振动的测量
振动的测量
8.1 振动的基础知识与信号的分类类似，机械振动根据振动规律可以分成两大类：稳态振动和随机振动，如图8.1所示。
振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数，称为振动三要素。
只要测定这三个要素，也就决定了整个振动运动。
图8.1 振动的种类和特征简谐振动是最基本的周期运动，各种不同的周期运动都可以用无穷个不同频率的简谐运动的组合来表示。
本节讨论最为简单的单自由度系统在两种不同激励下的响应(即单自由度系统的受迫振动):质量块受力产生的受迫振动基础运动产生的受迫振动以利于正确理解和掌握机械振动测试及分析技术的有关概念。
在振动测量时，应合理选择测量参数。
如振动位移是研究强度和变形的重要依据；振动加速度与作用力或载荷成正比，是研究动力强度和疲劳的重要依据；振动速度决定了噪声的高低，人对机械振动的敏感程度在很大频率范围内是由振动速度决定的，振动速度又与能量和功率有关，并决定了力的动量。
简谐振动简谐振动的运动规律可用简谐函数表示，即振动的运动规律为：(8.2)(8.3)比较式(8.1)至(8.3)可见，速度的最大值比位移的最大值导前900 ，加速度的最大值要比位移最大值导前1800 。
质量块受力产生的受迫振动如图8.2所示为单自由度系统在质量块受力所产生的受迫振动示意图。
在外力f(t)的作用下，质量块m的运动方程为：（8.4）式中c为粘性阻尼系数，k为弹簧刚度，位移y(t)为振动系统的输出。
这是一个典型的二阶系统，其系统频率响应函数H(ω)和幅频特性函数、相频特性函数ϕ(ω)分别为：（8.5a）图8.2 质量块受力所产生的受迫振动（8.5b）（8.5c）式中：ω基础运动的圆频率；ζ振动系统的阻尼比， ；。
（8.6） 由上式可见，在幅频特性图上，质量块受力产生的受迫振动其共振频率ωr总是小于系统的固有频率ωn，阻尼越小两者越靠近，因此，在小阻尼情况下可以采用ωr作为的ωn估计值；而在相频特性图上，不管系统的阻尼比为多少，在ωr/ωn=1时位移始终落后于激振力90°。
测量振动的常用方法有哪些
测量振动的常用方法有哪些
测量振动一般有两种方法：
方法一在空间里设置一个静止参照系，测量距这个参照系的位移量；方法二直接将加速度传感器安装在振动体上并算出加速度。
除去因振动体质量过轻，会受到加速度传感器本身质量影响的情况，一般来说多采用后者即加速度法。
在静止参照系无法测量位移的情况下，比如运行的车辆、飞机等，利用加速度方法可以直接进行测量，在实用性上比较有优势。
振动测量用传感器可大致分为接触型和非接触型，如下表所示。
在这些分类当中，压电型加速度传感器具有带域宽、灵敏度高、
小型轻量、动态范围广等优势，是最为常用的测量振动的传感器。
振动测量技术
在评价结构抗振能力时常用动刚度，在共振 区动刚度仅为静刚度的几分之一到十几分之一； 在分析振动对人体感受影响时，常用速度阻抗； 在分析振动引起的结构疲劳损伤时，常用机械惯 性；在分析车厢等振动、噪声时则常用速度导纳。
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
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
周期的
非周期 的
随机的
平稳的
非平稳 的
简谐振 复杂周期
动
振动
准周期振 瞬态和冲 各态历经 非 各 态 历
动
击
的
经
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。
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。
随机振动是一种非确定性振动，它只服从 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。
m d 2z0 dt 2
振动的测量原理
振动的测量原理振动的测量原理是通过不同的传感器或仪器来检测、监测和量化物体的振动状态及其特性。
振动测量在许多领域中都非常重要，包括工程、机械、建筑、地震学等。
以下将详细介绍几种常用的振动测量原理。
1. 加速度传感器原理：加速度传感器是最常用的测量振动的传感器之一。
