东南大学交通基础设施检测技术课件第5章振动测量技术资料
振动监测技术讲座PPT课件
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振动监测仪器
• 百分表：最原始的振动测量仪器，可用于测量振动幅度， 特点是直观、成本低，但安装麻烦，精度低。
• 测振仪：可将机械的振动信号转换为电信号，通过电路放 大处理，以数值形式显示实际振动值，这种仪器一般比较 轻便小巧，主要用于机械设备的振动位移、速度（烈度） 和加速度三种参数的测量。测振仪通过把所测数据与国际、 国家或企业、机器的振动标准相对照，即可据此判断设备 的运行状态。
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振动诊断标准
• 为了判定设备是否正常，要以所测定的振动值为依据，而 为了作出正确判断，又必须有标准加以对照。
• 在振动诊断过程中，通常使用的标准有三类
1.绝对标准：包括国际标准、国家标准、部颁标准、行业 标准、企业标准等，规定必须用同类仪器、在同一部位、 相同条件进行检测。
2.相对标准：在同一部位、相同仪器、相同条件，以测到 的数值与正常值（或初始值）对比的倍数进行比较作为判 定依据。
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振动故障简易判断
• 正常情况下，第一、二、三类设备的水平、垂直、轴向振 动均应小于1.8mm/s。超过这一指标即表明设备存在缺 陷。
• 水平方向振动速度、位移大，通常是动平衡不良引起的， 如果振动速度超标，但位移不超标，通常是轴承缺陷造成， 应补充测量振动加速度值。
• 垂直方向振动大，通常是松动或支撑刚度不足造成的。 • 轴向振动大，一般是存在轴向力或安装时轴承座不水平或
• 引起机械振动的原因很多，常见的原因有：动平衡不良、对中不良、松动、摩擦、喘振、共振等
振动测试技术资料
拱桥振动测试姓名：刘沛学号：0214185班级：研14-1班课程：振动测试技术年月：2015年7月18日目录一振动测试概述 (1)1 振动分类及描述 (1)2 振动基本参量表示方法 (1)3 振动测试仪器分类及配套使用 (3)4 窗函数的分类及用途 (4)5 信号采集及分析过程中出现的问题，怎样解决？ (7)二、惯性式速度型与加速度型传感器 (8)1 惯性式速度传感器的分类 (8)2 压电式加速度传感器 (9)三振动特性参数的常用量测方法 (12)1 振动基本参数的量测 (12)2 简谐振动频率的量测 (12)3 机械系统固有频率的测量 (12)4 简谐振动幅值的测量： (12)5衰减系数的测量： (13)6结构动力特性参数量测 (13)7 稳态正弦激振及测试 (13)8 瞬态激振及测试 (14)9 随机激振及测试 (15)四题目（结构设计） (16)1 结构设计资料及试验要求 (16)2.试验目的 (18)3.试验方法 (18)4 结果分析 (20)五概念 (22)1 功率谱 (22)2 自相关函数 (22)3 互相关函数 (23)4 相干函数 (23)5 传递函数 (24)六模态分析 (26)1 概念 (26)2 方法分类及理解 (26)一振动测试概述1 振动分类及描述按照运动的表现形式，振动可以分为确定性和非确定性振动（即随机振动）。
确定性振动又分为周期性和非周期性振动。
周期性振动分为简谐振动和复杂周期振动。
非周期运动又分为准周期和瞬态振动。
非确定性振动分为平稳随机和非平稳随机，平稳随机又分为各态历经和非各态历经。
按振动激励类型分类，振动可分为随机自由振动和随机强迫振动。
按振动位移的特征分类，振动可分为：横向振动（振动体上的质点在垂直于轴线的方向产生位移的振动）、纵向振动（振动体的质点沿轴线方向产生位移的振动）和扭转振动（振动体上的质点沿轴线方向产生位移的振动）。
周期运动的最简单形式是简谐振动。
振动测试技术基础培训
