2010_航空航天测试系统-振动、加速度
振动测试理论和方法综述
振动测试理论和方法综述振动测试是一种通过测量结构物或系统的振动特性来评估其性能和健康状况的测试方法。
它在许多领域中都具有重要的应用，包括机械工程、航空航天、汽车工程、建筑工程等。
本文将对振动测试的理论和方法进行综述，以便读者了解振动测试的基本原理和常用技术。
首先，我们来了解一下振动测试的基本原理。
振动是物体或系统在其平衡位置附近发生的周期性运动。
通过测量物体或系统的振动特性，我们可以获取到其振动频率、振动模态、振动幅值等信息。
这些信息可以用于评估结构物或系统的稳定性、动态特性、故障诊断等。
在振动测试中，常用的方法包括模态测试、频率响应测试和振动传感器测试。
模态测试是一种通过激励结构物的振动来确定其固有频率和振型的方法。
它通常使用冲击激励或激励信号来激发结构物的振动，并通过加速度传感器或位移传感器来测量振动响应。
频率响应测试是一种通过将一系列频率变化的激励信号输入到结构物中，并测量响应信号来获取频率响应函数的方法。
振动传感器测试是一种通过安装振动传感器来测量结构物的振动响应的方法。
振动传感器可以是加速度传感器、位移传感器或速度传感器，它们将结构物的振动转换为电信号，然后通过电子设备进行信号处理和分析。
除了传统的测试方法，近年来还出现了一些新的技术和方法，如滑动激励测试、光纤传感器测试和无损检测测试。
滑动激励测试是一种通过激发结构物的滑动振动来测量其动态特性的方法。
光纤传感器测试是一种使用光纤传感器来测量结构物或系统的振动的方法。
它的优点是具有高灵敏度、宽频率范围和免受电磁干扰的特点。
无损检测测试是一种通过使用非接触式技术来评估结构物或系统的健康状况的方法。
它可以检测和诊断结构物中的缺陷、损伤和故障，如裂纹、松动等。
在进行振动测试时，需要注意一些技术和方法的选择和应用。
首先，需要选择合适的激励方式和信号处理方法。
对于不同的结构物或系统，选择适当的激励方式和信号处理方法可以提高测试效果和数据质量。
其次，需要进行合理的实验设计和数据分析。
无人机遥测飞行中振动测试探讨
无人机遥测飞行中振动测试探讨摘要介绍遥测技术发展现状，对无人机探测技术进行简介。
提供一种航天器微振动测试的研究方法，为无人机飞行中的振动测试以及成像质量的影响分析提供参考。
对比分析实际飞行中进行振动测试和利用振动测试系统进行振动测试两种测试方法，得出利用振动测试系统进行测试更加方便实用。
关键词无人机探测技术;振动测试;成像质量引言随着人们对图像分辨率的要求逐渐增加，使敏感设备对振动的敏感度也越来越高，诸如包括光学相机等。
这些设备的成像质量受到振动的影响，并且高分辨率遥感卫星等高性能航天器的发展受到严重制约。
因此，无人机摄像时成像模糊的问题亟待解决。
当前的研究成果多局限于微振动对成像质量影响的檢测、分析及抑制方法等，而在航空拍摄过程中，无人机受到其飞行过程中的振动和气流波动影响，使遥感摄像机成像模糊。
因此，为确保成像质量，无人机需安装一套良好的减振装置，保证其正常工作。
为了验证减振装置的效果，就需要对无人机在飞行过程中的振动情况进行分析。
据此，本文针对无人机飞行中的振动问题进行探讨。
1 无人机简介我国遥感探测技术中的航空遥感技术，对我国环境监测、资源勘查、地图测绘等领域的发展及研究具有重要意义。
遥感技术是一种目标探测技术，具有远距离、非接触性的特点，该技术通过对目标进行探测，获取探测数据，并对数据进行处理，实现对目标的定位、定性、定量和变化规律的描述。
航空遥感指的是借助无人机等飞行设备作为传感器载体在高、中、低三种不同的空中距离中进行的遥感对地探测。
无人机指用于航空遥感的各类飞机，根据飞机翼型氛围固定翼、旋转翼（直升）飞机;根据飞机作业高度分为高空或中、低空飞机等。
无人机主要作为遥感平台，根据实际需求安装相应传感器及摄像设备。
一般情况下，为了便于对地观测，在机腹设置大小、形状不同的窗口。
比如，用于航拍的多种类型摄像机，各种型号扫描仪、辐射计、测高仪等等。
中科院两架“奖状S/Ⅱ”型遥感飞机，是1986年由美国塞斯纳飞机公司生产的小型公务机改装而成的专业科学试验飞机。
航天器包装箱振动测试系统
第 ０ ８ １ 期 ３ ４卷第 月 ２ｏ 年 ｌ
Ｃ Ｎ Ａ中国测试技术 Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ ＨＩ Ａ ＭＥ Ｓ Ｒ Ｍ Ｎ Ｅ Ｎ Ｌ Ｇ Ｕ Ｅ Ｅ ＴＴ Ｃ
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航天器包装箱振动测试 系统
１ 引 言
段 。它 以 Ａ Ｓ Ｎ ＩＣ为核 心 ， 将功 能 强 大 、 用 灵 活 的 使
随着近代航空航天技术的飞速发展 ，尤其是卫 星产 品的重量越ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ越大 ２ 一 结构越来越复杂 ， ｔ５ ， ｔ 从
ｃ 语言平台与用 于数据采集 、分析和显示 的测试专 业工具有机结合起来 ，它交互式的开发平台和编程 方法与其丰富的功能面板 、 函数库大大增 强了 ｃ语 言 的功能 ， Ｃ语 言 的开 发人 员 建立 自动化 检 测 系 为 统、 数据 采集 系统 、 程控 制系统 等 提供 了一 个理 想 过 的软件开 发环境 。