它的原理基于牛顿第二定律，即物体受到的力与它的质量和加速度成正比。
加速度传感器通过测量物体上的加速度来判断振动的强度和频率。
当物体振动时，加速度传感器会产生与加速度大小成正比的电压信号。
该信号经过放大和滤波后，可以通过数据采集系统记录和分析，获得振动的各种参数。
2. 速度传感器原理：速度传感器是用于测量振动速度的传感器。
它的原理基于牛顿第二定律和黑尔定律，它们表明物体的加速度与速度成正比。
速度传感器通过测量物体上的速度来判断振动的强度和频率。
通常，速度传感器会将振动转换为机械位移量，并将其转化为电压信号。
这个电压信号经过放大和滤波后，可以用于分析和记录振动的特性。
3. 位移传感器原理：位移传感器是用于测量物体振动位移的传感器。
它的原理根据物体振动时的位置变化来判断振动的幅度和频率。
常用的位移传感器有电感式传感器和光学传感器。
电感式位移传感器工作原理是利用物体振动时磁场的变化来测量位移量。
光学位移传感器的工作原理是通过测量物体上的光学位移量来判断振动的幅度和频率。
4. 压电传感器原理：压电传感器是一种测量振动的传感器，它利用压电效应将机械振动转化为电信号。
当物体受到振动时，压电材料产生电荷分离现象，产生电信号。
压电传感器具有高度灵敏度和宽频响特性，适用于高频振动的测量。
5. 光纤传感器原理：光纤传感器是一种基于光学原理的振动测量方法。
它利用光纤的特性来测量物体的振动。
常见的光纤传感器有光纤光栅传感器和光纤干涉仪。
光纤光栅传感器通过测量光纤上光栅的变化来判断振动的频率和强度。
光纤干涉仪则是通过测量干涉光束的相位差来判断振动。
以上是几种常见的振动测量原理，每种原理都有其适用的特定场景。
物理实验技术中的振动测量与解析方法
物理实验技术中的振动测量与解析方法振动作为物体的一种运动形式，广泛存在于各个领域。
在物理实验中，准确测量和分析振动现象是十分重要的。
本文将探讨物理实验技术中的振动测量与解析方法。
一、振动测量技术1.光电测振法光电测振法是一种通过光电测量来估测物体振动状态的方法。
它通过将物体固定在光电测振仪上，利用光电测振仪中的激光器和光敏位置传感器来测量物体的振动位移。
该方法具有高分辨率和高灵敏度的特点，适用于精确测量微小振动。
2.电容传感器测振法电容传感器测振法利用电容传感器来测量物体振动的方法。
当物体振动时，导致电容传感器的容量发生改变，通过测量电容传感器的电容变化来计算出物体的振动位移。
电容传感器测振法具有快速响应和较高的精度，常用于测量中等振幅的振动。
3.激光干涉测振法激光干涉测振法是一种利用激光干涉原理来测量物体振动的方法。
该方法利用激光束照射到物体上，并通过测量激光光束在物体表面反射出的干涉光信号的变化来计算物体的振动位移。
激光干涉测振法具有非接触性、高精度和灵敏度高的特点，适用于测量微小振动。
二、振动解析方法1.频谱分析法频谱分析法是一种将振动信号分解为不同频率分量的方法。
它可以将复杂的振动信号分解为一系列单一频率的分量，用于分析物体振动的频率特性。
常用的频谱分析方法包括傅里叶变换和小波变换。
频谱分析法可以帮助我们了解物体的共振频率以及受力后的振动特性。
2.模态分析法模态分析法是一种研究物体振动模态的方法。
它通过对物体进行激励，并测量物体在不同模态下的振动响应，从而确定物体的各个振动模态及其特征参数。
常用的模态分析方法包括振型测试和响应谱法。
模态分析法对于研究物体的振动特性和结构动力学具有重要意义。
3.相位空间分析法相位空间分析法是一种通过分析物体在相位空间中的轨迹来研究振动特性的方法。
它可以将多维振动信号映射到相位空间中，从而形成轨迹。
通过观察轨迹的形状和演化规律，可以揭示物体的非线性振动特性，并推断物体的非线性动力学行为。
设备振动测量方法
设备振动测量方法
嘿，设备振动测量这事儿啊，其实也不难。
首先呢，可以用振动传感器。
这就像给设备装了个小侦探，专门探测它的振动情况。
把传感器贴在设备上，或者放在靠近设备的地方，它就能感受到设备的振动啦。
就好像你耳朵贴在墙上听隔壁的动静一样。
然后呢，通过传感器把振动信号传送到测量仪器上，这样就能看到设备振动的大小、频率啥的。
还有一种方法是用手持式振动测量仪。
这个就很方便啦，拿着它在设备旁边晃悠一圈，就能测出不同位置的振动情况。