航空航天工程应用
• 神州飞船
航天
• 飞机整机强度试验、模态
试验
• 飞机发动机试验、整机测 试、动部件测试等
• 火箭发动机点火试验
• 卫星地面试验
旋转设备状态监测
• 在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关 系到整个生产线流程。通常建立状态（定期或在线）监测系统。
石化企业输 油管道、储 油罐等压力 容器的破损 和泄露检测。
2 响应特性
传感器的响应特性是指在所测频率范围 内，保持不失真的测量条件。
实际上传感器的响应总不可避免地有一 定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。
3 线性范围
任何传感器都有一定线性工作范围。在 线性范围内输出与输入成比例关系，线性范 围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传 感器工作在线性区域内，是保证测量精度的 基本条件。
4R
金属丝应变片： dR (1 2 )
R
V与应变成线性关系，可以用电桥测量电压测量应变
电桥的接法：
单臂
半桥
全桥
动手做：
1. 自己动手在等强度梁上粘 贴应变片。
2. 使用应变测试系统测试等 强度梁应变值。
电涡流位移传感器
原理:涡流效应
产品：
电涡流转速传感器
磁电式速度传感器
1.变换原理:
• 在一定的应力范围（弹性形变）内， 材料的应力与应变量成正比，它们的 比例常数称为弹性模量或弹性系数 。
• 胡克定律（弹性定律）
传感器基础—被测物理量
• 振动位移：就是质量块运动 的总的距离，也就是说当质 量块振动时，位移就是质量 块上、下运动有多远。
• 位移的单位可以用µm 表示。 • 进一步可以从振动位移的时
《振动的测试》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
《振动测试》课件
振动测试的技术路线
振动测试前的准备
振动测试的常用方法
振动测试的数据分析
测试前需要确保测试设备正常、 测试环境合适、测试物体无损伤。
常用的振动测试方法包括冲击法、 振动法、响应谱法等。
通过测量数据进行分析，了解物 体的振动特性、模态分析、频率 响应等。
实验操作步骤
1 实验前的准备工作
了解实验目的，准备必要的测试设备和试验台。
振动测试的原理
1
振动的概念
振动是指物体在某个参考点或在某个参考系中偏离静止位置并产生周期性的运动。
2
振动测试的定义
振动测试是通过测量和分析物体在振动状态下的各项参数，评估物体振动特性的 一种测试方法。
3
振动测试的原理介绍
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
物体在振动过程中会产生加速度，可以通过测量加速度和频率来描述物体的振动 特性。
2 实验所需设备及材料
常见的实验设备包括加速度传感器、振动台、信号分析仪等。
3 操作步骤的详细说明
实验操作包括控制测试环境、对测试物体施加振动、测量振动参数并进行数据分析等。
振动测试案例分析
1
振动测试案例介绍
对汽车引擎进行振动测试，分析其自然频率和振动响应。
2
案例分析过程
使用加速度传感器和信号分析仪对引擎进行振动测试，并采集振动频谱图。
3
分析结果与结论
分析结果显示引擎存在不均衡问题，需要调整曲轴平衡度以降低振动水平。
结论与展望
分析出的结论
振动测试是揭示物体振动特性、解决振动问题的有效手段。
未来的研究及展望
振动测试技术将在空间、医疗、安全等领域得到广泛应用。
本次课程学习心得
本课程详细介绍了振动测试的基础知识和关键技术，对于我的研究工作有很大帮助。
振动的测试专题知识讲座
第5章 第1节 振动测试基础
三、振动对象旳理论模型
1、单自由度振动系统 一种单自由振动系统能够抽象为一种二阶系统，其幅频、相 频特征曲线为：