Ｓ ａ ｅ ｒ ｆ ａ ｋ ｎ ｈ ｓ ￣ｂ ａ ｏ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｓ ｓｅ ｐ ｃ ｃ ａ ｔ ｐ ｃ ｉｇ ｃ ｅ ｔ ｒ ｆ ｎ ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｙ ｔ ｍ ｉ
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航天器微振动地面试验系统及试验方法与流程
航天器微振动地面试验系统及试验方法与流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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航天器振动测试标准解读
航天器振动测试标准解读航天器振动测试标准解读航天器振动测试是航天工程中非常重要的一环，它对航天器的结构安全性和可靠性进行验证，是确保航天器在发射和运行过程中能够承受各种振动环境的关键环节。
航天器振动测试标准是指导和规范航天器振动测试工作的重要依据，下面我们来解读一下航天器振动测试标准的主要内容。
首先，航天器振动测试标准明确了测试目标和要求。
在进行振动测试前，需要明确测试的目的，确定测试中需要验证的内容。
航天器振动测试一般包括模态分析、固有频率和振型测试、振动环境适应性测试等多个方面。
标准要求测试人员根据具体的项目要求，进行相应的测试，并及时记录和分析测试结果。
其次，航天器振动测试标准规定了测试方法和装置。
航天器振动测试需要使用到专门的测试设备和仪器，标准明确了测试方法和装置的选用和使用要求。
例如，标准规定了振动测试的频率范围、加速度测量的准确度等要求，以确保测试结果的准确性和可靠性。
此外，航天器振动测试标准还对测试过程中的安全措施和操作规范进行了明确规定。
振动测试过程中可能存在一定的危险性，标准要求测试人员必须严格遵守相关的安全操作规程，保证测试过程的安全性。
同时，标准还明确了测试人员的资质要求和培训要求，以确保测试人员具备足够的专业知识和技能。
最后，航天器振动测试标准还规定了测试结果的评估和分析方法。
振动测试结果的评估和分析对于验证航天器的结构安全性和可靠性非常重要。
标准要求测试人员对测试结果进行综合分析，并根据分析结果提出相应的改进和优化建议，以提高航天器的振动抗性能。
总之，航天器振动测试标准是指导和规范航天器振动测试工作的重要依据，它明确了测试目标和要求、测试方法和装置的选用和使用要求、测试过程中的安全措施和操作规范，以及测试结果的评估和分析方法。
只有严格按照标准进行振动测试，才能确保航天器在发射和运行过程中的安全性和可靠性，为航天工程的成功提供保障。
航天器加速度测量方法和数据处理算法设计
航天器加速度测量方法和数据处理算法设计摘要：航天器的加速度测量是航天工程中非常重要的一项技术。
本文将介绍航天器加速度测量的方法和数据处理算法的设计。
首先，我们将讨论加速度测量方法中常用的传感器，包括加速度计和陀螺仪。
然后，我们将探讨航天器在不同工况下的加速度测量原理。
最后，我们将介绍常用的数据处理算法，包括滤波算法和数据分析方法。
通过这些方法和算法的设计，我们可以准确测量航天器的加速度，并为航天工程提供有效的数据支持。
1. 引言随着航天技术的不断发展，航天器的加速度测量在航天工程中扮演着至关重要的角色。
航天器加速度的准确测量不仅可以帮助工程师了解其姿态和状态，还可以为航天任务中的导航、控制和飞行安全提供重要的数据支持。
因此，设计一种准确可靠的航天器加速度测量方法和数据处理算法具有重要的实际意义。
2. 航天器加速度测量方法2.1 加速度计加速度计作为航天器加速度测量的主要传感器，通过测量加速度产生的力来确定航天器的加速度。
常用的加速度计有压电加速度计、微机械加速度计和光纤加速度计等。
每种加速度计都有其独特的工作原理和特性，工程师可以根据实际需求选择适合的加速度计。
2.2 陀螺仪除了加速度计，陀螺仪也是一种常用的航天器加速度测量传感器。
陀螺仪通过测量转动角速度来间接推导航天器的加速度。
陀螺仪的工作原理基于角动量守恒定律，常见的陀螺仪有机械陀螺仪、光纤陀螺仪和微机械陀螺仪等。
与加速度计相比，陀螺仪能够提供更高的精度和稳定性。
3. 航天器加速度测量原理航天器在不同工况下的加速度测量原理略有不同。
在自由飞行状态下，航天器的加速度测量主要受到重力加速度和惯性力的影响。
当航天器进行加速或减速时，其加速度测量还会受到推力和空气阻力等外部力的影响。
因此，在设计航天器加速度测量方法时，需要考虑不同工况下的影响因素，确保测量结果的准确性和可靠性。
4. 数据处理算法设计4.1 滤波算法航天器加速度测量中常常面临噪声和干扰的问题，因此需要设计有效的滤波算法来降低噪声和干扰的影响。
飞机飞行试验用振动／应变测量系统设计
１ 方案及主 要原 理
本 机载振 动／ 应变 实 时测 量 系统 由应 变 片 、加 速 度
传感器来感受被测量 ，再经振动／ 应变放大器将被测信 号转换成 电压信 号并放大 ，放 大后 的电压信 号 由数据 采集 存储 系统 按 设 定 的 采样 率 进 行 采 集 与 存 储 。测试