就跟你拿着手机到处拍照似的，只不过这个是在测量振动。
你可以从不同的角度、不同的位置去测量，这样就能更全面地了解设备的振动状态。
另外呢，也可以通过观察设备的表面来判断振动情况。
如果设备振动得厉害，你可能会看到表面有微微的晃动，或者有些零件好像在跳舞一样。
这时候你就得小心了，可能设备有点问题哦。
就像你看到一个人走路摇摇晃晃的，就知道他可能不舒服或者喝醉了。
我给你讲个事儿吧。
有一次我们工厂里的一台大机器突然发出奇怪的声音，大家都觉得不对劲。
于是我们就用振动测量的方法来看看是怎么回事。
我们先用振动传感器贴在机器上，发现振动确实很大。
然后又用手持式振动测量仪在不同的位置测量了一下，发现有一个地方的振动特别厉害。
最后我们仔细检查那个位置，发现原来是有一个零件松了。
我们赶紧把零件拧紧，机器就恢复正常了。
所以啊，设备振动测量真的很重要，可以及时发现问题，避免更大的损失。
下次你要是遇到设备有奇怪的动静，不妨试试这些方法，说不定就能找到问题所在呢。
振动测量方法、标准及准则
振动测量方法、标准及实际振动原因分析及解决方案目录1、振动测量方法 21.1 加速度传感器21.1.1工作原理31.1.2优缺点41.2 速度传感器41.2.1工作原理41.2.2速度传感器优缺点51.3 位移传感器51.3.1工作原理61.3.2优缺点72、振动测量标准 82.1 ISO 10816系列标准82.2ASME标准82.3 DIN标准83、结论 84钢平台振动原因分析及解决方案84.1钢平台振动因素可包括一下几点：81、振动测量方法1.1 加速度传感器压电加速度传感器主要应用的是压电效应，压电效应是最流行的形式。
主要使用加速力而受到的微观晶体结构，压力会在晶体中产生电压，加速度传感器将这个压力转换为速度和方向。
1.1.1工作原理如上图的模型所示，加速度传感器包含微观晶体结构，当发生振动时会产生电压，然后产生的电压会产生加速度的读数。
1.1.2优缺点压电加速度传感器的优点是：1）.结构简单，取材方便；2）.安装方便，使用寿命长。
压电加速度传感器的缺点：1）谐振频率高，容易受到声音的干扰；2）输出阻抗高，输出信号弱，传感器输出信号需要经过放大电路放大后才能送检测电路检测。
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。
图1（a）图1（b）1.2.1工作原理速度传感器的结构示意如图1（a）所示。
一个圆筒形的线圈固定在外壳内壁，线圈中间有一个永磁铁支承在弹簧上。
传感器的外壳固定在被测对象上，以承受振动。
永磁铁（参振质量）、弹簧和阻尼组成了一个单自由度系统图1（b）。
在设计时使该系统的固有频率远低于被测物振动的频率。
这时在被测物振动时，永磁铁在空间处于静止状态，永磁铁相对于线圈的运动即为被测物的运动。
布置方式：测量轴承座振动（简称座振）时，需要测量垂直、水平、轴向三个方向的振动，因此传感器的位置，也即测点的布置如下图所示。
振动测量方法和标准(一)
振动测量方法和标准(一)振动测量方法和标准概述•振动测量是工程领域中常用的一种测试方法，用于评估物体振动的强度和频率。
通过振动测量，可以帮助我们分析和优化结构的设计，预测设备的寿命以及判断机器运行是否正常。
常用的振动测量方法1.加速度法：通过测量物体在特定点上的加速度来评估振动。
这种方法可以用于结构的动态响应分析和冲击问题。
2.速度法：通过测量物体在特定点上的速度来评估振动。
速度法适用于精密设备和需要高精度的振动测量。
3.位移法：通过测量物体在特定点上的位移来评估振动。
位移法适用于机械系统和结构的频率响应分析。
4.功率谱法：通过将振动信号转换为频谱来评估振动。
功率谱法可以帮助我们了解在不同频率下振动的能量分布情况。
国际标准和规范•ISO 10816：该标准是国际上最常用的用于评估机械设备振动的标准。
它包含了振动级别的分级标准以及对振动测量的方法和仪器的要求。
•ISO 2372：该标准适用于旋转机械的振动测量。
它提供了用于评估旋转机械振动的标准指导，并包含了振动级别的分级标准。
•ISO 7919：该标准适用于机组振动测量和评估。
它为机组振动评估提供了详细的指导，并包含了对测点位置和振动级别的要求。
•DIN 4150：该规范适用于建筑物振动的评估和控制。
