率范围，人的内 脏器官产生共振；8～ 12.5Hz频率范围，对人 的脊椎系统影响很大。
• 漏失(Leakage)
解决方法:在时间周期里加频窗(Window)
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• 频窗(Window)
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常 见 的 窗 函 数
1 Spectrum(FA-xia,FA-xia) [4.75-9.5 Hz] Rms=756.17m m/s2 3 800m XAxis: YAxis: Hz m/s2 rms
油漩 Oil whirl
组件松动的谐波 Looseness Harmonics
1X
2X
3X
4X
•动不平衡 基本特徵:1倍频的振动量很高,且振动量随着转速的增加而变大,从频谱图 中其他倍频都很小,甚至没有 引起的原因:组装不良,材质不均勻,或零组件已经变形或磨损等
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振动量测的基本设备
1.传感器(Transducer) 将振动的现象转换为电子讯号 压电式加速度计(Piezo Type Accelerometer) 电容式加速度计(Capacity Type Accelerometer) 2.振动计(Vibration Meter) 3.频谱分析仪(Signal Analyzer)
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振幅(振动大小)的表达方式
有以下的振幅表达方式来代表振动的严重程度，峰至峰值(peakto-peak)表示机器振动位移量大小。 峰值(peak)表示机器瞬间承受冲击的振动量大小。 平均值(average)表示机器在某段时间内的振动量平均值。均方根 值(RMS)最能表示机器在某段时间内所承受的振动能量，即振动的 破坏能力。
人体对不同频率的振动敏感程度不同
z s 最敏感的频率范 围是4～12.5Hz。在4～ 8Hz频率范围，人的内 脏器官产生共振；8～ 12.5Hz频率范围，对人 的脊椎系统影响很大。
振动测量原理
第5章 振动测量技术
5.1 振动和振动测量系统
5.2 振动参量的测量
5.3 机械阻抗测量
5.4 振动信号的频谱分析
W
1
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。
直接法是将拾振器的输出信号送到各种 频率计或频谱分析仪直接读出被测谐振动的频 率。
W
26
在缺少直接测量频率仪器的条件下，可用示 波器通过比较测得频率。常用的比较法有录波比 较法和李沙育图形法。
录波比较法是将被测振动信号和时标信号一 起送入示波器或记录仪中同时显示，根据它们在 波形图上的周期或频率比，算出振动信号的周期 或频率。
m d d 2z20 tcd(z0 dzt1)k(z0z1)0（5.1）
W
10
m d 2z0 dt 2
m
z。 c k
(z0z1)kcddt(z0z1)
图5.3 由载体运动引起的振动响应
W
11
质量块m相对于载体的相对位移为:
z01z0 z1
（5.2）
则上式可改写成:
mdd 2z20t1 cdd0z1 tk0z1 md d2z21t（5.3）
比较法常用录波比较法和李沙育图形法两种。 录波比较法利用记录在同一坐标纸上的被测信号 与参考信号之间的时间差τ求出相位差；
360
T
（5.14）
李沙育图测相位法则是根据被测信号与同频的 标准信号之间的李沙育图形来判别相位差。
W
28
5.3 机械阻抗测量
振动测量从本质上说属动态测量，测振传感 器检测的信号是被测对象在某种激励下的输出响 应信号。振动测量的一个主要目的就是通过对激 励和响应信号的测试分析，找出系统的动态特性 参数，包括固有频率、固有振型、模态质量、模 态刚度、模态阻尼比等。振动测量是结构模态分 析和设备故障诊断的基础。
5.1 振动和振动测量系统
5.2 振动参量的测量
5.3 机械阻抗测量
5.4 振动信号的频谱分析
W
1
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。
直接法是将拾振器的输出信号送到各种 频率计或频谱分析仪直接读出被测谐振动的频 率。
W
26
在缺少直接测量频率仪器的条件下，可用示 波器通过比较测得频率。常用的比较法有录波比 较法和李沙育图形法。
录波比较法是将被测振动信号和时标信号一 起送入示波器或记录仪中同时显示，根据它们在 波形图上的周期或频率比，算出振动信号的周期 或频率。
m d d 2z20 tcd(z0 dzt1)k(z0z1)0（5.1）
W
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m d 2z0 dt 2
m
z。 c k
(z0z1)kcddt(z0z1)
图5.3 由载体运动引起的振动响应
W
11
质量块m相对于载体的相对位移为:
z01z0 z1
（5.2）
则上式可改写成:
mdd 2z20t1 cdd0z1 tk0z1 md d2z21t（5.3）
比较法常用录波比较法和李沙育图形法两种。 录波比较法利用记录在同一坐标纸上的被测信号 与参考信号之间的时间差τ求出相位差；
360
T
（5.14）
李沙育图测相位法则是根据被测信号与同频的 标准信号之间的李沙育图形来判别相位差。
W
28
5.3 机械阻抗测量
振动测量从本质上说属动态测量，测振传感 器检测的信号是被测对象在某种激励下的输出响 应信号。振动测量的一个主要目的就是通过对激 励和响应信号的测试分析，找出系统的动态特性 参数，包括固有频率、固有振型、模态质量、模 态刚度、模态阻尼比等。振动测量是结构模态分 析和设备故障诊断的基础。
振动测量分析基础知识
图14 振动的时域和频域波形比较
由图可以注意到， 总振动波形是如何由一 系列小的振动波形构成 的，每一个小的振动波 形各自对应1XRPM、 2XRPM、3XRPM、等等。 将这些个别振动波形代 数相加就得到总振动的 波形，可在示波器上或 振动分析仪上显示出来。
什么是振动频谱（也称为“FFT”）？
利用示波器可观察振动波，将来自振动传感器的电信号加到示波器 的两极板上，这样就会将通过极板的电子束产生转移，从而在屏幕上显 示出振动波形。如下图所示。