设 计 。 该 系 统 包 括 振 动／应 变 测 量 系 统 、 数 据 采 集 存 储 系 统 和 数 据 处 理 系 统 ， 为 飞 机 飞 行 试 验 中振 动 、 应 变 的 测 量 提 供 了轻 便 、 可 靠 的 测 试 设 备 。 关 键 词 ： 机 载 ；振 动 ；应 变 ； 实 时 ； 数 据 采 集 中 图分 类 号 ：Ｖ １ ． ３ ２ ４ ３ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ７ ６ ４—５ ９ （ ０ ０） ０ ７５ ２ １ １—０ ３ ０ ５—０ ４
储系统和分析处理软件三部分 。
一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一
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３ １ 振 动／ ． 应变 测 量 系统
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图 １ 振动应 变实时测量系统 总体框 图
将被测物理量转换成电信号传送给振动／ 应变放大器。 根据技术指标和传感器用途 ，确定采用 电荷 型加
零部 件 振动 和应 变 的现场 测量 。
应 变 ：６通 道 ；频 率 范 围 １ ～５ｋ ；测 量 范 围 Ｈｚ Ｈｚ ± ０ ０ ；分辨 力 ０ １ 。 ５ ０ ． ２ ）数 据 采集 系统 通 道 数 ：１ ；Ａ Ｄ 位 数 ：１ ６ ／ ４；最 大 存 储 量 ：２ Ｇ； 采 样率 ：２５ｋ ｚ通 道 。 ． Ｈ ／
振动测量系统在航空器结构安全监测中的应用
振动测量系统在航空器结构安全监测中的应用航空器结构的安全性是航空工程中至关重要的一环，而振动测量系统则成为了保障航空器结构安全的重要工具之一。
振动测量系统通过对航空器结构的振动进行实时监测和分析，可以及时发现结构的异常情况，从而预防事故的发生，提高航空器的安全性能。
本文将探讨振动测量系统在航空器结构安全监测中的应用，并介绍其工作原理、优势以及未来发展方向。
振动测量系统利用传感器和数据处理单元对航空器结构的振动进行监测。
传感器通常包括加速度计、陀螺仪等，能够感知结构的振动情况，并将振动信号转化为电信号输入到数据处理单元中进行处理。
数据处理单元则对接收到的振动信号进行分析和处理，提取出结构的振动特征参数，如振幅、频率等，从而实现对结构安全状况的评估和监测。
振动测量系统在航空器结构安全监测中具有以下优势。
首先，它能够实时监测结构的振动情况，及时发现结构的异常振动现象，有助于预测结构的故障和损伤。
其次，振动测量系统具有高精度和高灵敏度，能够对微小的振动进行检测和分析，从而提高了监测的准确性和可靠性。
此外，振动测量系统采用了数字化技术，能够实现数据的自动化采集、处理和存储，大大提高了监测的效率和可操作性。
未来，随着航空器结构设计的不断发展和航空技术的不断进步，振动测量系统在航空器结构安全监测中的应用也将不断拓展和完善。
一方面，振动测量系统将更加智能化和自动化，能够实现对多种结构振动的同时监测和分析，提高监测的全面性和综合性。
另一方面，振动测量系统将与其他监测技术和系统相结合，形成多元化的结构安全监测体系，进一步提高航空器的安全性能。
综上所述，振动测量系统在航空器结构安全监测中发挥着重要作用，具有广阔的应用前景和发展空间。
通过不断地完善和创新，振动测量系统将为航空工程的发展和航空器的安全运行提供更加可靠的保障。
直升机动力学基础(直升机振动控制-2010-11)
南京航空航天大学直升机技术研究所 振动响应（气弹响应），以NΩ为主，随谐波次数降低。
南京航空航天大学直升机技术研究所 振动水平随飞行状态而变。激振力在小速度、大速度时较
大，小速度有峰值，振动水平亦然。
南京航空航天大学直升机技术研究所 机体不同部位上，模态特性不同，不同方向、不同频率、振动水 平也不同。
南京航空航天大学直升机技术研究所
1.静止在平衡位置上的单自由度系统，已知参数m、
k、c，求其受简谐激振力 f (t ) F sin( k t ) 作用时的 0 m 响应。 2.一直升机主减速器与机身之间隔振弹簧垂直方向 的刚度为k1，起落架在地面滑跑时垂直方向的刚度 为k2。已知旋翼和主减速器的质量为m1，机身质量 为m2，桨叶片数为n，不计阻尼。 （1）当直升机滑跑时，桨毂上作用有垂直方向的 激振力 F1 sin(nt ) ，求机身的稳态响应。 （2）当直升机飞行时，桨毂上作用有垂直方向的 激振力 F2 sin(nt ) ，求机身的稳态响应。
主动减振系统有频率调谐跟踪式动力吸振器、 高阶谐波控制（HHC）系统、主动控制襟翼 （ACF）——包括机械式或智能结构、结构响应 主动控制（ACSR）系统等，而后在当前受到广泛 关注。 ACSR的基本思想是叠加原理：机体的振动是 由旋翼激振力所引起的振动与ACSR系统产生的激 振响应线性叠加而成，而ACSR的功能就是使其和 为最小。其做法是在直升机机体主要模态的非节 点位置用作动力筒施加激振，从而减小机体关键 部位的振动水平。
分析机体动力学特性的目的： 1）为了准确预估直升机振动水平； 2）在机体结构设计时，能得到满意的 动力学特性，从而降低直升机振动水平。 现代直升机设计一般都采用有限元法来 分析机体动力学特性，但由于机体结构十 分复杂，分析难度大，预估的准确度还不 能令人满意。但有限元分析在解决直升机 振动问题上还是发挥着重要作用。
航空航天领域中振动测量系统的应用
航空航天领域中振动测量系统的应用振动测量系统在航空航天领域扮演着至关重要的角色。
从飞行器的
设计和测试到运行和维护，振动测量系统都是必不可少的工具。
本文
将探讨振动测量系统在航空航天领域中的应用，包括其在飞行器设计、结构健康监测以及飞行安全性方面的作用。
