振动的基础知识及振动测量介绍(PPT173页)
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第8章振动测量PPT课件
a.最大激振力：2~200N
b.最大振幅：±10mm(±20mm)
21
第21页/共37页
2.电液式激振器
（1）结构原理：图 8-18
电液式激振器是根据电—液原理制成的大型激 振器，激振信号操纵由操纵阀和功率阀组成的电液 伺服阀，并控制液压回路使活塞作往复运动然后经 顶杆去激振被测试件。
结构复杂，制造精度高。
x
0相，对若
考
虑质
x01
量块
x0
m对支
x1
承
点
的
相
对
运
动
，
则
质
量
块
m
支承点的相对位移x01 为
（8-12）
x1(t) x1 sin t
又设支承点作简谐运动，即
（8-13）
mx0 c(x0 x1) k(x0 x1) 0 则系统(质点m)的运动方程为
4
第4页/共37页
若考虑质量块m相对基础（支承）的相对运动，
顶杆1由上下两组弹簧2支持，弹簧固定在壳体 内。 当动圈3的线圈中通入经功率放大后的交 变
电流后，根据磁场中载流体受力的原理，动圈 3
将受到与电流成正比的电动力的作用，于是动 圈
3便在磁极气隙中上下振动起来。此作用力通 过
顶杆1传递到被测试件上，激励试件振动。 注意：激振器产生的激励力应为磁场产生的电 19
2021/5/31
22
第22页/共37页
图8-18为电液式激振器的结构原理图，激振信 号操纵由操纵阀和功率阀组成的电液伺服阀，并控 制液压回路使活塞作往复运动，然后经顶杆去激振 被测物体试件。活塞端部注入一定油压的油，形成 静压力户静对被测试件加上预载。由于油液的可压 缩性和高速流动的压力油的摩擦，使得电液式激振 器的高频特性较差，其波形也比电动式激振器差， 一般只适用低频范围。电液式激振器的液压系统和 电气控制结构比较复杂，制造精度比较高，在大型 结构的疲劳试验中应用较为广泛。 （2）应用：
振动的基本概念档案PPT课件
4
第一章 振動的基本概念
本章先說明振動的基本概念，接著介紹振動的 一些基本名詞，最後則列舉汽車振動常用的一 些術語，讓讀者了解振動的基本知識為故障診 斷奠定學理基礎。
1-1 引言
振動(Vibration)是指物體以其平衡位置為中心所作 的往復運動。
5
振動系統的三個主要元件
質量、彈簧和阻尼器是振動系統的三個主要元件 •質量是具有慣性的力學模型； •彈簧通常不計其質量，它是具有彈性的模型，能夠儲 存能量； •阻尼器既不具有慣性，也不具有彈性，它對運動產生阻 力，是耗能元件。
6
振動問題所涉及的內容
• 所研究的振動問題之對象稱 為系統。
• 系統所受的激振力、初始位
移、初始速度等稱為輸入
(Input)或激勵(Excitation) 。 輸入
輸出
• 系統在輸入下所產生的輸出 (激勵) 系統 (響應)
(Output)稱為系統的響應
(Response)。
圖1-1.1 振動的方塊圖表示
12
1-2.3 依系統的自由度
(1)單自由度系統(Single degree-of-freedom system) 系統的振動只需用一個獨立座標來描述。例如圖1-1.2所 示的彈簧-質量-阻尼器系統，只需要一個座標x便可描述
質量塊m的運動。
(2)多自由度系統(Multidegree-of-freedom system)
(2)週期振動(Periodic vibration) 輸出為時間的週期函數，即經過相等的時間間隔後，振 動又重複。鐘擺的擺動可視為週期振動的一個例子。
11
(3)暫態振動(Transient vibration) 輸出為時間的非週期函數，且存在的時間很短。例如以 手敲擊桌面所產生振動，桌面的振動不久後便停止，這 種振動就是暫態振動。 (4)隨機振動(Random vibration) 輸出不是時間的確定性函數，因而不可預測，只能用機 率統計的方法來研究。例如路面的不平度不能用確定性 函數描述，它引起的振動就是隨機振動。
第一章 振動的基本概念
本章先說明振動的基本概念，接著介紹振動的 一些基本名詞，最後則列舉汽車振動常用的一 些術語，讓讀者了解振動的基本知識為故障診 斷奠定學理基礎。
1-1 引言
振動(Vibration)是指物體以其平衡位置為中心所作 的往復運動。
5
振動系統的三個主要元件
質量、彈簧和阻尼器是振動系統的三個主要元件 •質量是具有慣性的力學模型； •彈簧通常不計其質量，它是具有彈性的模型，能夠儲 存能量； •阻尼器既不具有慣性，也不具有彈性，它對運動產生阻 力，是耗能元件。
6
振動問題所涉及的內容
• 所研究的振動問題之對象稱 為系統。
• 系統所受的激振力、初始位
移、初始速度等稱為輸入
(Input)或激勵(Excitation) 。 輸入
輸出
• 系統在輸入下所產生的輸出 (激勵) 系統 (響應)
(Output)稱為系統的響應
(Response)。