图21是针对振动加速度的振动等级图。振动加速度分级也是具有 频率依赖性。如例如，在18000 CPM时，2g’s的振动是处于较差的范 围内，而在180000 CPM（3000Hz）时的2g’s振动侧是处于优秀的范 围内。
图17 实际振动转换成FFT的过程
什么时候使用位移、速度或加速度？
当对机器振动进行分析时，重要的一点是尽可能多地收集到有关 该机器的资料（如轴承类型和型号、每根轴的精确转速、齿轮的齿数、 叶轮的叶片数等）。不了解这些信息资料将会影响振动分析的准确性。 振动幅值是是振动分析中经常使用的重要振动参数之一，它于机器存 在的潜在故障问题的严重程度成正比，并且它也是显示机器状态的首 选参数之一。振动幅值的测量类型可以是位移、速度或加速度。但总 的来说更比较常用的是速度。 通常认为当测量的频率范围在600CPM(10Hz)以下时，采用位移测 量单位是很有利的。振动幅值必须有相应的振动频率值做补充说明才 能正确评估振动的严重程度。而只是简单地说“1X RPM 振动是2mils 是不够的，没有足够的信息评价机器的状态是好还是不好。例如，在 3600 CPM转速下振动2mils pk-pk 要比在300 CPM转速下振动2mils pk-pk 对设备的损坏程度要大得多（见图22）。所以，在整个频率范 围内，单独使用位移值是不能对机器进行评估的。
《振动理论》课件
振动控制通过控制振动源和结构减少振动对系统的影响其他应用领域
振动理论在航空航天、车辆工程和建筑工程等领域 中有广泛应用
总结
• 振动理论在工程领域中具有重要的应用价值 • 随着科学技术的发展，振动理论仍在不断完善和优化 • 未来的发展趋势包括更精确的模拟和更高效的数值计算方法
2 混沌和奇异吸引子
非线性系统的振动可能表现出混沌和奇异吸 引子行为
3 周期倍增
周期倍增是非线性振动出现周期性振幅倍增 现象
4 分岔与现象分析
分岔是非线性系统参数变化时振动解的结构 突变现象
应用实例
振动传感器
用于测量和监测机械设备振动状态的传感器
振动测量及分析
通过振动测量和分析了解设备运行状态和故障诊断
《振动理论》PPT课件
振动理论是研究物体在特定条件下的振动现象及其应用的学科。本课件将介 绍振动理论的基本概念、解析解和数值解法，以及其在实际应用中的重要性。
概述
• 振动理论是研究物体在特定条件下的振动现象及其应用 • 常见的振动现象包括机械振动、声学振动和电子振动等 • 振动理论的应用广泛，涵盖领域包括建筑工程、机械制造和航天航空等
单自由度振动
定义及简介
单自由度振动是指系统中只有一个自由度参与振 动的情况
阻尼、弹性及质量对运动的影响
阻尼、弹性系数和质量是影响振动运动特性的重 要参数
系统模型及运动方程
用微分方程描述单自由度振动系统的运动
解析解及其特点
解析解提供了一种可精确计算振动响应的方法
多自由度振动
1
定义及简介
多自由度振动研究系统中具有多个自由
系统模型及运动方程
2
度参与振动的情况
用一组微分方程描述多自由度振动系统
《振动的测试》课件
《振动的测试》PPT课件
在这个PPT课件中，我们将深入介绍振动测试的基本概念、意义和应用领域。
通过探讨振动测试方法、工具以及数据分析，帮助你了解振动测试的原理和
实际应用。最后，我们还会分享一些振动测试的案例，并对其未来发展做出
展望。
什么是振动测试
振动测试是通过对物体或系统进行震动的操作，收集、分析和解释相关数
未来将充满机遇和挑战，我们期待看到振动测试在各个行业的广泛应用。
振动测试方法
振动测试包括两种类型，即自由振动和受迫振动。自由振动指的是物体自身
的固有振动，而受迫振动是外部作用力引起的振动。振动测试的基本原理是
测量和分析物体在振动过程中产生的加速度、速度和位移等参数。
振动测试的工具
进行振动测试需要一些专业的工具和设备。常见的振动测试工具包括振动测试仪、加速度传感器、振动台和信
号分析仪等。这些工具的选择和使用方法取决于具体的测试需求。
振动测试的数据分析
振动测试数据的分析是评估振动特性和识别潜在问题的关键步骤。常用的分析方法包括频谱分析、时域分析和
振动传递路径分析。通过分析结果，可以了解系统的动态特性、故障模式，并作出相应的改进措施。
振动测试案例分析
通过一些具体的案例，我们将介绍振动测试在不同领域的应用。例如，我们会分享振动测试在机械工程中的故
障诊断案例，以及在新产品开发过程中的质量控制案例。
振测试的发展趋势
振动测试正向着更加智能化、高效化的方向发展。未来，随着传感技术和数
据分析方法的进步，振动测试将进一步应用于智能制造、物联网和次分享，我们深入探讨了振动测试的基本概念、应用领域和方法。了
解振动测试的意义和工具，以及数据分析和案例分析的重要性。振动测试的
在这个PPT课件中，我们将深入介绍振动测试的基本概念、意义和应用领域。
通过探讨振动测试方法、工具以及数据分析，帮助你了解振动测试的原理和
实际应用。最后，我们还会分享一些振动测试的案例，并对其未来发展做出
展望。
什么是振动测试
振动测试是通过对物体或系统进行震动的操作，收集、分析和解释相关数
未来将充满机遇和挑战，我们期待看到振动测试在各个行业的广泛应用。
振动测试方法
振动测试包括两种类型，即自由振动和受迫振动。自由振动指的是物体自身
的固有振动，而受迫振动是外部作用力引起的振动。振动测试的基本原理是
测量和分析物体在振动过程中产生的加速度、速度和位移等参数。
振动测试的工具
进行振动测试需要一些专业的工具和设备。常见的振动测试工具包括振动测试仪、加速度传感器、振动台和信
号分析仪等。这些工具的选择和使用方法取决于具体的测试需求。
振动测试的数据分析
振动测试数据的分析是评估振动特性和识别潜在问题的关键步骤。常用的分析方法包括频谱分析、时域分析和
振动传递路径分析。通过分析结果，可以了解系统的动态特性、故障模式，并作出相应的改进措施。
振动测试案例分析
通过一些具体的案例，我们将介绍振动测试在不同领域的应用。例如，我们会分享振动测试在机械工程中的故
障诊断案例，以及在新产品开发过程中的质量控制案例。
振测试的发展趋势
振动测试正向着更加智能化、高效化的方向发展。未来，随着传感技术和数
据分析方法的进步，振动测试将进一步应用于智能制造、物联网和次分享，我们深入探讨了振动测试的基本概念、应用领域和方法。了
解振动测试的意义和工具，以及数据分析和案例分析的重要性。振动测试的
设备振动测量方法ppt课件
T
A si(2 n πft)
A sin(t)
速度 vdyAco2sπf(t)
dt
加速度 ad v 2A si2 π nft () 2y
d t
11
振动的基础知识