它提供了对建筑物振动的测量和评估的标准指导，并包含了对振动限值的要求。
结论•振动测量是一种重要的工程技术方法，可以帮助我们评估和优化结构的设计，预测设备的寿命以及判断机器运行是否正常。
在进行振动测量时，可以选择适合具体应用场景的测量方法，并遵循相应的国际标准和规范进行评估。
通过合理的振动测量，我们可以提高工程项目的质量和可靠性，减少潜在的风险和故障发生。
自然科学实验中的振动测量方法解析
自然科学实验中的振动测量方法解析振动是自然界中普遍存在的一种现象，无论是地球的地震、机械设备的振动还是生物体的运动，都离不开振动的存在。
因此，研究振动并测量振动的方法在自然科学领域中具有重要意义。
本文将对自然科学实验中常用的振动测量方法进行解析。
一、加速度传感器加速度传感器是一种常用的振动测量仪器，它能够测量物体在加速度方向上的振动情况。
加速度传感器通常由压电材料制成，当物体振动时，压电材料会产生电荷，通过测量电荷的变化，可以得到物体的振动加速度。
加速度传感器广泛应用于机械振动、地震监测等领域，具有灵敏度高、频率响应广等优点。
二、激光测振仪激光测振仪是一种非接触式的振动测量仪器，它通过激光束照射到物体上，利用光的反射原理来测量物体的振动情况。
激光测振仪具有高精度、高灵敏度的特点，适用于对微小振动进行测量。
它广泛应用于光学、电子、材料等领域的振动测量中。
三、频谱分析频谱分析是一种常用的振动测量方法，它通过将振动信号转换为频域信号，来分析振动信号中各个频率成分的强度。
频谱分析可以帮助研究人员了解振动信号的频率分布情况，从而判断振动源的性质和工作状态。
频谱分析广泛应用于机械振动、声学振动等领域，为工程师提供了宝贵的振动分析工具。
四、模态分析模态分析是一种用于研究物体振动特性的方法，它通过测量物体在不同模态下的振动频率和振型来分析物体的固有振动特性。
模态分析可以帮助研究人员了解物体的结构特性、振动模态和振动模态的耦合情况。
模态分析广泛应用于工程结构的设计和优化，为工程师提供了重要的振动测试手段。
五、数字信号处理数字信号处理是一种将模拟信号转换为数字信号进行处理和分析的方法。
在振动测量中，数字信号处理可以用于对振动信号进行滤波、降噪、谱估计等操作，提高振动信号的质量和可靠性。
数字信号处理技术的发展为振动测量提供了更加精确和高效的手段。
综上所述，自然科学实验中的振动测量方法多种多样，每种方法都有其独特的优势和适用范围。
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
振动测量的主要内容
振动测量的主要内容振动测量是一种广泛应用于各个领域的技术，用于检测和分析物体的振动行为。
它在工程、科学、医学等领域中都有着重要的应用，可以帮助人们了解物体的动态特性和结构健康状况。
以下是关于振动测量的主要内容的详细介绍。
一、振动的基本概念1. 振动的定义：振动是物体围绕平衡位置来回运动的现象，包括周期、频率、幅值和相位等基本概念。
2. 振动的分类：振动可以分为自由振动和受迫振动，自由振动是物体在没有外力作用下的振动，受迫振动是外力作用下的振动。
3. 振动的参数：描述振动行为的参数包括振幅、频率、周期、相位等，这些参数对于振动测量非常重要。
二、振动传感器1. 加速度传感器：加速度传感器是最常用的振动传感器之一，它可以测量物体在某一方向上的加速度，并通过积分得到速度和位移信息。
2. 速度传感器：速度传感器用于测量物体的振动速度，它可以直接测量速度而无需进行积分运算。
3. 位移传感器：位移传感器可以直接测量物体的振动位移，常用的位移传感器包括电感式传感器、光电传感器等。
4. 压电传感器：压电传感器利用压电效应将振动转化为电信号，常用于高频振动测量。
三、振动测量方法1. 时域分析：时域分析是最基本的振动分析方法，通过记录振动信号的时间历程，可以获取振动信号的幅值、频率、周期等信息。
2. 频域分析：频域分析是将振动信号从时域转换到频域的方法，常用的频域分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度分析等，可以得到振动信号的频率成分和能量分布情况。
3. 阶次分析：阶次分析是将振动信号从时间域转换到转速域的方法，可以分析旋转机械系统中的振动特性，如齿轮啮合频率、轴承故障频率等。