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第5章 第1节 振动测试基础
三、振动对象旳理论模型
2、多自由度振动系统 对复杂旳多自由度振动系统能够看成是多种单自由度振动
第5章 第2节 振动旳鼓励
二、激振器
1、电动式激振器 电动式激振器旳构造如下图所示。它由弹簧﹑壳体﹑磁钢﹑ 顶杆﹑磁极板﹑铁芯和驱动线圈等元件构成。驱动线圈和顶杆 相固连，并由弹簧支撑在壳体上，使驱动线圈恰好位于磁极所 形成旳高磁通密度旳气隙中。当驱动线圈有交变电流经过时， 线圈受电动力旳作用，力经过顶杆传给试件，即为所需旳激振 力。
脉冲连续时间τ。τ取决于锤端旳材料，材料越硬τ越小，则频
率范围越大。 ③阶跃激振 阶跃激振旳激振力来自一根刚度大﹑重量轻旳弦。试验时，
在激振点处，由力传感器将弦旳张力施加在试件上，使之产生 初始变形，然后忽然切断张力弦，所以相当于对试件施加一种 负旳阶跃激振力。阶跃激振属于宽带激振，在建筑构造旳振动 测试中被普遍应用。
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第5章 第2节 振动旳鼓励
二、激振器
激振器是对试件施加激振力，激起试件振动旳装置。激振器 应该在一定频率范围内提供波形良好﹑幅值足够旳交变力。某 些情况下需要施加一定旳稳定力作为预加载荷。另外，激振器 应尽量体积小﹑重量轻。
常用旳激振器有电动式、电磁式和电液式三种。
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二、激振器
2、电磁式激振器
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第5章 第2节 振动旳鼓励
二、激振器
2、电磁式激振器 电磁式激振器使用 时要注意旳两个问题： （1）电磁式激振器 要想正常工作，则必 须加上直流电流（直 流分量）。 （2）应选择： B0>>B1，以此来减 小二次谐波分量旳影 响。
《振动测试方法》PPT课件
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轴心轨迹测量
利用电涡流传感器测量轴心轨迹对分析转轴的工作状 态是十分有用的，是振动测量中的一个十分重要的内容。 轴心轨迹是指机组在一定转速下轴心相对于轴承座在轴线 垂直平面内的运动轨迹。图5.28为轴心轨迹测试图，一般 多采用传感器与水平成45°角的安装方式。
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传感器的选择
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振动幅值测量
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振动幅值是一般振动测量中最感兴趣的测试内容，它一般包括图5.26所示的四种情况：
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转子径向相对振动的测量
图5.27是利用电涡 流传感器测量转子径向 相对振动的示意图，通 常以圆轴的转动表面在 某一半径方向的振动作 为轴心在该方向的振动。 其中（a）表示用电涡 流传感器测得的转轴振 动信号（电压），该信 号由交流分量和直流分 量两部分组成。交流分 量表示传感器探头与转 轴表面的动态电压信号， 直流分量则代表了平均 间隙电压，由此可确定 轴心在轴承中的平均位 置。
例如，当我们乘坐在运行中的汽车或火车上，就会感觉到振动；工厂中的机器、家中 的家用电器（如洗衣机、脱排油烟机等）工作时也会产生振动，并使我们听到嗡嗡的 声音。
涉及振动的工程应用分为消除振动和应用振动进行工作两种。