6
0.01
5
0.1
4
0.2
0.5
3
0.7
1
2
1
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
n
A()
(/n)2
输出
交 流 放 大 器
检 波 器
振 动 指 15 示
二、测振传感器的选择及应用
16
测振传感器的选择及应用
拾取振动信息的装置通常称拾振器，振动传感器是其核 心组成部分。拾振器的作用是检测被测对象的振动参数（位 移、速度、加速度、频率、相位），在要求的频率范围内正 确地记录，并将此机械量转换成电信号输出。
1/n222 /n2
-
基 础 振 动 的 幅 频 曲 线
3
12
振动测量方法
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：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；
机械法：利用杠杆原理将振动量放大后直接记录下来； 光学法：利用光杠杆原理，读数显微镜、光波干涉原理
下面是振动的一些分类：
6
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
准周期 瞬态和 各态历
非各态
振动 振动
振动
冲击
A si(2 n πft)
A sin(t)
速度 vdyAco2sπf(t)
dt
加速度 ad v 2A si2 π nft () 2y
d t
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振动的基础知识
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0.01
5
0.1
4
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1
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0
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0.5
1
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n
A()
(/n)2
输出
交 流 放 大 器
检 波 器
振 动 指 15 示
二、测振传感器的选择及应用
16
测振传感器的选择及应用
拾取振动信息的装置通常称拾振器，振动传感器是其核 心组成部分。拾振器的作用是检测被测对象的振动参数（位 移、速度、加速度、频率、相位），在要求的频率范围内正 确地记录，并将此机械量转换成电信号输出。
1/n222 /n2
-
基 础 振 动 的 幅 频 曲 线
3
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振动测量方法
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：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；
机械法：利用杠杆原理将振动量放大后直接记录下来； 光学法：利用光杠杆原理，读数显微镜、光波干涉原理
下面是振动的一些分类：
6
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
准周期 瞬态和 各态历
非各态
振动 振动
振动
冲击
振动测量原理
mdd 2z20t1 cdd0z1 tk0z1 md d2z21t（5.3）
设载体的运作为谐振动，即:
则式（5.3）可写成:
z1(t)z1msint,
m dd 2z20t1 cdd0z1 tk0z1 m 2z1msin t（5.4）
2021/6/16
12
考虑这样几种情形下的响应特性：
(1)z01相对于载体的振动位移z1 ，此时相当于
2.频率分析仪 模拟量频谱分析仪目前仍是振动测量较常用
的分析设备。振动信号转换成电信号后，经中间 变换电路输入频率分析仪，手控或自动扫描就可 完成所需频带的频谱分析。
2021/6/16
22
3.FFT分析仪 随着计算机技术和数字信号处理技术的发展，
用数学技术处理振动测量信号的方式已广泛被采 用。以微处理器为核心和以快速傅里叶变换 （FFT）算法为基础的数字分析仪，精度高、动 态范围大、功能多、性能稳定、抗干扰能力强。
表53列举了部分常用的激振ppt课件21名称工作原理适用范围及优缺点永磁式电动激振器装置于永磁体磁场中的驱动线圈与支承部件固联线圈通电产生电动力驱动固联于支承部件的试件产生周期性正弦波振动频率范围宽振动波形好操作调节方便动振动台利用直流励磁线圈来形成磁场将置于磁场气隙中的线圈与振动台体相连线圈通电产生电动力使振动台体作机械振动频率范围宽激振力大振动波形好设备结构较复杂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表53部分常用的激振设备ppt课件22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
振动测试分析技术 ppt课件
形式：绝对、相对 定位:标记 环境：温度、湿度、方向等
ppt课件
36
§ 3.3振动测试方案
3 测试位置（监测点）
电涡流位移传感器测量轴振动的示意图
ppt课件
37
§ 3.3 振动测试方案
3 测试位置（监测点）
ppt课件
38
§ 3.3 振动测试方案
3 测试位置（监测点）
ppt课件
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§ 3.3 振动测试方案
23ppt课件32振动测试的仪器设备传感器的安装24ppt课件32振动测试的仪器设备传感器的安装表31测量典型设备时振动传感器的安装法25ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪26ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪27ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪28ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪29ppt课件32振动测试的仪器设备22数据采集器频谱分析仪图39数据采集器的工作过程30ppt课件32振动测试的仪器设备22数据采集器频谱分析仪功能参数