4. 模态分析：模态分析用于研究结构振动的固有特性，可以确定结构的固有频率、振型等信息，常用的方法有模态测试和有限元模态分析等。
四、振动测量应用1. 结构健康监测：振动测量可以用于结构健康监测，通过对建筑物、桥梁、飞机等结构的振动进行监测和分析，可以及早发现结构的损伤和故障。
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。
振动测量实验_实验报告
一、实验目的1. 了解振动测量原理和方法。
2. 掌握振动测量仪器的使用。
3. 通过实验，学会分析振动信号，获取振动数据。
4. 培养实验操作技能和数据分析能力。
二、实验原理振动测量是研究物体在受到外力作用时产生的周期性运动。
本实验采用磁电式传感器进行振动测量，通过测量振动信号的频率、幅值和相位等参数，分析振动特性。
磁电式传感器利用电磁感应原理，将振动信号转换为电信号，通过放大、滤波等处理，得到振动信号的基本参数。
实验中，振动信号通过传感器转换为电信号，经放大器放大后，送入示波器显示，同时通过数据采集卡采集振动信号，进行进一步分析。
三、实验仪器与设备1. 磁电式传感器2. 放大器3. 示波器4. 数据采集卡5. 振动平台6. 电源7. 连接线四、实验步骤1. 连接实验电路，包括传感器、放大器、示波器和数据采集卡。
2. 将传感器固定在振动平台上，确保传感器与振动平台紧密接触。
3. 打开电源，调整放大器增益，使示波器显示的振动信号幅度适中。
4. 采集振动信号，记录数据。
5. 分析振动信号，计算频率、幅值和相位等参数。
6. 关闭电源，整理实验器材。
五、实验数据与分析1. 振动信号频率：通过测量振动信号的周期，计算频率。
实验结果为 f = 50 Hz。
2. 振动信号幅值：通过测量振动信号的峰峰值，计算幅值。
实验结果为A = 1.5 V。
3. 振动信号相位：通过测量振动信号的初相位，计算相位。
实验结果为φ = 30°。
4. 振动特性分析：根据实验数据，分析振动信号的特性，如周期性、幅值稳定性等。
六、实验结果与讨论1. 实验结果符合理论预期，振动信号的频率、幅值和相位等参数能够准确测量。
2. 通过实验，掌握了振动测量原理和方法，提高了实验操作技能和数据分析能力。
3. 在实验过程中，发现以下问题：（1）传感器与振动平台接触不够紧密，导致振动信号采集不稳定。
（2）放大器增益设置不合理，导致振动信号幅度过大，影响数据采集。
振动量的常用测量方法三种
振动量的常用测量方法三种：1．机械式测量方法：主要用杠杆放大原理或惯性原理加上杠杆放大原理。
2．电测法：将振动参量（位移、速度、加速度）转换成电信号，经电子系统放大后进行测量记录的方法。
3．光测法：把振动参量转换成光信号，经光学系统放大后，加以测量和记录。
直接为震动试验提供振动源的设备是激振设备，包括：振动台和激振器两类；有机械式、电动式、电动液压式、压电式。
1．机械式振动台的工作原理：（1）离心式：利用偏心块绕定轴转动，产生离心力。
质量为m,偏心距r的质量块，以角速度ω绕O转动，产生离心力为了产生单一方向激振力，将其设计成双轴式结构，即把两偏心块对称地安装在两轴上，并使偏心块作反向同角速度的旋转。
水平分力相互抵消，只剩下按正弦规律变化的垂直激振力。
通常偏心质量块由活动扇形块与固定扇形块构成。
若改变活动扇形块的角度，则可以改变激振力值，也就是台面的振幅值。
当时，离心力为最大，此时激振力为：振动台的运动方程：台面的振幅：为振台的固有频率；m每组偏心块的质量；r偏心距；M运动部分的总质量当，台面的振幅不随激振频率改变，同偏心质量、偏心距成正比。
（2．）凸轮式振动台：台面振幅由偏心距r决定：，频率由直流电机的转速决定。
为了调节振幅，常用同轴的双凸轮装置。
通过调节内外两凸轮的相对位置调节凸轮的偏心距，即调节了振幅。
机械式振动台的特点：简单、可靠，承载力较大。
由于旋转机构的惯性大，所以工作的频率不高，低于50~60Hz。
另外，机件之间存在加工间隙，工作时会引起碰撞，影响台面波形。
用于中小型模型试验，也用于对产品作环境实验。
2．电磁式振动台：电磁式振动台是把交变的电量变为交变的机械量的装置。
利用带电导线在磁场里受到安培力的作用，使得导线产生运动的原理制成的。