多数情况下，振动是有害的。振动影响机器设备的工作性能和寿命，产生损害机械设 备结构和建筑物的动载荷，并能直接地或通过产生噪声间接地危害人类的健康。因此， 除某些利用振动原理工作的机器设备（如：夯实机、捣固机、清洗机等）外，一切都 必须力求将振动量级控制在允许的范围之内。即使对那些利用振动原理工作的机器设 备，也必须采取适当的措施，将其振动的影响尽量控制在有限的空间范围内，以免危 害人类和其它结构。
振动测试技术
任务4 振动测试技术铁路工程结构的振动试验中，常有大量的物理量如应力（应变）、位移、速度、加速度等，需要进行量测、记录和分析。
由于结构的动应变与静应变的测量元件、测量方法基本相同，不同之处在于需要采用动态应变仪进行量测。
振动参量可用不同类型的传感器予以感受拾起，并从被测量对象中引出，形成测量信号，将能量通过测量线路发送出去，再通过仪器仪表将振动过程中的物理量进行测量并记录下来。
传感器是振动测试系统中的一个重要组成部分，它具有独立的结构形式。
按照被测物理量来分类，传感器可以分为位移传感器、速度传感器和加速度传感器；按照工作原理来分类，传感器可以分为机械式传感器和电测传感器（包括磁电式、压电式、电感式、应变式）两大类。
在本节中，主要介绍各类振动参量测试仪器及传感器的基本原理、构造与使用方法。
一、惯性式传感器惯性式传感器有位移、速度及加速度传感器三种。
它的特点是直接对机械量（位移速度、加速度）进行测量，故输入、输出均为机械量。
常用的惯性式位移传感器有：机械式测振仪、地震仪等。
惯性式传感器的工作原理及其特性曲线在振动传感果中最具有代表性，其他类型传感器大都是在此基础上发展而得到的。
在惯性式传感器中，质量弹簧系统将振动参数转换成了质量块相对于仪器壳体的位移，使传感器可以正确反映振动体的位移、速度和加速度。
但由于测试工作的需要，传感器除应正确反映振动体的振动外，还应不失真地将位移、速度和加速度等振动参量转换为电量，以便用电量进行量测。
一般地，桥梁结构、厂房、民用建筑的一阶自振频率在零点几到十几赫兹之间，这就要求传感器具有很低的自振频率。
为降低an，必须加大质量块m。
因此一般惯性式位移传感器的体积较大也较重，使用时对被测系统有一定影响，特别对于一些质量较小的振动体就不太适用。
当被测对象振动频率与惯性式传感器的固有频率之比变化时，可以测量不同的振动参量。
更接近于物此时，测得的壳体位移接近于物体的位移。
若选用较大的阻尼系数，δ体位移，此时惯性式传感器可用于动位移的测量，故称为位移传感器。
《振动测量》课件
2
案例 2
应用振动测量技术检测建筑结构的振动情况，评估结构的安全性和耐久性。
3
案例 3
通过振动测量分析机械设备的振动情况，判断设备运行是否正常，预测故障。
总结与展望
振动测量是一门重要的工程技术，广泛应用于各个行业。随着科技的发展， 振动测量技术将不断创新和完善，为人们的生活和工作带来更多的便利。
振动的种类
振动可以分为多种类型，包括机械振动、结构振动、电磁振动、声学振动等。 不同类型的振动具有不同的特点和应用场景。
振动测量的方法
非接触式测量法
通过光电、激光或雷达 等传感器，无需直接接 触物体即可获取振动参 数。
接触式测量法
通过加速度计、压电传 感器等直接接触物体， 测量物体振动的加速度 或位移。
频谱分析法
通过对振动信号的频谱 分析，得到振动信号的 频率分布和幅值，从而 分析振动特性。
传感器介绍
加速度计
测量物体振动时加速度的变化，是最常用的振 动传感器之一。
应变计
通过测量物体表面的应变变化，推算出物体的 振动情况。
麦克风
可用于测量声波振动和机械振动，广泛应用于 声学和噪音控制领域。
压电传感器
利用压电效应测量物体振动引起的电荷或电势 变化，适用于高频振动测量。
Hale Waihona Puke 计算机数据采集系统计算机数据采集系统用于接收和处理传感器测量数据，实现对振动信号的分析和记录。常见的数 据采集系统包括模拟输入卡、数字信号处理器和数据存储设备。
实例分析
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案例 1