表3-2 水电部汽轮机发电机组振动标准(轴承振幅允许值)
转速/rpm
标准/mm
优
良 合格
1500 3000
30
50
70
20
30
50
ppt课件
45
§ 3.2 振动测试方案
5 振动评定标准：
绝对法 （1）以轴承振动位移峰峰值作评定标准：
表3-3 机电部离心风机和压缩机振动标准
标准
转速 / (rmin1)
振动测试的基本参数：幅值、频率和相位
✓ 幅值 幅值是振动强度大小的标志，它可以用不同 的方法表示，如单峰值、有效值、峰—峰值等；
ppt课件
36
§ 3.3振动测试方案
3 测试位置（监测点）
电涡流位移传感器测量轴振动的示意图
ppt课件
37
§ 3.3 振动测试方案
3 测试位置（监测点）
ppt课件
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§ 3.3 振动测试方案
3 测试位置（监测点）
ppt课件
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§ 3.3 振动测试方案
23ppt课件32振动测试的仪器设备传感器的安装24ppt课件32振动测试的仪器设备传感器的安装表31测量典型设备时振动传感器的安装法25ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪26ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪27ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪28ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪29ppt课件32振动测试的仪器设备22数据采集器频谱分析仪图39数据采集器的工作过程30ppt课件32振动测试的仪器设备22数据采集器频谱分析仪功能参数
表3-2 水电部汽轮机发电机组振动标准(轴承振幅允许值)
转速/rpm
标准/mm
优
良 合格
1500 3000
30
50
70
20
30
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ppt课件
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§ 3.2 振动测试方案
5 振动评定标准：
绝对法 （1）以轴承振动位移峰峰值作评定标准：
表3-3 机电部离心风机和压缩机振动标准
标准
转速 / (rmin1)
振动测试的基本参数：幅值、频率和相位
✓ 幅值 幅值是振动强度大小的标志，它可以用不同 的方法表示，如单峰值、有效值、峰—峰值等；
振动的测量
F(t)=F0 sinωt
这是一个二阶系统，系统的幅频和相频特性：
B A B0
1 2
2 2
1
2
2 arctg 1 2
1. 由幅频特性知
wr=wn 1 - 2 2 位移谐振频率wr在小阻尼时很接近wn,常用wr作为wn估计值
2.由相频特性 不管系统阻尼率大小，在 =1时，位移始终落后与激振力90o,称为相位 共振用
发电型传感器 前置放大器 微积分放大器
分 析 仪 器 参数型传感器 调制器 测量电桥 放大器解调器 指示 记录 仪器
载波发生器
振动测量系统框图
一、了解振动测试的基本原理
1、按振动的原因分类 （1）自由振动 （2）受迫振动 2、按振动系统的自由度数目分类 （1）单自由度振动系统 （2）两自由度、多自由度系统振动
单自由度系统的受迫振动
d 2x dx m c kx F t 2 dt dt
1、简谐激振力引起的受迫振动
简谐激振力
各部分作用：
1.传感器 将被测信号转化为电信号，分别有位移传感器、速度传感器， 加速度传感器。 2.测振放大器 测振传感器输出的电信号一般均较微弱，需经放大后才能推动 记录设备，不仅有对信号的放大作用，一般还具有对信号进行微分， 积分和滤波等功能。
振动分析仪
把传感器测得的振动信号以位移、速度、加速度等振动量指示出它们的 峰值、峰－峰值、平均值或均方根的仪器。
为了得到更多信息，应将振动信息进行概率密度分析、相关分析和
谱分析 实现数字频谱分析主要有两种方法，一种是数字滤波法，另一种是快 速傅立叶分析法。 1、数字滤波法 2、快速傅立叶分析法
了解振动系统动态特性测试
振动的测量(振动、位移)
第四节 位移的测量
位移是线位移和角位移的统称。位移测量在机械工程中应 用很广，在机械工程中不仅经常要求精确地测量零部件的位
移和位置，而且力、扭矩、速度、加速度、流量等许多参数
的测量，也是以位移测量为基础的。 位移测量的分类 • 按被测量，位移的测量分为线位移测量和角位移测量。
• 按测量参数的特性，位移测量分为静态位移测量和动态位 移测量。
分类 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。
第一节 振动的基础知识
第一节 振动的基础知识
振动信号三要素：
1） 幅值：振动体离开其平衡位置的最大位移，是振动强度的标
志，它可以用峰值、有效值、平均值等不同的方法表示。 2） 频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。通过频谱分
质量块 m 的相对位移
z01 z0 z1
d 2 z01 dz01 d 2 z1 m 2 c kz01 m 2 dt dt dt
第一节 振动的基础知识
1. 当ω<<ωn，质量块相对基础几乎一起移动；
2. 当ω>>ωn ，z01≈-z1，→ z0 ≈0，质量块几乎处于静止状态。
工程中的振动问题,可用弹簧—阻尼—质量块构成的单自由度 振动系统模型来描述。
第二节 振动的激励
2. 随机激振 随机激振一般用白噪声或伪随机信号发生器作为信号源。 3. 瞬态激振 瞬态激振给被测系统提供的激励信号是一种瞬态信号，
一次激励，可同时给系统提供频带内各个频率成分的能量 使系统产生相应频带内的频率响应。测试设备简单，灵活 性大，故常在生产现场使用。目前常用的瞬态激振方法有 快速正弦扫描、脉冲锤击和阶跃激励等方法。
第一节 振动的基础知识
振动基础知识PPT课件
障诊断中有重要作用。
2021/3/7
CHENLI
43
旋转机械的振动图示 (定转速)
2021/3/7
波形图 (Wave)
时间域内的振动波形
频谱图 (Spectrum)