1. 飞行器设计中的应用
在飞行器设计阶段，振动测量系统起着关键作用。
通过对飞行器结
构的振动特性进行精确测量和分析，工程师们可以评估飞行器的结构
强度和稳定性，从而确保其在飞行中的安全性和性能。
振动测试可以
帮助确定飞行器在不同飞行条件下的振动模式和频率响应，为优化设
计提供重要参考。
2. 结构健康监测
振动测量系统在飞行器的运行阶段也起着至关重要的作用。
通过实
时监测飞行器结构的振动情况，可以及时发现和诊断潜在的结构问题，如疲劳裂纹、材料疲劳等。
这有助于预防结构失效，延长飞行器的使
用寿命，并提高飞行安全性。
3. 飞行安全性
振动测量系统对于飞行安全性至关重要。
通过对飞行器各个部件和
系统的振动进行监测和分析，可以及时发现并排除潜在的故障和问题，确保飞行器在飞行过程中的稳定性和安全性。
振动测试还可以帮助优
化飞行器的控制系统，提高其飞行性能和操作效率。
综上所述，振动测量系统在航空航天领域中具有重要的应用价值。
无论是在飞行器设计阶段，还是在飞行器运行和维护阶段，振动测量系统都发挥着不可替代的作用，为提高飞行器的安全性、性能和可靠性做出重要贡献。
航空航天工程中的结构强度与振动分析
航空航天工程中的结构强度与振动分析航空航天工程中的结构强度与振动分析是确保飞行器结构安全可靠的重要一环。
航空航天工程中的结构强度主要涉及材料的力学性能和结构的设计，而振动分析则关注飞行器在运行过程中的振动特性。
本文将对航空航天工程中的结构强度与振动分析进行详细探讨。
航空航天工程中的结构强度分析是确保飞行器能够承受各种运行工况下的外部载荷而不产生破坏的关键因素之一。
在结构强度分析中，首先需要对所使用的材料进行力学性能测试和分析。
这些测试可以确定材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等关键参数，为结构设计和强度分析提供依据。
在结构设计中，通常采用有限元分析（FEA）方法进行强度评估。
有限元分析是一种数值计算方法，可以将实际结构根据模型简化为有限数量的单元，从而可以对结构受力情况进行模拟和分析。
在有限元分析中，需要考虑外部载荷、材料特性、结构连接方式等因素，并进行静力学和动力学分析，以评估结构在各种工况下的强度。
除了结构强度外，振动分析也是航空航天工程中的重要部分。
振动分析主要关注飞行器在运行过程中的振动特性，包括模态分析、谐振频率分析和响应分析等。
模态分析可评估结构的固有振动频率和模态形态，有助于减少结构的共振情况，提高结构的安全性。
谐振频率分析则是通过计算结构的各个振动模态和频率，确定存在任何可能造成结构失稳的谐振频率。
响应分析则是分析结构在受到外力激励时的响应情况，以评估结构的动态性能。
为了确保结构强度和振动特性的准确分析，航空航天工程中通常采用先进的计算工具和实验测试相结合的方法。
计算工具包括有限元软件、振动分析软件等，可以进行具体结构的数值分析。
而实验测试则通过在实验室或飞行器上进行模拟测试，获取结构强度和振动特性的相关数据。
除了结构强度与振动分析，航空航天工程中还需要考虑失效分析和可靠性评估等因素。
失效分析为研究结构的损伤、疲劳和断裂提供了基础，以确保结构的安全寿命。
可靠性评估则是评估结构在使用寿命内的可靠性和健壮性，从而确定设计的合理性。
速度、加速度及振动检测l
（二）压电式加速度传感器
• S是弹簧，M是质块，B是基座，P是压电元件，R是夹持环。 • 在加速度计感受振动时，由弹簧压紧在压电元件上的重金
属质量块随之振动，其方向与振动加速度方向相反，产生 一惯性力，其大小由F=ma决定。惯性力作用在压电元件产 生电荷，电荷量正比于惯性力，亦即与被测加速度成正比， 经测量电路转换为电压信号输出。
转速测量-光电码盘
• A、B两个输出信号成90°相位差，而信号Z对每转一周只输出一个脉冲，作为 决定转角的原点。
• 反射式光电传感器：在被测 转轴上设有反射记号，由光 源发出的光线通过透镜和半 透膜入射到被测转轴上。转 轴转动时，反射记号对投射 光点的反射率发生变化。反 射率变大时，反射光线经透 镜投射到光敏元件上即发出 一个脉冲信号；反射率变小 时，光敏元件无信号。在一 定时间内对信号计数便可测 出转轴的转速值。
（2）加速度积分法和位移微分法
• 利用速度与加速度、位移的微分和积分关系，测得运动体的运动速度， 在振动测量中常用方法。
（3）线速度和角速度相互转换法
基于同一运动体上线位移和角位移在有固定关系原理。
(4）利用各种速度传感器，
• 将速度信号变换为电信号、光信号等易测信号。速度传感器法是最常 用的一种方法。多普勒测速仪、磁电速度传感器等。
在读标尺和曲线图时产生的人为误差，便于用 计算机处理。 最简单的数字式传感器是编码器(ADE) 角度数字编码器（码盘）或直线位移编码器（码尺） 原理分类：电触式、电容式、感应式和光电式等
（2）数字式转速传感器
• 在电子计数器采样时间内对转速传感器输出的电脉冲信
号进行计数，利用标准时间控制计数器闸门。当计数器
• 振动是自然界中常见的物理现象，振动试验和监测是研究和解决工程实际技 术问题的重要手段。如机械设备振动、土木结构振动、运输工具振动、武器、 爆炸引起的冲击振动等。
振动测试相关标准
振动测试相关标准一、引言振动测试是评估产品或结构的动态特性和性能的重要手段。
在许多工程领域，如航空航天、机械、土木工程和汽车等，需要进行振动测试以确保产品的可靠性和安全性。