圖1-1.1 振動的方塊圖表示
12
1-2.3 依系統的自由度
(1)單自由度系統(Single degree-of-freedom system) 系統的振動只需用一個獨立座標來描述。例如圖1-1.2所 示的彈簧-質量-阻尼器系統，只需要一個座標x便可描述
質量塊m的運動。
(2)多自由度系統(Multidegree-of-freedom system)
(2)週期振動(Periodic vibration) 輸出為時間的週期函數，即經過相等的時間間隔後，振 動又重複。鐘擺的擺動可視為週期振動的一個例子。
11
(3)暫態振動(Transient vibration) 輸出為時間的非週期函數，且存在的時間很短。例如以 手敲擊桌面所產生振動，桌面的振動不久後便停止，這 種振動就是暫態振動。 (4)隨機振動(Random vibration) 輸出不是時間的確定性函數，因而不可預測，只能用機 率統計的方法來研究。例如路面的不平度不能用確定性 函數描述，它引起的振動就是隨機振動。
《振动分析基础》PPT课件
求： 1、圆柱体的运动微分方程；
2、微振动固有频率。
解：取摆角 为广义坐标
系统的动能
T12mvC 2 12JCC 2
R
由运动学可知：
vC (R r)
C
vC r
(R r)
r
T3m(Rr)22
4
系统的势能 V m(R gr)co s
设钢丝绳被卡住的瞬时t＝0，
这时重物的位置为初始平衡位置 ；以重物在铅垂方向的位移x作为 广义坐标，则系统的振动方程为
m x kx 0
k
方程的解为
xA sin nt()
n
k1.6 9s3 1
m
静平衡位置
m
O
利用初始条件
x (0 ) 0 , x (0 v ( )0 v)
x
求得 0A v 0.0127m Nhomakorabea如高尔夫球； 质点在平面有2个自由度：两个方向的移动，
加上约束则成为单自由度。
§19-1 单自由度系统的自由振动
1.自由振动微分方程
l0——弹簧原长； k——弹簧刚性系数；
l0 k
l0 k
st——弹簧的静变形；
W kst stW /k
m
st
x
取静平衡位置为坐标原点，x 向下为正，则有：
F O
mdd22txWFWk(xst)
k x
W x
mxkx0 单自由度无阻尼自由振动方程
mxkx0 n2m k xn2x0
xC 1co ntsC 2si n nt C 1,C 2 积 分 常
令 : A C 1 2 C 2 2, ta n C 1/C 2
xAsi nnt()
A——振幅； n——固有频率； （n + ）——相位；
2、微振动固有频率。
解：取摆角 为广义坐标
系统的动能
T12mvC 2 12JCC 2
R
由运动学可知：
vC (R r)
C
vC r
(R r)
r
T3m(Rr)22
4
系统的势能 V m(R gr)co s
设钢丝绳被卡住的瞬时t＝0，
这时重物的位置为初始平衡位置 ；以重物在铅垂方向的位移x作为 广义坐标，则系统的振动方程为
m x kx 0
k
方程的解为
xA sin nt()
n
k1.6 9s3 1
m
静平衡位置
m
O
利用初始条件
x (0 ) 0 , x (0 v ( )0 v)
x
求得 0A v 0.0127m Nhomakorabea如高尔夫球； 质点在平面有2个自由度：两个方向的移动，
加上约束则成为单自由度。
§19-1 单自由度系统的自由振动
1.自由振动微分方程
l0——弹簧原长； k——弹簧刚性系数；
l0 k
l0 k
st——弹簧的静变形；
W kst stW /k
m
st
x
取静平衡位置为坐标原点，x 向下为正，则有：
F O
mdd22txWFWk(xst)
k x
W x
mxkx0 单自由度无阻尼自由振动方程
mxkx0 n2m k xn2x0
xC 1co ntsC 2si n nt C 1,C 2 积 分 常
令 : A C 1 2 C 2 2, ta n C 1/C 2
xAsi nnt()
A——振幅； n——固有频率； （n + ）——相位；
《振动力学基础》课件
非耦合振动
各自由度之间相互独立，可分别进行分析。
固有频率和主振型
多自由度系统具有多个固有频率和相应的主振型 。
连续系统的振动
分布参数系统
描述长弦、长杆等连续介质的振动，需要考虑空间位 置的变化。
集中参数系统
将连续介质离散化，用弹簧、质量等元件模拟，适用 于简单模型。
波的传播
连续系统中振动能量的传播形式，如声波、地震波等 。
线性振动和非线性振动
线性振动
满足叠加原理，各激励之间互不影响，系统响应与激励成正比。
非线性振动
不满足叠加原理，激励之间存在相互作用，系统响应与激励不成正 比。
周期性振动和非周期性振动
根据振动是否具有周期性进行分类。
CHAPTER 03
振动分析方法
频域分析法
01
频域分析法是一种通过将时间域的振动问题转换为频率域的振动问题 ，从而利用频率特性来分析振动的方法。