组成振动的各谐波成分
轴心轨迹 (Orbit)
转轴中心的振动轨迹，由水平和铅垂两 方向波形合成
CHENLI
44
波形图、频谱图及轴心轨迹
峰值，单位为米/秒2（m/s2）
2021/3/7
CHENLI
8
振动信号的频率分析
把振动信号中所包含的各种频率成分分别分解出来 的方法。 频率分析的数学基础是傅里叶变换和快速傅里叶算 法（FFT）。 频率分析可用频率分析仪来实现，也可在计算机上 用软件来完成。 频率分析的结果得到各种频谱图，这是故障诊断的 有力工具。
2021/3/7
CHENLI
12
单自由度振动系统
确定系统运动所需的独立坐标数称为系统的自由度
2021/3/7
CHENLI
13
多自由度振动系统
2
5
3
6
2
图中数字为系统的自由度数
2021/3/7
CHENLI
14
振动系统的模态
单自由度系统有一个 模态 模态参数为：
固有频率
（模态频率）
阻尼比
（模态阻尼）
测量非转动部件的绝对 振动的速度。 不适于测量瞬态振动和 很快的变速过程。 输出阻抗低，抗干扰力 强。 传感器质量较大，对小 型对象有影响。
CHENLI
29
典型的磁电速度传感器及其特性
2021/3/7
CHENLI
30
压电加速度传感器
《振动分析基础》课件
主动控制和被动控制的应用实例
主动控制应用实例
在桥梁、高层建筑等大型结构中，采用主动控制技术抑制地震、风等引起的振动；在精 密仪器中，采用主动控制技术抑制微小振动，提高测量精度。
被动控制应用实例
在汽车和航空器中，采用被动控制技术降低振动和噪音；在电子设备中，采用被动控制 技术吸收电磁干扰，提高设备性能。
REPORTING
振动分析的基本概念和原理
频率
单位时间内振动的次数。
阻尼
振动系统内部或外部阻力使振 幅逐渐减小的性质。
振幅
振动物体离开平衡位置的最大 距离。
周期
完成一次振动所需的时间。
共振
当策动力的频率与物体的固有 频率相等时，振幅急剧增大的 现象。
PART 02
振动分析的基本理论
单自由度系统的振动分析
自由振动分析
环境工程中的振动分析应用
总结词
环境保护、噪声控制
详细描述
在环境工程中，振动分析被应用于环境保护和噪声控制等领域。通过分析环境中的振动信号，工程师可以了解噪 声的来源和传播途径，制定有效的噪声控制措施，从而改善环境质量，保护人们的健康和生活质量。
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
KEEP VIEW
PART 05
振动分析的工程应用
机械工程中的振动分析应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
广泛应用、提高效率和性能
在机械工程中，振动分析被广泛应用于各种设备和机器的 设计、优化和故障诊断。通过分析振动数据，工程师可以 了解设备的运行状态，预测潜在的故障，从而提高设备的 效率和性能，延长使用寿命。
航空航天工程中的振动分析应用
《随机振动课件全》课件
态分析和抗震设计。
3
土动力学中的应用
展示随机振动在土动力学领域中的应 用，如地震工程和基础设计。
航空航天领域中的应用
介绍随机振动在航空航天领域中的重 要性和应用场景。
随机振动的实验方法
随机振动的模拟实验
讨论如何通过模拟实验来 研究和分析随机振动的特 性。
随机振动的实际测量
解释如何进行实际测量， 获取随机振动信号的实验 数据。
探讨随机振动的概率密度函数， 为理解其分布特性提供基础。
介绍随机振动的功率谱密度， 了解振动频谱的特征。
相关函数
讨论随机振动的相关函数，分 析振动信号之间的关联性。
随机振动的分析方法
自相关函数法
介绍利用自相关函数进行 随机振动分析的方法和步 骤。
傅里叶变换法
探讨使用傅里叶变换来分 析随机振动信号的频谱特 性。
《随机振动课件全》PPT 课件
随机振动课件全 PPT 大纲
概述
振动的定义和分类
介绍振动的概念和常见分类，为理解随机振动打下基础。
随机振动的特点和应用
探索随机振动的特点及其在不同领域中的应用，揭示其重要性。
随机振动的基本概念
解释随机振动的基本概念，如随机过程和随机力。
随机振动的特性
概率密度函数
功率谱密度
数据分析和处理方法
介绍处理应用，展望随机振动在未来研究中的潜力和发展方向。
自回归模型法
介绍通过自回归模型对随 机振动进行建模和预测的 方法。
随机振动的统计特性
均值和方差的计算
详细说明如何计算随机振动信 号的均值和方差。
概率分布的计算
解释如何计算随机振动信号的 概率分布。
累积分布函数的计算
振动测量及频谱分析PPT
10
爆震测量
17.02.2024
11
七、振动的频谱分析及仪器
测量时域图形用的是示波器,测量频域 图形用频谱仪.
时域图形
17.02.2024
12
频谱仪
频域图形 频谱图
频谱图或频域图：它的横坐标为频率f,纵坐标可 以是加速度,也可以是振幅或功率等.它反映了在频率 范围之内,对应于每一个频率分量的幅值.
海啸预警系统通过海底的振动压力传感器记录海 浪变化的数据,并传送到信息浮标,由信息浮标发送到 气象卫星,再从气象卫星传送到卫星地面站.
17.02.2024
23
气象接收及 发射天线
振动压力 传感器
1深7.02海.20地24 沟
6000m海底
浮标
24
17.02.2024
25
本章作业 P108：2、3
17.02.2024
a时域波形 b频域波形
21
爆破振动记录仪 打印机
17.02.2024
22
海啸预警系统
地震是引发海啸的主要原因之一.地震中断层移动 导致断层间产生空洞,当海水填充这个空洞时产生巨大 的海水波动.这种海水波动从深海传至浅海时,海浪陡 然升到十几米高,并以每秒数百米的速度传播.海浪冲 到岸上后,将造成重大破坏.
第六章：第四节 振动测量及频谱分析
一、振动的基本概念
振动可分为机械振动、土木结构振动、运输 工具振动、武器、爆炸引起的冲击振动等.
从振动的频率范围来分,有高频振动、低频振 动和超低频振动等.
从振动信号的统计特征来看,可将振动分为周 期振动、非周期振动以及随机振动等.
17.02.2024
1
地震的巨大威力
17.02.2024
爆震测量
17.02.2024
11
七、振动的频谱分析及仪器
测量时域图形用的是示波器,测量频域 图形用频谱仪.
时域图形
17.02.2024
12
频谱仪
频域图形 频谱图
频谱图或频域图：它的横坐标为频率f,纵坐标可 以是加速度,也可以是振幅或功率等.它反映了在频率 范围之内,对应于每一个频率分量的幅值.