为了统一测试方法和规范，制定了一系列振动测试相关标准。
本文将重点介绍振动测试的频率范围、加速度和位移参数，以及加权处理等方面的标准。
二、振动测试的频率范围频率范围是振动测试的一个重要参数，它决定了测试所涵盖的振动频率范围。
不同的测试标准可能会规定不同的频率范围，以适应不同产品或结构的测试需求。
例如，一些标准可能规定低频范围为1～1000Hz，而另一些标准则可能规定高频范围为1000～5000Hz。
在实际测试中，应根据具体的标准和要求来确定适当的频率范围。
三、振动测试的加速度和位移参数加速度和位移是振动测试中的两个重要参数，它们反映了物体振动的剧烈程度和运动情况。
在制定振动测试相关标准时，通常会规定加速度和位移的测量范围和精度要求。
例如，一些标准可能要求加速度测量范围为0.1～10g（g为重力加速度），位移测量范围为0.01～1mm。
在实际测试中，应根据具体的标准和要求来确定适当的加速度和位移参数。
四、振动测试的加权处理加权处理是振动测试数据处理的一种方法，用于消除不同频率成分对测试结果的影响。
在制定振动测试相关标准时，通常会规定加权处理的方法和参数。
例如，一些标准可能要求采用“滤波器法”进行加权处理，而另一些标准则可能要求采用“谱分析法”。
在实际测试中，应根据具体的标准和要求来确定适当的加权处理方法。
五、结论本文介绍了振动测试相关标准的主要内容，包括振动测试的频率范围、加速度和位移参数以及加权处理等方面。
这些标准是指导实际振动测试的重要依据，有助于确保测试结果的准确性和可靠性。
在实际应用中，应遵循相关标准的要求，选择适当的测试方法和参数，以确保获得可靠的结果。
同时，随着技术的不断发展和新标准的制定，应关注并更新相关标准，以适应新的测试需求和挑战。
航天器微振动地面试验系统及试验方法与流程
航天器微振动地面试验系统及试验方法与流程The development of a space vehicle involves rigorous ground testing to ensure its reliability and safety during space missions. 航天器的发展需要进行严格的地面测试，以确保其在太空任务期间的可靠性和安全性。
One critical aspect of ground testing is the evaluation of micro-vibration, as excessive vibrations can jeopardize the performance of sensitive instruments and components on board the spacecraft. 地面测试的一个关键方面是微振动的评估，因为过大的振动会危及航天器上敏感仪器和部件的性能。
To address this concern, a specialized ground testing system and method for evaluating micro-vibration on spacecraft is essential. 为了解决这一问题，航天器微振动的地面试验系统和方法至关重要。
The design and implementation of a spacecraft micro-vibration ground testing system calls for a comprehensive understanding of the dynamic behavior of the spacecraft and the testing requirements. 航天器微振动地面试验系统的设计和实施需要全面了解航天器的动态行为和测试要求。
正弦振动试验参数 位移和加速度
正弦振动试验参数：位移与加速度的深入探讨正弦振动试验是一种广泛应用于工程领域，特别是机械、电子和航空航天等行业的测试方法。
其主要目的是模拟产品在运输、使用或特定环境条件下可能遇到的振动情况，从而评估产品的可靠性、耐久性和性能稳定性。
在正弦振动试验中，位移和加速度是两个至关重要的参数，它们对于准确模拟实际振动环境和确保试验的有效性起着决定性作用。
首先，我们来探讨位移这一参数。
位移，在振动试验中，通常指的是振动台或试验样品在振动过程中相对于其平衡位置的最大偏移量。
这个参数直接反映了振动的幅度大小，也就是振动的强度。
在实际应用中，位移的大小往往受到试验样品的结构特性、振动台的行程限制以及试验目的等多种因素的影响。
因此，在选择位移参数时，需要综合考虑这些因素，确保所选位移既能充分激发样品的振动响应，又不会对样品或振动台造成损坏。
与位移紧密相关的另一个重要参数是加速度。
在振动试验中，加速度描述了振动台或试验样品振动速度的变化率，即振动的快慢程度。
加速度的大小和方向直接影响了样品所受的动态载荷，从而决定了样品的振动响应和损伤情况。
在实际操作中，加速度的测量通常通过加速度传感器来实现，这些传感器能够准确捕捉振动过程中的加速度变化，并将其转换为电信号进行记录和分析。
值得注意的是，位移和加速度之间存在密切的内在联系。
根据振动理论，位移、速度和加速度是振动信号的三个基本要素，它们之间通过微分和积分关系相互转换。
在正弦振动试验中，位移和加速度的关系可以通过振动方程来描述，这个方程揭示了振动系统中位移、速度和加速度之间的动态平衡关系。
在实际应用中，正确选择和控制位移和加速度参数对于确保正弦振动试验的准确性和有效性至关重要。