CHAPTER 02
振动的基本原理
单自由度系统的振动
自由振动
无外力作用下的振动，系统具有固有频率和固有振型。
强迫振动
在外力作用下产生的振动，其频率与外力频率相同或相近。
阻尼振动
由于系统内部摩擦或外部阻尼作用导致的振动，能量逐渐耗散。
多自由度系统的振动
耦合振动
多个自由度之间相互影响，振动频率和振型较为 复杂。
汽车悬挂系统和路面激励会导致车内振动，影响乘客舒适性。
船舶与海洋工程
船舶和海洋结构的振动会影响其性能和安全性，需要进行有效的振 动控制。
建筑领域
结构健康监测
对建筑物和桥梁等大型结构进行振动监测，可以评估其健康状况和 安全性。
地震工程
地震引起的振动对建筑结构的影响非常大，需要进行抗震设计和分 析。
各自由度之间相互独立，可分别进行分析。
固有频率和主振型
多自由度系统具有多个固有频率和相应的主振型 。
连续系统的振动
分布参数系统
描述长弦、长杆等连续介质的振动，需要考虑空间位 置的变化。
集中参数系统
将连续介质离散化，用弹簧、质量等元件模拟，适用 于简单模型。
波的传播
连续系统中振动能量的传播形式，如声波、地震波等 。
线性振动和非线性振动
线性振动
满足叠加原理，各激励之间互不影响，系统响应与激励成正比。
非线性振动
不满足叠加原理，激励之间存在相互作用，系统响应与激励不成正 比。
周期性振动和非周期性振动
根据振动是否具有周期性进行分类。
CHAPTER 03
振动分析方法
频域分析法
01
频域分析法是一种通过将时间域的振动问题转换为频率域的振动问题 ，从而利用频率特性来分析振动的方法。
CHAPTER 02
振动的基本原理
单自由度系统的振动
自由振动
无外力作用下的振动，系统具有固有频率和固有振型。
强迫振动
在外力作用下产生的振动，其频率与外力频率相同或相近。
阻尼振动
由于系统内部摩擦或外部阻尼作用导致的振动，能量逐渐耗散。
多自由度系统的振动
耦合振动
多个自由度之间相互影响，振动频率和振型较为 复杂。
汽车悬挂系统和路面激励会导致车内振动，影响乘客舒适性。
船舶与海洋工程
船舶和海洋结构的振动会影响其性能和安全性，需要进行有效的振 动控制。
建筑领域
结构健康监测
对建筑物和桥梁等大型结构进行振动监测，可以评估其健康状况和 安全性。
地震工程
地震引起的振动对建筑结构的影响非常大，需要进行抗震设计和分 析。
《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
6
0.01
5
0.1
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0.2
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0
0
0.5
1
1.5
2
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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
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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：
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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
振动和振动测试的基本知识讲义.ppt
三维频谱图 Cascade
三维频谱图是频 谱的集合。 第三个坐标可以 是转速、时间 ( 日期 ) 、其他工 艺参数等。 本图第三坐标是 转速，机器升速 过程中发生了油 膜涡动和油膜振 荡。
轴心轨迹 Orbit 的测 定
轴心轨迹(Orbit)是诊断旋转机械故障的有力工具。
轴心轨迹可用基频检测仪和示波器得到，也可以用计算机完成。
1．李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，“前10年盈和，成
为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立
之势”。这说明该企业的创办 A．打破了外商对中国航运业的垄断 B．阻止了外国对中国的经济侵略 C．标志着中国近代化的起步 ( )
D．使李鸿章转变为民族资本家
解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家； 洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业 的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵
变换形式：压电效应
典型频率范围：0.2Hz~10kHz 线性范围和灵敏度随各种不同型号 可在很大范围内变化。
n
测量非转动部件的绝 对振动的加速度。 适应高频振动和瞬态 振动的测量。 传感器质量小，可测 很高振级。 现场测量要注意电磁 场、声场和接地回路 的干扰。
典型的压电加速度传感器及其特性
晶体片 预 紧 环 三角柱
航空都获得了一定程度的发展。
(2)近代中国交通业受到西方列强的控制和操纵。 (3)地域之间的发展不平衡。 3．影响 (1)积极影响：促进了经济发展，改变了人们的出行方式，
一定程度上转变了人们的思想观念；加强了中国与世界各地的
联系，丰富了人们的生活。 (2)消极影响：有利于西方列强的政治侵略和经济掠夺。
《振动测试方法》PPT课件
当转轴存在偏心， 即被测轴段与轴颈不同 心时，也可以利用电涡 流传感器在转轴低速旋 转时测得其偏心的大小。
12
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。
精选PPT
传感器的选择
9
精选PPT
振动幅值测量
10
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：
精选PPT
11
精选PPT
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。
12
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。
精选PPT
传感器的选择
9
精选PPT
振动幅值测量
10
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：
精选PPT
11
精选PPT
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。
《振动基础》课件
振动对环境的 影响：振动可 能导致环境噪 声污染，影响 人类生活环境 质量
振动类型与描述
自由振动：物体在没有外力作用下，由于自身的弹性和惯性产生的振动。 受迫振动：物体在外力作用下产生的振动，外力可以是周期性的，也可以是非周期性的。 自由振动的频率和振幅取决于物体的质量和弹性系数。 受迫振动的频率和振幅取决于外力的频率和振幅，以及物体的质量和弹性系数。
振动对人类健 康的影响：长 期暴露于振动 环境中可能导 致听力损失、 骨骼损伤等健 康问题
振动对建筑物 的影响：振动 可能导致建筑 物结构损坏， 影响建筑物的 使用寿命和安 全性
振动对机械设 备的影响：振 动可能导致机 械设备精度下 降、使用寿命 缩短等问题
振动对交通运 输的影响：振 动可能导致铁 路、公路等交 通基础设施损 坏，影响交通 运输安全
振动筛分：利用振动将不同粒径的 物料进行分离
振动输送：利用振动将物料输送到 指定位置，提高输送效率
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
振动压实：利用振动将松散的物料 压实，提高其强度和稳定性
振动破碎：利用振动将物料破碎成 更小的颗粒，便于后续处理和利用
主动控制：通过主动施加力或力矩来控 制振动
被动控制：通过改变结构参数或材料特 性来控制振动
振动基础PPT课件
汇报人：
目录
振动基础概述
振动类型与描述
振动系统分析
振动控制与利用
振动测试与实验
振动基础的应用 实例
振动基础概述
振动：物体在平衡位置附近做往复运动
相 位 ： 振 动 的 起 始 点 ， 单 位 为 度 （ °）
频率：振动次数/单位时间，单位为赫 兹（Hz）
振幅：振动的最大位移，单位为米（m）
振动的基本知识PPT课件
第7页/共58页
振动的时域参数计算
• 瞬时值 (Instant value) 振动的任一瞬时的数值。
x = x(t)
• 峰值 (Peak value)
xp
振动离平衡位置的最大偏离。
• 平均绝对值 (Aver. absolute
xav
1 T
T
x dt
0
value) • 均值 (Mean value)
• 有效值
xrms=0.707A
• 平均值
对非简谐振动，上述关系splacement (distance) – mils or micrometers, m
• Velocity (speed - rate of change of displacement) – in/sec or mm/sec
本章内容
• 简谐振动三要素 • 振动的时域描述 • 振动的频域描述 • 系统对激励的响应 • 单自由度系统 • 多自由度系统 • 自由振动，模态 • 强迫振动，共振 • 幅频响应和相频响应
•振动测量框图 •传感器及其选用 •旋转机械振动测量的 • 几个特殊问题 • 相位和基频的测量 • 波德图和极坐标图 • 三维频谱图 • 轴心轨迹和轴心位置图 • 摆振信号来源及其补偿