海啸预警系统通过海底的振动压力传感器记录海 浪变化的数据,并传送到信息浮标,由信息浮标发送到 气象卫星,再从气象卫星传送到卫星地面站.
17.02.2024
23
气象接收及 发射天线
振动压力 传感器
1深7.02海.20地24 沟
6000m海底
浮标
24
17.02.2024
25
本章作业 P108：2、3
17.02.2024
a时域波形 b频域波形
21
爆破振动记录仪 打印机
17.02.2024
22
海啸预警系统
地震是引发海啸的主要原因之一.地震中断层移动 导致断层间产生空洞,当海水填充这个空洞时产生巨大 的海水波动.这种海水波动从深海传至浅海时,海浪陡 然升到十几米高,并以每秒数百米的速度传播.海浪冲 到岸上后,将造成重大破坏.
第六章：第四节 振动测量及频谱分析
一、振动的基本概念
振动可分为机械振动、土木结构振动、运输 工具振动、武器、爆炸引起的冲击振动等.
从振动的频率范围来分,有高频振动、低频振 动和超低频振动等.
从振动信号的统计特征来看,可将振动分为周 期振动、非周期振动以及随机振动等.
17.02.2024
1
地震的巨大威力
17.02.2024
《振动测量传感器》课件
振动测量传感器
振动测量传感器是用于测量物体振动的设备。本课件将介绍振动测量传感器 的基本概念、分类、原理、测量方法、应用领域、选择和使用原则，以及其 发展前景。
什么是振动测量传感器？
传感器的基本概念
介绍传感器的定义、功能和特点。
振动测量传感器的定义和分类
解释振动测量传感器的概念，并介绍常见的传感器分类。
2 降பைடு நூலகம்成本和尺寸
3 应用领域不断拓展
说明振动测量传感器在 成本和尺寸方面的趋势。
展望振动测量传感器在 新兴领域的应用前景。
压电式振动传感器
介绍压电式振动传感器的工作 原理和应用。
震动式振动传感器
解释震动式振动传感器的工作 原理和适用范围。
激光式振动传感器
说明激光式振动传感器的原理 和特点。
振动测量的应用领域
机械设备振动测量
介绍在机械工程中使用振 动测量传感器的实际应用。
电力系统振动测量
解释电力系统中振动测量 传感器的重要性和应用案 例。
土木工程振动测量
说明土木工程领域使用振 动测量传感器的实际需求。
振动测量传感器的选择及使用原则
1
选择振动测量传感器的方法
提供选择振动测量传感器的准则和关键要点。
2
振动测量传感器的使用原则
介绍振动测量传感器的使用建议和实际操作技巧。
振动测量传感器的发展前景
1 提高精度和可靠性
讨论振动测量传感器未 来的技术发展和改进方 向。
工作原理及应用
详细解释振动测量传感器的工作原理，并举例说明应用场景。
振动的测量方法
1 直接测量法
介绍直接测量法，包括加速度传感器和速度传感器。
2 间接测量法
解释间接测量法，例如使用位移传感器和压力传感器。
振动测量传感器是用于测量物体振动的设备。本课件将介绍振动测量传感器 的基本概念、分类、原理、测量方法、应用领域、选择和使用原则，以及其 发展前景。
什么是振动测量传感器？
传感器的基本概念
介绍传感器的定义、功能和特点。
振动测量传感器的定义和分类
解释振动测量传感器的概念，并介绍常见的传感器分类。
2 降பைடு நூலகம்成本和尺寸
3 应用领域不断拓展
说明振动测量传感器在 成本和尺寸方面的趋势。
展望振动测量传感器在 新兴领域的应用前景。
压电式振动传感器
介绍压电式振动传感器的工作 原理和应用。
震动式振动传感器
解释震动式振动传感器的工作 原理和适用范围。
激光式振动传感器
说明激光式振动传感器的原理 和特点。
振动测量的应用领域
机械设备振动测量
介绍在机械工程中使用振 动测量传感器的实际应用。
电力系统振动测量
解释电力系统中振动测量 传感器的重要性和应用案 例。
土木工程振动测量
说明土木工程领域使用振 动测量传感器的实际需求。
振动测量传感器的选择及使用原则
1
选择振动测量传感器的方法
提供选择振动测量传感器的准则和关键要点。
2
振动测量传感器的使用原则
介绍振动测量传感器的使用建议和实际操作技巧。
振动测量传感器的发展前景
1 提高精度和可靠性
讨论振动测量传感器未 来的技术发展和改进方 向。
工作原理及应用
详细解释振动测量传感器的工作原理，并举例说明应用场景。
振动的测量方法
1 直接测量法
介绍直接测量法，包括加速度传感器和速度传感器。
2 间接测量法
解释间接测量法，例如使用位移传感器和压力传感器。
06_振动的测量
机械工程测试技术
重庆科技学院机械学院
1)激励部分 实现对被测系统的激励(输入)，使系统发生振动。 它主要由激励信号源、功率放大器和激振装置组 成。 2)拾振部分 检测并放大被测系统的输入、输出信号，并将信 号转换成一定的形式(通常为电信号)。它主要由 测振传感器、可调放大器组成。 3)分析记录部分 将拾振部分传来的信号记录下来供以后分析处理 或直接近行分析处理并记下处理结果。它主要由 各种记录设备和频谱分析设备组成。
出)和基础的振动(输入)近于相等。 对于单自由度系统，可以用一元二次微分方 程进行描述；而对于多自由度系统，则需要用高 阶微分方程进行描述。
机械工程测试技术
重庆科技学院机械学院
第三节、 振动的激励 如果知道了系统的输入(激励)和输出(响应)， 就可以求出系统的数学模型，也即动态特性。振 动系统测试就是求取系统输入和输出的一种试验 方法。 为了获得振动系统的动态特性，需要对被测对 象施加一定的外力(激振力)，让其作受迫振动或 自由振动，以便获得相应的激励及其响应。一般 说来测试系统应该包括下述三个主要部分：
机械工程测试技术
重庆科技学院机械学院
见：ZK－4VIC型虚拟测试振动与控制实验装置
机械工程测试技术
重庆科技学院机械学院
激励方式通常可以分为稳态正弦激振、 瞬态激振 和 随机激振三种。
一、稳态正弦激振
稳态正弦激振是最普遍的激振方法，它是借助激振设 备对被测对象施加一个频率可控的正弦激振力，并测定 振动响应与正弦力的幅值比与相位差。其优点是激振功 率大，信噪比高，能保证响应测试的精度。 为了测得整个频率范围内的频率响应，必须用多个 频率进行试验以得到系统的响应数据，这一过程称为扫 频或扫描。需要注意的是在每个测试频率处，只有当系 统达到稳定状态才能进行测试，这对于小阻尼系统尤为 重要，因此测试时间相对较长。
第十一章 振动测量
••
均方根加速度振幅：X rms
1T • 2
X m (t ) dt
T0
1 T •• 2
X m (t ) dt
T0
振动基础知识
简谐振动的振幅
若各次谐波的位移振幅：Xm1、Xm2…Xmn
1
2
( X m2 1 X m2 2 X mn
)
T
位移振幅： X rms
速度振幅：X rms
2-阻尼杯
3-磁钢 4-铝隔磁套
5-芯轴
6-外壳
7-感应线圈
9-输出
测振仪
（b）相对式速度传感器
图11-4 相对式速度传感器
1-壳体
2-磁钢
3-感应线圈
4-连杆
5-簧片
6-测量杆
7-限位块
测振仪
（2）指示仪表
输入信号：是由磁电式拾振器产生的与被测振动速度成正比的电信号。
振动位移：通过内部积分网络的运算获得。
研究振型：须在直角坐标系X，Y，Z三个方向上各取3-5个测量点。