如果位移选择过大，可能导致样品或振动台损坏；如果加速度选择过高，可能会引入额外的动态载荷，影响试验结果的准确性。
因此，试验人员需要根据样品的特性、试验目的以及振动台的能力等因素，合理确定位移和加速度参数，确保试验的顺利进行和结果的可靠性。
航空航天领域中的振动测试 课设报告
《航空测试系统》课程设计报告课题：航空航天中的振动测试技术时间：2011年11月2日目录第一章引言第二章振动测试的使用设备第三章振动测试的方法及原理第四章振动测试的分类第五章振动传感器转换原理第六章振动测试的发展与前景第七章参考文献第一章引言一、进行“振动测试”的原因为了确保飞行器能够适应太空环境，在奔赴发射场前，它们都需要经过一系列科学、严格、全面的“体检”。
科技工作者常常采用各种先进的测试手段，模仿飞行器从发射升空到太空飞行的各种环境，通过振动试验、噪声试验、真空热试验、泄复压试验等对其进行详细的“体检”，并对发现的各种问题进行分析与排查。
统揽世界各国的航空航天史，大多数的火箭发射失利，都是由于振动隐患引发了故障，只要能克服这个难题，就能保障火箭顺利升空。
因为航天器发射时，需要巨大的推动力，但同时这巨大的力量也会产生巨大的振动，所谓“地动山摇”也不过如此了。
因此航天器一定要能够经受住巨大的振动，才能保障不发生故障。
为了解决这一问题，人们需要在航天器发射前，对它进行振动测试，看看它是否能够经受的住巨大的振动所带来的破坏。
二、“振动测试”的基本内容对航天器进行振动测试，有两方面需要考虑，这两方面也是航天器成功发射必须经受的两大考验。
一是力学试验，包括几十万个零部件，也包括安装后的整体。
如果航天器不能经受的住极端振动，那么很可能会在升空后出现发热、疲劳等故障。
二是气象试验，太空气象环境和地球上并不一样，可能会极端恶劣复杂，因此航天器必须要经受气象试验。
第二章振动测试的使用设备一、“振动台”简介振动试验是贯穿整个航天器测试始末的，这还需要足够强大的振动仪器。
电动式振动台是目前使用最广泛的一种振动设备。
它的频率范围宽，小型振动台频率范围为0～10kHz，大型振动台频率范围为0～2kHz；动态范围宽，易于实现自动或手动控制；加速度波形良好，适合产生随机波；可得到很大的加速度。
二、振动台基本原理电动式振动台是根据电磁感应原理设计的，当通电导体处在恒定磁场中将受到力的作用，当导体中通以交变电流时将产生振动。
测试系统振动、加速度PPT课件
dt
2
加速度 a dv A 2 cos(t ) A 2 cos(t )
dt
振动位移、振动速度和振动加速度三者的幅值之间的关系与
频率有关。
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振动测量系统
在低频振动场合，加速度的幅值不大，宜选用振动位移测量；
在中频振动场合，宜选择振动速度测量，在高频振动场合，加
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输出与位移(也即与加速度)成近似线性关系的电压，加
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速度方向改变时，输出电压的相位相应地改变180。。
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位移式加速度传感器
电容式加速度传感器
以通过弹簧片支承的质量块作为差动电容器的活动极板， 并利用空气阻尼。
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特点：频率响应范围宽，测量范围大。
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特点
压电式
5～105g
10-4～10-3g
10-2～105g
固有频率较高，用于冲击及 振动测量，大地测量及惯性 导航等
应变式
±0.5～ ±200g
低频响应较好，固有频率低， 适用于低频振动测量
压阻式
±20g～ 105g
灵敏度较高，便于集成化， 耐冲击，易受温度影响
微机电 式
±1g～ ±105g
10-6～10g
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测振传感器
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测振传感器
位移传感器的上限测量频率在理论上是无限的，但实 际上受具体仪器结构和元器件特性、后继放大电路频 响等条件的限制，不能太高。
下限测量频率则受弹性元件的强度和质量块尺寸、重 量等因素的限制，使n不能太小。
2010_航空航天测试系统-高度测量