• 以参考脉冲后到第一个正峰值的转角定义振动相位，即a。
• 振动相位直接和转子的转动角度有关，在平衡和故障诊断中 有重要作用。
• 参考脉冲也用于测量转子的转速。
第43页/共58页
振动相位
• The relationship of the movement of part of a machine to a reference – for example the position of the shaft as it rotates
振动的时域参数计算
• 瞬时值 (Instant value) 振动的任一瞬时的数值。
x = x(t)
• 峰值 (Peak value)
xp
振动离平衡位置的最大偏离。
• 平均绝对值 (Aver. absolute
xav
1 T
T
x dt
0
value) • 均值 (Mean value)
• 有效值
xrms=0.707A
• 平均值
对非简谐振动，上述关系splacement (distance) – mils or micrometers, m
• Velocity (speed - rate of change of displacement) – in/sec or mm/sec
本章内容
• 简谐振动三要素 • 振动的时域描述 • 振动的频域描述 • 系统对激励的响应 • 单自由度系统 • 多自由度系统 • 自由振动，模态 • 强迫振动，共振 • 幅频响应和相频响应
•振动测量框图 •传感器及其选用 •旋转机械振动测量的 • 几个特殊问题 • 相位和基频的测量 • 波德图和极坐标图 • 三维频谱图 • 轴心轨迹和轴心位置图 • 摆振信号来源及其补偿
• 以参考脉冲后到第一个正峰值的转角定义振动相位，即a。
• 振动相位直接和转子的转动角度有关，在平衡和故障诊断中 有重要作用。
• 参考脉冲也用于测量转子的转速。
第43页/共58页
振动相位
• The relationship of the movement of part of a machine to a reference – for example the position of the shaft as it rotates
《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
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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
振动和振动测试的基础知识课件
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
•振动和振动测试的基础知识
•41
波形图、频谱图及轴心轨迹
•振动和振动测试的基础知识
•42
轴心轨迹的测定
轴心轨迹(Orbit)是诊断旋转机械故障的有力工具。
轴心轨迹可用基频检测仪和示波器得到，也可以用计算机完成。
•振动和振动测试的基础知识
•49
轴心位置的测定
涡流传感器 的输出信号
动态 部分
间隙 变化
轴心位置可以用计算机及其外设来绘制。
•振动和振动测试的基础知识
轴心 轨迹
静态 部分
平均 间隙
轴心 位置
•50
轴心位置的变化
汽轮发电机中压缸轴承
升速时轴心位置逐渐升 高。
到工作转速时，偏心率 为0.66；偏位角32º。属 正常。
自由振动 强迫振动 自激振动
•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
•振动和振动测试的基础知识
•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
•振动和振动测试的基础知识
•14
单自由度系统的自由振动
初始位移 初始速度
a —无阻尼 b —小阻尼 c —临界阻尼 d —大阻尼
• 测量结果受周围环境的影响小 • 监测机械的所有各种振动
• 传感器安装受限制 • 测定振动较轴承困难 • 测量设备价格高 • 测振灵敏度高（在任何情况下， 对振动变化反映较灵敏） • 可直接测得基本界限值（如不平 衡，轴内应力等） • 界限值不通用 • 测量设备（特别是传感器）可靠 性低 • 测量结果受周围环境的影响大 • 能得到更详细的关于转子的振动 信息，可作高精度现场平衡数据
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
•振动和振动测试的基础知识
•41
波形图、频谱图及轴心轨迹
•振动和振动测试的基础知识
•42
轴心轨迹的测定
轴心轨迹(Orbit)是诊断旋转机械故障的有力工具。
轴心轨迹可用基频检测仪和示波器得到，也可以用计算机完成。
•振动和振动测试的基础知识
•49
轴心位置的测定
涡流传感器 的输出信号
动态 部分
间隙 变化
轴心位置可以用计算机及其外设来绘制。