B——磁场强度 L——导线有效长度 I——导线内电流强度改变磁力线圈中电流的频率及强度，就能改变振动台振动的频率及幅值。
3．电气液压式振动台工作过程：电信号转化为大功率液压信号，液压油进入激振器，激振器带动台面按照输入电信号的规律振动。
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。
振动频率测试方法
振动频率测试方法
振动频率测试方法有以下几种：
1. 使用频率计：使用频率计可以直接测量振动频率。
将频率计与振动源连接，并调节频率计以对准振动频率，然后即可读取振动频率。
2. 视觉检测法：将振动源安装在一个特殊的支架上，在其上面放置一块气泡水平仪。
当振动源振动时，气泡会随之移动。
读取气泡位置之间的时间以及振动源的距离，就可以计算出振动频率。
3. 加速度计法：使用加速度计可以测量振动源的加速度，从而计算出振动频率。
将加速度计固定在振动源上，并记录加速度计的输出信号，然后通过转换公式，即可计算出振动频率。
4. 声波检测法：某些振动源的振动会产生声波。
使用麦克风或声学传感器可以检测这些声波，并将其转换为电信号。
通过分析这些信号，可以得出振动频率。
5. 射线检测法：使用射线检测仪可以检测振动源振动时所产生的射线或辐射。
这些信号可以用于计算振动频率。
测振动的三个方向表示符号
测振动的三个方向表示符号
摘要：
1.振动测量的基本概念
2.三个方向表示符号的定义
3.三个方向的具体测量方法
4.测量中需要注意的事项
5.总结
正文：
振动测量是工业领域中一个重要的检测项目，能够帮助工程师及时发现设备的异常情况，保障设备的正常运行。
在振动测量中，通常会涉及到三个方向，即轴向、径向和横向。
这三个方向表示符号分别为X、Y 和Z。
X 轴表示的是振动在垂直于振动方向的方向，也就是我们常说的轴向。
Y 轴表示的是振动在平行于振动方向的方向，也就是我们常说的径向。
Z 轴表示的是振动在垂直于振动方向的方向，也就是我们常说的横向。
在具体测量振动时，需要分别测量这三个方向上的振动值。
一般使用振动测量仪器，如测振仪、加速度计等设备进行测量。
在测量过程中，需要保证测量的准确性，因此需要遵循一定的测量方法和步骤。
首先，需要对振动测量仪器进行校准，以保证其精度和准确性。
其次，在测量过程中，需要选择合适的测量点，以保证测量结果具有代表性。
此外，还需要注意测量的时间和环境因素，避免对测量结果产生影响。
总之，振动测量的三个方向表示符号分别为X、Y 和Z，在具体测量过程
中，需要按照一定的步骤和方法进行操作，以保证测量结果的准确性和可靠性。
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径向位移测量
当需要测量轴的径向振动时，要求轴的直径大于探头直径的三 倍以上。
每个测点应同时安装两个传感器探头，两个探头应分别安装在 轴承两边的同一平面上相隔90o±5o。由于轴承盖一般是水平 分割的，因此通常将两个探头分别安装在垂直中心线每一侧45o ，从原动机端看，分别定义为X探头（水平方向）和Y探头（垂 直方向），X方向在垂直中心线的右侧，Y方向在垂直中心线的 左侧。
考虑需测范围和仪器的动态范围，即可测量程的上 限和下 限，了解仪器的最低可测振动量级。 标定的检验，包括传感器，放大器和记录装置全套 测试系统的特性标定，定出标定值。 画出测量系统的工作方框 图，以及仪器连接草图， 标出所用仪器的型号和序 号，以便于测试系统的安 装和查校。 在选定了振级、频率范围，解决了绝缘及接地回 路等问题后，要确定测振传感器最合理的安装方 法，以及安装固定件的结构及估计可能出现的寄生 振动。
传感器需要与被测物良好接触。如果在水平方 向产生滑动，或者在垂直方向脱离接触，都会使测 试结果严重畸变 2.5.3. 固定件的结构、固定形式和寄生振动 (1)用钢螺栓， (2)用绝缘螺栓和云母垫圈 (3)用永久磁铁， (4)用胶合剂和胶合螺栓， (5)有蜡和橡胶泥粘附， (6)用手持探针。
安装方法
压电加速度计的安装方法 1.钢螺栓 2.绝缘螺栓和云母垫 3.磁铁吸附 4.胶合 5.蜡和橡胶泥粘附 6手持探头
2、振动的位移、速度、加速度指标 位移： x(t)=A*sin(2πft+φ) A-振幅，大小 f-频率，快慢