航空航天测试系统航空航天测试系统航空航天测试系统第1章绪论第2章测试系统的静态特性与数据处理第3章测试系统的动态特性与数据处理第4章压力测量系统第7章流量测量系统第5章振动、加速度与冲击测量系统第6章温度测量第8章转速测量第9章扭矩测量第10章空速管、迎角及总温测量第11章飞行高度及升降速度测量第12章飞行速度测量第13章姿态测量第14章航向测量第15章计算机测试系统第16章电子综合显示系统第17章航空测试系统中的语音系统第18章典型的航天测试系统第11章飞行高度及升降速度测量11.1 测量飞行高度的方法11.2 气压测高的原理和方法11.3 高度偏差的测量11.4 高度变化率(升降速度)的测量第11章飞行高度及升降速度测量11.1 测量飞行高度的方法飞行高度——指飞机的重心在空中距离某一基准平面的垂直距离基准面第11章飞行高度及升降速度测量基准平面11.1 测量飞行高度的方法(1)绝对高度基准平面为实际海平面(2)相对高度基准平面为某一指定参考平面(例如起飞或着陆机场的地平面)(3)真实高度基准平面是包括飞机正下方的地面目标之最高点在内并与地平面平行的平面(4)标准气压高度基准平面是标准(气压)海平面(国际标准局(ISO)规定标准气压海平面处的大气压力为l01.325 kPa)飞行高度测量方法⏹气压测高⏹无线电测高⏹激光测高⏹垂直加速度积分⏹……气压高度表11.1 测量飞行高度的方法第11章飞行高度及升降速度测量——利用无线电波的反射特性来测量飞行高度——通过测量飞机垂直地面运动的线加速度来测量飞行高度——通过测量大气参数来测量飞行高度基准面2000dta dt V h t t y t y ⎰⎰⎰==τc h 21=平台式与捷联式原理：主要构造：①激光发射器；③电源和显示装置。
②激光接收器；计时器电源放大器光电转换器距离显示器Laser激光发射器；激光接收器；射向目标来自目标ct L 21 参考光用途：能迅速而精确地测定目标距离，将距离信息直接输送给火炮系统，大大提高武器的射击精度以及首发命中率。
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航空航天测试系统郑德智第5章振动、加速度与冲击测量系统测振传感器2振动测量系统31加速度测量及传感器3振动量的测量振动量：通常指反映振动的强弱程度的量，亦即指振动位移，振动速度和振动加速度的大小。
这三者之间存在着确定的微分或积分关系。
究竟测量哪个振动量是振动测量中必须考虑的问题之一。
加速度22cos()cos()dv a A t A t dtωωϕωωϕπ==-+=++速度sin()cos()2dx v A t A t dt πωωϕωωϕ==-+=++)cos(ϕω+=t A x 位移振动位移、振动速度和振动加速度三者的幅值之间的关系与频率有关。
在低频振动场合，加速度的幅值不大，宜选用振动位移测量；在中频振动场合，宜选择振动速度测量，在高频振动场合，加（1）正弦测量系统振动量测量通常有以下几种系统：正弦测量系统图⏹正弦测量系统适用于按简谐振动规律的系统。
⏹应用正弦测量系统，除了测量振幅外，有时还要求测量振幅对于激励力的相位差，以及观察振动波形的畸变情况。
（2）动态应变测量系统动态应变测量系统将电阻应变片贴在结构的测振点处，或直接制成应变片式位移计或加速度计，安装在测振点处，将应变片接入电桥，电桥由动态应变仪的振荡器供给稳定的载波电压。
测振时由于振动位移引起电桥失衡而输出一电压，经放大并转换成电流，由表头指示，或由光学示波器、计算机记录。
（3）频谱分析系统模拟量频谱分析系统传感器经微/积分放大器后，进入模拟量频谱分析仪。
模拟式频谱分析仪，由跟踪滤波器或一系列窄带带通滤波器构成，随着滤波器中心频率的变化，信号中的相应频率的谐波分量得以通过，从而可以得到不同频率的谐波分量的幅值或功率的值，由仪表显示或记录；数字频谱分析系统现代振动分析系统大都是数字式分析系统。
将来自传感器的模拟信号经过A/D转换，把模拟信号转换成数字序列信号，然后通过快速傅里叶（FFT）的运算，获得被测系统的频谱。
机械振动参数的估计:单自由度系统固有频率和阻尼的测量1. 自由振动法一个单自由度振动系统，若给予初始冲击（其初速度为dz(0)／dt)或初始位移z 0）,则系统将在阻尼作用下作衰减自由振动。
机械振动参数估计的目的是用以确定被测结构的固有频率、阻尼比、振型等振动模态参数。
◆自由振动法◆共振法2.共振法单自由度系统的受迫振动。
当激振频率接近于系统的固有频率时，振动响应就急剧增大。
位移共振：振动测量系统☐分类：接触式和非接触式☐接触式：按壳体的固定方式分为☐相对式：壳体固定在基座上，测杆和被测对象相联，敏感被测对象相对于基座的振动；☐绝对式：壳体固定在被测对象上，弹簧支撑一个惯性体感受振动，又称为惯性式测振传感器；☐振动测试：对振动位移、振动速度、振动加速度这些振动量的检测，它们反映了振动的强弱程度。
（一）力学模型和运动方程式惯性式位移传感器的输出位移zm 反映被测振动的位移量xm。
/3()1()180n A ωωωφω≥≈≈-⏹位移传感器的上限测量频率在理论上是无限的，但实际上受具体仪器结构和元器件特性、后继放大电路频响等条件的限制，不能太高。
⏹下限测量频率则受弹性元件的强度和质量块尺寸、重量等因素的限制，使不能太小。
n⏹因此位移传感器的频率范围是有限的。
惯性式加速度传感器的响应条件惯性式加速度传感器的质量块相对位移Zm 与被测振动的加速度成正比，因而可用质量块的位移来反映被测振动的加速度大小。
加速度传感器幅频特性的表达式:21/31()20n n A kHzωωωω≤≈=常数，很高，可达1.惯性式加速度传感器的最大优点是它具有零频率持性,理论下限测量频率为零，实际下限测量频率极低。
2.为使ωn 远大于被测振动频率，加速度传感器的尺寸、质量可做得很小（小于1g ），从而对被测对象的附加影响也小。
3.传感器的影响：''t n t t m a a m m m f f m m m =+=+为传感器质量固定在被测对象上的惯性式传感器将作为附加质量使整个系统的振动特性发生变化。
电涡流测振传感器当光程差每变化半个光波波长时，明暗条纹变化一次。