•振动和振动测试的基础知识
轴心 轨迹
静态 部分
平均 间隙
轴心 位置
•50
轴心位置的变化
汽轮发电机中压缸轴承
升速时轴心位置逐渐升 高。
到工作转速时，偏心率 为0.66；偏位角32º。属 正常。
自由振动 强迫振动 自激振动
•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
•振动和振动测试的基础知识
•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
•振动和振动测试的基础知识
•14
单自由度系统的自由振动
初始位移 初始速度
a —无阻尼 b —小阻尼 c —临界阻尼 d —大阻尼
• 测量结果受周围环境的影响小 • 监测机械的所有各种振动
• 传感器安装受限制 • 测定振动较轴承困难 • 测量设备价格高 • 测振灵敏度高（在任何情况下， 对振动变化反映较灵敏） • 可直接测得基本界限值（如不平 衡，轴内应力等） • 界限值不通用 • 测量设备（特别是传感器）可靠 性低 • 测量结果受周围环境的影响大 • 能得到更详细的关于转子的振动 信息，可作高精度现场平衡数据
《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
1
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。
振动测量原理PPT课件
13
图5.4 由载体运动引起的位移响应
2021/3/7
CHENLI
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 zz0 1m m 1 n
1
（5.7）
(n//n)242
Varc12 tg(( // nn))22
(5.8)
其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图5-6和图
对于速度计而言，则是阻尼比越大，可测量 的频率范围越宽，因此，在选用速度计测量振动 速度的响应时，往往使其在很大的过阻尼状态下 工作。
2021/3/7
CHENLI
19
(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。
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。
2021/3/7
CHENLI
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:
电测法、机械法和光学法。
其简单原理和优缺点见表5.1。
2021/3/7
CHENLI
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
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简谐振动的三要素
x
振幅 A (Amplitude) 偏离平衡位置的最大值。描述振动的规模。 频率 f (Frequency) 描述振动的快慢。单位为次/秒(Hz) 或次/分(c/min) 。 周期 T = 1/f 为每振动一次所需的时间，单位为秒。 圆频率 = 2 f 为每秒钟转过的角度，单位为弧度/秒 初相角 (Initial phase) 描述振动在起始瞬间的状态。
图9 两个同相位振动的质量块振动系统
什么是振动相位？
图10给出了，两个相位差为90度的振动系统，即#2质量块超前#1质 量块1/4周（或90度）运动，或#1质量块相对滞后#2质量块90度。
图11给出了同样的两个质量块，相位差为180度时的振动情况，在 任何时刻，#1质量块向下运动的同时，#2质量块向上运动。
先进维修制度的作用
保证机器精度，提高产品质量 减少意外停车引起的生产损失 防止事故，杜绝灾难性故障 减少维修时间和维修费用（人力和财力） 改善环境，改善企业形象
投资获得最大和最长远的回报
国家有关的条例摘录
逐步采用现代故障诊断和状态监测技术，发展以状态监测为基 础的预知维修体制。
1983年国家经委《国营公交设备管理试行条例》 企业应当积极采用先进的设备管理方法和维修技术，采用以设 备状态监测为基础的设备维修方法，不断提高设备管理和维修技术 的现代化水平。
1987年国务院《全民所用制公交设备管理条例》
监测和诊断的各种手段
★ 振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。