研究振动传递情况：须在弹性支撑、柔性连接管路的前后各取一测量点，并测定出三个方向上的振动。
当测量点取在发动机燃烧室及排气管附近时，必须考虑这些部位的高温对拾振器的影
响并采取相应措施。
测量发动机振动时，通常是在发动机标定工况下进行测量。当在发动机运行转速范围
泛的一种。
图11-7 电磁振动台
测振系统的校准
工作原理
当励磁线圈接通直流电后可以产生恒定磁场，由磁缸5形成回路，与振动台面1刚性连接的振动线圈2被置于恒定磁场中。
当由信号发生器产生的标准正弦信号经前置放大器和功率放大器放大后，成为具有足够能量的交变电流流经振动线圈2。
均方根加速度振幅：X rms
1T • 2
X m (t ) dt
T0
1 T •• 2
X m (t ) dt
T0
振动基础知识
简谐振动的振幅
若各次谐波的位移振幅：Xm1、Xm2…Xmn
1
2
( X m2 1 X m2 2 X mn
)
T
位移振幅： X rms
速度振幅：X rms
2-阻尼杯
3-磁钢 4-铝隔磁套
5-芯轴
6-外壳
7-感应线圈
9-输出
测振仪
（b）相对式速度传感器
图11-4 相对式速度传感器
1-壳体
2-磁钢
3-感应线圈
4-连杆
5-簧片
6-测量杆
7-限位块
测振仪
（2）指示仪表
输入信号：是由磁电式拾振器产生的与被测振动速度成正比的电信号。
振动位移：通过内部积分网络的运算获得。
研究振型：须在直角坐标系X，Y，Z三个方向上各取3-5个测量点。
研究振动传递情况：须在弹性支撑、柔性连接管路的前后各取一测量点，并测定出三个方向上的振动。
当测量点取在发动机燃烧室及排气管附近时，必须考虑这些部位的高温对拾振器的影
响并采取相应措施。
测量发动机振动时，通常是在发动机标定工况下进行测量。当在发动机运行转速范围
泛的一种。
图11-7 电磁振动台
测振系统的校准
工作原理
当励磁线圈接通直流电后可以产生恒定磁场，由磁缸5形成回路，与振动台面1刚性连接的振动线圈2被置于恒定磁场中。
当由信号发生器产生的标准正弦信号经前置放大器和功率放大器放大后，成为具有足够能量的交变电流流经振动线圈2。
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相同的。 在位移计状态下，其工作条件为>>1，即工
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
PPT课件
7
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
振动分析仪器
PPT课件
4
机械振动
确定性的 的
周期的
非周期的
随机的
平稳的
非平稳的
简谐振 动
复杂周期振 动
准周期振 动
瞬态和冲 各态历经 非 各态 历
击
的
经
图5.1 振动信号的分类
PPT课件
5
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
电测法、机械法和光学法。
其简单原理和优缺点见表5.1。
PPT课件
12
考虑这样几种情形下的响应特性：
(1)z01相对于载体的振动位移z1 ，此时相当于
测振仪处于位移计工作状态下。此时幅频特性 和相频特性分别为:
Ad
z01m z1m
( /n )2 [1 ( /n )2 ]2 (2 /n )2
d
arctg 2 ( / n ) 1 ( / n )2
PPT课件
6
表5.1 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 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
m d 2z0 dt 2
c
d(z0 dt
z1 )
k(z0
z1 ) 0
（5.1）
PPT课件
10
m d 2z0 dt 2
m
z。 c k
(z 0 z1)k
c
d dt
(z0
z1 )
图5.3 由载体运动引起的振动响应
PPT课件
11
质量块m相对于载体的相对位移为:
z01 z0 z1
V
arctg
2 ( /n) 1 ( /n)2
2
(5.8)
其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图5-6和图
5-5所示。
PPT课件
15
图 5.6由载体运动引起的速度响应图
5.7由载体运动引起的加速度响应
PPT课件
16
(3)z01相对于载体的振动加速度，此时相当于测振仪 处于加速度计的工作状态下。此时幅频特性和相 频特性分别为:
第5章 振动测量技术
5.1 振动和振动测量系统
5.2 振动参量的测量
5.3 机械阻抗测量
5.4 振动信号的频谱分析
PPT课件
1
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。
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。
PPT课件
3
随机振动是一种非确定性振动，它只服从
无论是利用振动还是防止振动，都必须 确定其量值。
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。
PPT课件
2
5.1 振动和振动测量系统
5.1.1 振动信号分类
振动信号按时间历程的分类如图5.1所示，即 将振动分为确定性振动和随机振动两大类。
（5.2）
则上式可改写成:
m
d 2 z01 dt 2
c
dz01 dt
k z01
m
d 2 z1 dt 2
பைடு நூலகம்
（5.3）
设载体的运作为谐振动，即:
则式（5.3）可写成:
z1(t) z1m sint,
m
d 2 z01 dt 2
c
dz01 dt
k z01
m 2 z1m
s in t
（5.4）
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。
下面分别就这些组成环节作一简单介绍。 (1) 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。
PPT课件
9
根据线性系统的叠加原理，振动的响应是 振动系统拾振部分对各个谐振动响应的叠加。
在许多情况下，例如惯性式测振传感器， 振动系统的振动是由载体的运动所引起的。如 图5.3所示。设载体的绝对位移为z1，质量块m 的绝对位移为z0则质量块的运动方程为:
Aa
z01m z1m
1
/
2 n
[1 ( /)2]2 (2 /n )2
（5.9）
a
arctg 2 1 (
/n / n )2
(5.10)
其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图5.7和
图5.5所示。
PPT课件
17
从图5.4~图5.7可以看出： ① 测振仪在不同工作状态下，其有效工作区域是不
显示记录
反馈控制
图5.2 振动测量系统的一般组成框图
PPT课件
8
由于振动的复杂性，加上测量现场复杂， 在用电测法进行振动量测量时，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。