设一个振动周期内，计得干涉条纹变化数为N ，则：42m N X λ⨯=⨯迈克尔逊干涉仪激光测振仪加速度测量1.加速度是表征物体运动本质的一个基本物理量。
2.可以通过测量加速度来测量物体的运动状态。
例如，惯性导航系统就是通过飞行器的加速度来测量它的速度(地速)、位置、已飞过的距离等。
3.可以通过测量加速度来判断运动机械系统所承受的加速度负荷，以便正确设计其机械强度和按照设计指标正确控制其运动加速度，以免机件损坏。
4.对于加速度，常用绝对法测量，即把惯性型测量装置安装在运动体上进行测量。
当质量块受力平衡时，质量块m相对于基座的位移与加速度成正比，故可通过该位移或惯性力来测量加速度。
设传感器基座相对于参考坐标的位移为x b ，质量块m 相对于参考坐标的位移为x ，质量块相对于传感器基座的位移为y ：by x x =-22221[1()][2()]m m n n ny a ωωωξωω=-+解此线性微分方程，可得：如上所述，质量—弹簧—阻尼系统可以把加速度转换成与之成比例的质量块相对于传感器基座的位移;位移式加速度传感器:采用位移传感器检测质量块的相对位移，可构成各种类型的加速度计。
变磁阻式加速度传感器当质量块感受加速度而产生相对位移时，差动变压器就输出与位移(也即与加速度)成近似线性关系的电压，加。
电容式加速度传感器以通过弹簧片支承的质量块作为差动电容器的活动极板，并利用空气阻尼。
霍尔式加速度传感器上下方向的加速度成比例的惯性力梁发生弯曲变形自由端产生与加速度成比例的位移霍尔。
元件输出与加速度成比例的霍尔电势UH⏹测量质量块相对位移的加速度传感器灵敏度较低。
⏹广泛采用基于测量惯性力的加速度传感器⏹电阻应变式、压阻式和压电式加速度传感器。
工作原理:▪敏感质量块感受加速度；▪产生与之成正比的惯性力F＝ma；▪再通过弹性元件把惯性力转变成应变、应力，或通过压电元件把惯性力转变成电荷量；▪测量应变、应力或电荷来间接测量加速度。
应变式加速度传感器等强度弹性悬臂梁固定安装在传感器的基座上，梁的自由端固定一质量块m，在梁的根部附近两面上各贴一个(两个)性能相同的应变片，应变片接成对称差动电桥。
a F ma=当质量块感受加速度而产生惯性力F a 时，在力F a 的作用下，悬臂梁发生弯曲变形，其应变为2266a l l F ma Ebh Ebhε==粘贴在梁两面上的应变片分别感受正(拉)应变和负(压)应变而电阻增加和减小，电桥失去平衡而输出与加速度成正比，即的电压U⏹当壳体连同基座和被测对象一起运动时，惯性质量块相对于壳体或基座产生位移，由此位移产生的弹性力加于压电元件上，在压电元件的两个端面上就产生了极性相反的电荷。
⏹属于惯性式传感器其中k1为弹簧刚度，k2为压电元件的刚度；其中ms为惯性质量，mb 为壳体或其座的质量。
K为等效刚度，M为等效质量。
22221212[1()]()()/()()nnn s b s b s b s bd xdtzxK M k k m m m m K k kM m m m mωωωω=-==++=+=+2为被测振动位移压电式传感器通常不用阻尼元件，且其元件的内部阻尼也很小（ξ<0.02），系统可视为无阻尼系统。
压电元件表面产生的电荷Q为作用在压电元件上的力F 为:压电式加速度计的等效电路a/U Q C 压电元件本身可以等效为电容，因此，加速度计既可以看作一个电压源，也可以看作一个电荷源。
考虑到实际使用的测量电路，等效电路为Ca加速度计电容，Cc电缆分布电容，Ci放大器输入电容压电式加速度传感器测量电路压电传感器的测量系统前置放大器的作用：一是放大压电元件的微弱信号；二是高阻抗输入变为低阻抗输出。
前置放大器的类型：电压放大器电荷放大器１.电压放大器：高输入阻抗的比例放大器im 20U 1(/)Q R ωωω=+a c iQ C C C ++≈电压放大器输出电压与电容C = C a + C i +C c 密切相关，连接电缆的长度与形状变化，会给测量带来不稳定因素，影响传感器的灵敏度。
因此，现在通常采用性能稳定的电荷放大器。
q C a R a C c C i R ie ie y压电传感器电缆电压前置放大器NA0U imA U =⋅２.电荷放大器电荷放大器的输出电压与输入电荷成正比，它是一个具有深度电容负反馈的ff KC C C KqU ++-=)(0KC f >>(C+C f )K 为放大器的开环放大倍数压电式加速度传感器的主要特性灵敏度：质量块质量越大，灵敏度越高；频率响应范围：传感器的固有频率越高，则其可测频率范围越宽，目前可测的最低频率达0.1Hz。
压电式加速度计常用的安装方法：安装状态直接影响可测的频率范围。
一般用粘结法固定的可测频率不超过5kHz。
手持探针法只能用于1Hz以下的近似测量。
用螺栓固定是最好的方法，尤其适用于测冲击波及高频振动。
压电式加速度传感器的结构和安装安装表面激振平台型式测量范围零偏稳定性分辨力特点压电式5～105g10-4～10-3g 10-2～10-5g固有频率较高，用于冲击及振动测量，大地测量及惯性导航等应变式±0.5～±200g低频响应较好，固有频率低，适用于低频振动测量压阻式±20g～105g灵敏度较高，便于集成化，耐冲击，易受温度影响微机电式±1g～±105g10-6～10g10-6～10-3g尺寸小，重量轻，成本低，适用于汽车安全防护，战术武器制导和惯性导航加速度测量方法及其性能特点YXZ 杠杆放大机构梳状叉指驱动器DETF DETF 平板质量块梳状叉指驱动器杠杆放大机构谐振式硅微机械陀螺、加速度计仪器科学与光电工程学院测控系。