★ 温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。 ★ 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 油液（铁谱） ：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。 ★ 无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。 ★ 压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。 ★ 强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 ★ 表面：适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。 ★ 工况参数：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。 ★ 电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
什么是振动
当有一个作用力施加在质量块上时，如向上托起质量块，如图 二所示，质量块向上运动，弹簧在这个力的作用下被压缩。
图2 质量块被一个向上的力激励
图3 撤除作用力后质量块的响应
一旦这个质量块达到上部极限位置时，撤除作用力，质量块开
始下落。质量块将下落通过平衡位置而继续向下运动到它的下部极 限位置处如图三所示。
振 动 的 基 础 知识及 振动测 量介绍 (PPT173页 )
振动的基础知识及振动测量
状态监测与故障诊断概述 简谐振动三要素 振动波形 频率分析和频谱图 旋转机械振动测量框图 传感器及其选用 基频分量幅值和相位的测量 旋转机械的振动图示 定转速：波形图、频谱图、 轴心轨迹 变转速：波德图和极坐标图、三维频谱图、坎贝尔图、 轴心位置图 典型机械故障特征及频谱图 现场动平衡原理 诊断实例
什么是振动？
振动就是机器或机器零件从其平衡位置所做的往复运动。 振动有三个重要的可测量的参数：幅值、频率、相位。
图1 质量块位于平衡位置且没有任何力的作用
振动传感器安装在轴承座上，传感器将拾取振动信号，并将此 振动信号通过电缆线传入到振动分析仪，如上图所示，这个在机器 轴承座上测量振动的过程可模型化为一个质量块悬挂在弹簧上。在 没有力的作用之前，它一直保持静止处于平衡位置处。
维修
不
趋势 分析
可
决策
尚 可
状态监测和故障诊断的作用
监测与保护 监测机器工作状态。发现故障及时报警，并隔离故障。 分析与诊断 判断故障性质、程度和部位。分析故障原因。 处理与预防 给出消除故障的措施。防止发生同类故障。
停产一天的损失有多大？
300MW发电机组 损失电720万kWh，约￥144万元 30万吨化肥装置 损失化肥1000t， 约￥150万元 三峡2号水轮机组700MW 停机4小时损失￥400万元
什么是振动？
当质量块达到下部极限位置时，它将停止向下运动，而再次改 变方向通过平衡位置处移动到上部极限位置；然后停止而再图5 在恒速运动的记录纸上记录质量块的振动
如果将一只铅笔固定在这个作往复运动的质量块上，然后将记 录带靠近它，这时质量块的振动响应就会被记录下来。
图10两个相差90度相位角振动 的质量块系统
图11 两个相差180度相位角振动 的质量块系统
什么是振动相位？
振动相位是以角度为单位，通常是利用频闪灯或光电头测量得到。 下图给出了，振动相位与机器振动间的关系。
在左侧图中，机器上的轴承1和轴承2之间的振动相位差为0度（同 相振动），而在右侧图中的机器，轴承1和轴承2之间的振动相位差为 180度（反相振动）。
什么是振动？
什么是振动频率？
考察上图可见，在记录纸上画出的振动轨迹是一条有一定幅值的、 比较标准的正弦曲线。由振动的周期（T）可以计算出振动的频率。如 下图所示：频率的单位是用CPM或用Hz表示（1Hz＝60 CPM）。
图6 振动波形的位移和频率
什么是振动相位？
振动相位是一个振动部件相对于机器的另一个振动部件在某一固定 参考点处的相对移动。也就是说振动相位是某一位置处的振动运动相对 于另一位置处的振动运动，对所发生位置变化程度的度量。振动相位是 一个很有用的设备故障诊断工具。如下图所示，给出了两个彼此同相位 振动的系统，即两个振动系统以零度相位差运动。
状态监测（简易诊断） 内容： 识别有无故障
明确故障严重程度
作出故障趋势分析
故障诊断（精密诊断） 内容： 确定故障部位
确定故障原因
提出维修建议
由设备维修人员在现场进行
由设备诊断人员在现场或中 心进行
状态监测和故障诊断的过程
开始 检测
搜集 征兆
定期检测
正常 参数
状态
异 常
故障定位
判别
原因分析
正 常
缩小故障范围
振 动 的 基 础 知识及 振动测 量介绍 (PPT173页 )
状态监测和故障诊断
什么是状态监测和故障诊断？
在设备运行中或在基本不拆卸的情况下， 通过各种手段，掌握设备运行状态， 判定产生故障的部位和原因， 并预测、预报设备未来的状态。
是防止事故和计划外停机的有效手段。 是设备维修的发展方向。
简易诊断和精密诊断