（5.5） （5.6）
其幅频特性曲线曲线如图5.4所示。
PPT课件
13
图5.4 由载体运动引起的位移响应
PPT课件
14
(2)z01相对于载体振动速度 ，此时相当于测振仪处于
速度计的工作状态下。此时幅频特性和相频特性
分别为:
A
z01m z1m
n
1
（5.7）
(n / / n)2 4 2
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
PPT课件
7
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
振动分析仪器
PPT课件
4
机械振动
确定性的 的
周期的
非周期的
随机的
平稳的
非平稳的
简谐振 动
复杂周期振 动
准周期振 动
瞬态和冲 各态历经 非 各态 历
击
的
经
图5.1 振动信号的分类
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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
电测法、机械法和光学法。
其简单原理和优缺点见表5.1。
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考虑这样几种情形下的响应特性：
(1)z01相对于载体的振动位移z1 ，此时相当于
测振仪处于位移计工作状态下。此时幅频特性 和相频特性分别为:
Ad
z01m z1m
( /n )2 [1 ( /n )2 ]2 (2 /n )2
d
arctg 2 ( / n ) 1 ( / n )2
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表5.1 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 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
m d 2z0 dt 2
c
d(z0 dt
z1 )
k(z0
z1 ) 0
（5.1）
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m d 2z0 dt 2
m
z。 c k
(z 0 z1)k
c
d dt
(z0
z1 )
图5.3 由载体运动引起的振动响应
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质量块m相对于载体的相对位移为:
z01 z0 z1
V
arctg
2 ( /n) 1 ( /n)2
2
(5.8)
其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图5-6和图
5-5所示。
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图 5.6由载体运动引起的速度响应图
5.7由载体运动引起的加速度响应
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(3)z01相对于载体的振动加速度，此时相当于测振仪 处于加速度计的工作状态下。此时幅频特性和相 频特性分别为:
第5章 振动测量技术
5.1 振动和振动测量系统
5.2 振动参量的测量
5.3 机械阻抗测量
5.4 振动信号的频谱分析
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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。
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。
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随机振动是一种非确定性振动，它只服从
无论是利用振动还是防止振动，都必须 确定其量值。
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。
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5.1 振动和振动测量系统
5.1.1 振动信号分类
振动信号按时间历程的分类如图5.1所示，即 将振动分为确定性振动和随机振动两大类。
（5.2）
则上式可改写成:
m
d 2 z01 dt 2
c
dz01 dt
k z01
m
d 2 z1 dt 2
பைடு நூலகம்
（5.3）
设载体的运作为谐振动，即:
则式（5.3）可写成:
z1(t) z1m sint,
m
d 2 z01 dt 2
c
dz01 dt
k z01
m 2 z1m
s in t
（5.4）
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。
下面分别就这些组成环节作一简单介绍。 (1) 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。
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根据线性系统的叠加原理，振动的响应是 振动系统拾振部分对各个谐振动响应的叠加。
在许多情况下，例如惯性式测振传感器， 振动系统的振动是由载体的运动所引起的。如 图5.3所示。设载体的绝对位移为z1，质量块m 的绝对位移为z0则质量块的运动方程为:
Aa
z01m z1m
1
/
2 n
[1 ( /)2]2 (2 /n )2
（5.9）
a
arctg 2 1 (
/n / n )2
(5.10)
其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图5.7和
图5.5所示。
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从图5.4~图5.7可以看出： ① 测振仪在不同工作状态下，其有效工作区域是不
显示记录
反馈控制
图5.2 振动测量系统的一般组成框图
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由于振动的复杂性，加上测量现场复杂， 在用电测法进行振动量测量时，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。
（5.5） （5.6）
其幅频特性曲线曲线如图5.4所示。
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图5.4 由载体运动引起的位移响应
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(2)z01相对于载体振动速度 ，此时相当于测振仪处于
速度计的工作状态下。此时幅频特性和相频特性
分别为:
A
z01m z1m
n
1
（5.7）
(n / / n)2 4 2