利用振动测量技术分析汽车发动机的振动特性，优化发动机设计和降低振动噪音。
《振动测量》PPT 课件
振动测量是一种用于分析和评估物体振动特性的技术。本课件将介绍振动测 量的基本概念、常见的振动种类、测量方法、传感器应用、数据采集系统以 及通过实例分析来深入理解振动测量的原理和应用。
振动测试技术学习资料
一、简谐振动有时域测试参数简谐振动中常用的参数为位移、速度、加速度、激振力、振幅和振动频率，其中前五个参数属于时域测试参数。
二、振动测试及信号分析的任务振动测试及信号分析主要有以下五个方面的任务：（1）验证振动理论和计算结果的准确性，也被称为实验验证或工程振动测试中的正问题。
（2）为改进结构优化设计提供充分的实验依据。
（3）查清外界干扰力的激振水平和规律，以便采取措施来减少或控制振动。
（4）检测诊断设备故障。
（5）振动控制。
三、压电式、涡流式及磁电式传感器的机电变化原理。
1、压电式传感器的机电变换原理某些晶体（如人工极化陶瓷、压电石英晶体等）在一定的方向的外力作用下或承受变形时，它的晶体面或极化面上将有电荷产生。
这种从机械能（力或变形）到电能（电荷或电场）的变换称为正压电效应。
而从电能（电场或电压）到机械能（变形或力）的变换称为逆压电效应。
因此利用晶体的压电效应，可以制成测力传感器。
在振动测量中，由于F=ma,所以压电式传感器是加速度传感器。
2、电涡流传感器的机电变换原理电涡流传感器是一种相对式的非接触传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的，主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中检测转轴的振动测量。
3、电动式（磁电式）传感器的机电变换原理电动式传感器基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感应出电动势，因此利用这一原理而产生的传感器称之为电动式（磁电式）传感器。
它实际上是速度传感器。
四、选择振动传感器的原则选择拾振器类型时，要根据测试的要求（如要求测位移、或测速度、加速度、力等）及被测物体的振动特性（如待测的频率范围，估计的振幅范围等），应用环境情况（如环境温度、湿度、电磁场干扰情况等）结合各类拾振器本身的各项特性指标来考虑。
下列情况可用位移拾振器：（1）位移幅值特别重要时（例如，不允许某振动部件在振动时碰到别的物体，即要求振幅时）。
《振动信号测取技术》PPT课件知识讲解
瞬态激振时，施加在被测对象上的力是瞬态变化力，它属于宽带激振 方法。常用的瞬态激振方法有以下几种。
1) 快速正弦扫描激振 快速正弦扫描激振的激振信号由振荡频率变化可控韵信号发生器
供给，激振力的大小仍按正弦规律变化。常采用线性正弦扫描——激振 信号频率在扫描周期内线性增加，但最大幅值不变。扫描周期和激振的 上、下限频率可根据试验要求选定，扫描周期仅为1 s～2 s，可快速测 试被测对象的动态特性。 2) 脉冲激振
2．磁电式相对速度传感器
图3—7 磁电式绝对速度传感器 1—壳体、2—心轴壳体、3—弹簧片、4—永磁铁、5—线圈、6—弹簧片、7—引出线
磁电式速度传感器的选用
在选择速度传感器时首先要注意传感器的最低工作频率，它告诉我 们被测设备的频谱图中低于这个频率的信号是失真的，可信度低。
其次是传感器的灵敏度，例如20mv/mm/s（美国本特利公司）、100 mv/mm/s（德国申克公司），这个参数用于将测得的电压值换算成速度 值，也是估计传感器最大输出电压的重要参数。
图3—17 脉冲力激振器
从波形图和频谱图可以看出：锤帽材料越硬，其敲击力波形图的峰值越 高，持续时间越短，越接近于理想的脉冲函数；而且，锤帽材料越硬，其敲 击力的谱特性图中平坦段的频率范围越宽。
2)．正弦力激振器
正弦激振器按安装方式不同，分为绝 对式和相对式两种。