速度： v(t)=dx(t)/dt=fAcos(2πft+φ) 加速度：a(t)=dv(t)/dt=-f2Asin(2πft+φ)
¾ 三者间频率 f 不变，最大幅值呈 f 倍递增
位移xmax=A
等各种因素，选择合适的传感器种类和变换器的类 型。 – 仔细确定安装测量传感器的位置，选定能代表被测对 象特征的安装位置，并考虑是否会产生传感器附加 质量荷载的影响。 – 选择仪器的可测频率范围，注意频率的上限和下限。 对传感器，放大器和记录装置的频率特性和相位特 性进行认真的考虑和选择。
2.3.1 常用的测试步骤之二
– 消除办法
• 对于基频检测系统来 说，我们可以通过基频 检测仪滤掉非基频型的 初始偏摆波形。但是， 对于基频型初始偏摆波 形无效。 • 为了解决这一问题，一 种方法是利用极坐标图 移动原点的办法来进行 修正。
电方面的原因
• 被测试轴段表层在局部地方存在较强的剩磁。这 种剩磁往往是在加工过程或磁探伤过程中保留下 来的。对应于这种剩磁的初始偏摆波形同时有基 频和高频成份。 • 轴段表面合金的晶体结构不均匀。我们知道，涡 流传感器的灵敏度与被测对象的导电率和导磁率 有关，而合金晶体结构不均匀也正是在这种意义 上影响传感器的间隙电压灵敏度。 • 被测试轴段本身是由几种不同材质的材料组成。 其初始偏摆波形视组成的几何关系而定。 • 由于轴段表面残余应力集中而引起的初始偏摆。 因为高的应力集中影响该局部材料的电阻率，因 此导致涡流传感器灵敏度的变化。
方式使振动传递给传感器外壳。 • 相对式传感器一般用于测量物体对于参考点的相对振
动 – 传感器的重量、安装方式与安装空间 – 环境条件
电涡流位移传感器的安装
传感器探头的安装要考虑两方面问题， 第一，测轴位移探头，在安装时如何调整其初 始位置 第二，探头的安装不受其它探头或周围金属材 料的影响以及安装支架刚度等问题。
（1）钢螺栓：这是一种理想的安装方法,能充分保 证传感器的使用频率范围和温度范围。通常在螺栓 拧紧前,在安装面上涂一薄层润滑脂,以增加安装刚 度。 （2）绝缘螺栓和云母垫片：当加速度计和振动体之 间需要电绝缘时采用。 （3）永久磁铁：适用于被测量体是铁磁材料且有平 坦表面。其优点是使用、移动方便,缺点是增加了传 感器重量,不适用于高频(大于2kHz时)情况。 （4）胶合螺栓：适用于不希望在被测量体上钻螺孔 而破坏原结构完整性情况。胶接时可用环氧树脂或 软胶将胶合螺栓粘接在测点处。环氧树脂胶可保证 较高的安装谐振频率,软胶则适用于测量频率不高情 （5）石蜡粘接：优点是简单易行,也能保证较高的 安装谐振频率,但是只适用于常温情况(低于40℃)。
2.5.5. 传感器安装角度引起的误差
• 传感器的感振方向，应该与待测方向一致，否则 会造成测试误差。 • 测量小加速度时，传感器更应该精确安装，使惯 性质量运动的方向和待测振动方向重合。
2.5.6. 其它问题
• 导线连接：接头不良，会产生寄生的振动波 形，有时使得测试数据忽大忽小。
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2.5.4. 传感器对被测构件附加质量的影响 对于一些小巧轻型的结构振动或在薄板上测量 振动参数时，应该使用小而轻的传感器。估算加速 度计质量对载荷的影响。
式中： ar—带有加速度计的结构加速度； as—不带有加速度计的结构加速度； ms—待装加速度计的结构“部件”的等效质量（重量） ma—加速度计的质量（重量）
2.5. 压电加速度传感器的安装固定问题
注意下面几个问题：
(1)首先要注意传感器的安装和测点布置位 置能否反应被测对象的振动特征。应使加速度传感器的 主灵敏轴与所需要测量的方向一致。
(2)传感器与被测物需良好固定，保证紧密 接触，连接牢固，振动过程中不能有松动。
(3)考虑固定件的结构形式和寄生振动问 题。
这样初始偏摆所对应的波动电压为频率等于转速 的正弦波形，也即属基频型初始偏摆。 • 由于轴段的永久性弯曲而导致的初始偏摆。其性 质与不同心度相似，也是基频型初始偏摆。 • 由于轴段表面的不圆度和局部缺陷而带来的初始 偏摆。这种偏摆所对应的波形比较复杂，且没有 一定规律。但其频率一般比基频为高，属非基频 型初始偏摆。
传感器端部附近除了被测物体表面外，不得有其它导体 与之靠近
（1）探头安装互相间距离不能太近，否则会互相干扰
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（2）开孔不当，同时探头的安装位置也不对，使 得探头探测不到被测目标，而是受到了壳体金属 的影响。D应为探头直径的2倍以上。
支架要有足够的刚度，其自振频率至少要等于机器 转速的10倍，安装时要检查其自振频率。
轴向位移测量
测量轴的轴向位移时，测量面应该与轴是一个整体 ，这个测量面是以探头的中心线为中心，宽度为1.5 倍的探头圆环。探头安装距离距止推法兰盘不应超 过305mm，否则测量结果不仅包含轴向位移的变化 ，而且包含胀差在内的变化，这样测量的不是轴的 真实位移值。
压电式加速度传感器的安装
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2.3.1 常用的测试步骤之三
在被测构件上做好测试前的准备，把测试仪器 配套连线，传感器安装固定，并记下各个仪器 控制旋钮的位置。
对测试环境条件做详细记录，以便供数据处理 时参考，并可以查对一些偶然因素。
在测试过程中应经常检查测试系统的“背景噪 声”(即“基底噪声”)。把传感器装在一个非振动 体上，并测量这个装置的“视在”振级，在数据 分析处理时，可去掉这部分误差因素。在实际 振动测量中，为了获得适当的精度，“视在”振 动应小于所测振动的1/3。
2.7 轴振动测试中的初始偏摆问题
所谓初始偏摆是指转轴在极低的转 速下，转轴不存在振动时，传感器系统 输出的电压波动。初始偏摆问题是所有 用非接触式传感器测量转轴振动时共同 存在的问题，不论传感器是涡流式、电 容式或电感式。
产生原因、消除办法
原因
– 机械方面的原因 • 由于被测试轴段的不同心度而引起的初始偏摆。
轴的径向振动测量时探头的安装位置应该尽量靠近轴承，如图 所示，否则由于轴的挠度，得到的值会有偏差。
轴的径向振动探头安装位置与轴承的最大距离。
轴的径向振动测量时探头的安装：
测量轴承直径 最大距离
0~76mm 25mm
76~510mm 76mm
大于520mm 160mm
探头中心线应与轴心线正交，探头监测的表面（正 对探头中心线的两边1.5倍探头直径宽度的轴的整个 圆周面，如图）应无裂痕或其它任何不连续的表面 现象（如键槽、凸凹不平、油孔等），且在这个范 围内不能有喷镀金属或电镀，其表面的粗糟度应在 0.4 μm至0.8μm之间。
接地：不良的接地或不合适的接地地点，使测试中 会产生较大的电气干扰，同样会使测试受到严重的 影响。 • 电缆的噪声：这些噪声既可由电缆的机械运动引 起，也可由接地回路效应的电感应和噪声引起。 • 防潮问题：传感器本身到接头的绝缘电阻，会因 受潮气和进水而大为降低，从而严重地影响测试。
环氧树脂或室温 硫化硅橡胶密封。
查，当超过运转速度所规定的1/3时，应采取措施 以消除环境振动的影响。
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振动的基本知识
振动三要素
振动幅值A 振动周期T/频率f 振动相位
Байду номын сангаас
一个周期
幅值
时间
位移(峰值)
相位角 振动最高点
轴键相
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振动的基本知识
3、位移、速度、加速度的选择原则:
受传感器结构及频响特征影响，测量对象为： 低频振动：f<100Hz，位移，电涡流传感器 中频振动：f<500Hz，速度，动圈式传感器 高频振动：f<20KHz，加速度，压电晶体传感器
(4)对小型、轻巧结构的振动测试，要注意 传感器及固定件的“额外”质量对被测结构原始 振动的影响。
(5)导线的接地及连接等。
2.5.1. 传感器的安装和测点布置
被测对象测点的具体布置和传感器的安装位置 应该选择合理。测点的布置和仪器安装位置决定测 到的是什么样的频率和幅值。因此，必须找出能代 表被测物所需要研究的振动位置，合理布点。 2.5.2. 传感器与被测对象的接触和固定
2.4.1.总则之二
– 相移 是指输出电压信号对正弦输入机械量的相位差。设在 稳态响应时，输入机械量与输出电压的复数幅值为X及U