振动测试分析技术
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1．传感器 按测振参数分：位移传感器、速度传感器、加速度传感器；
按参考坐标分：相对式传感器、绝对式传感器； 按工作原理分：磁电式、压电式、电阻应变式、电感式、 电容式、光学式； 按传感器与被测物关系分：接触式传感器、非接触式传感器
§ 3.2 振动测试的仪器设备
1．传感器 电涡流(位移)传感器
涡流传感器示意图
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 线性范围
传感器都有一定的线性范围，在线性范围内输出与输入成比 例关系。线性范围愈宽，表明传感器的工作量程愈大。 为了保证测量的精确度，传感器必须在线性区域内工作。 选用时必须考虑被测物理量的变化范围、令其非线性误 差在允许范围以内。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 传感器的响应特性
传感器的响应特性必须在所测频率范围内尽量保持不失真。 但实际传感器的响应总有一迟延，但迟延时间越短越好。 传感器的响应特性对测试结果有直接影响，在选用时，应充分 考虑到被测物理量的变化特点(如稳态、瞬变、随机等)。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 传感器的稳定性
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的安装
§ 3.2 振动测ຫໍສະໝຸດ Baidu的仪器设备
传感器的安装
表3-1测量典型设备时振动传感器的安装法
§ 3.2 振动测试的仪器设备
2 数据采集器频谱分析仪
§ 3.2 振动测试的仪器设备
2 数据采集器频谱分析仪
§ 3.2 振动测试的仪器设备
2 数据采集器频谱分析仪
电涡流位移传感器测量轴振动的示意图
§ 3.2 振动测试的仪器设备
加速度计
力传感器
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 位移（0-100Hz）低频振动，电涡流； 速度（10-1000Hz）机组振动； 加速度（＞1000Hz）冲击振动，齿轮，轴承等。
直接测量参数的选择
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，所以，在低频振动场合，加速度的幅值不大；在 高频振动场合，加速度幅值较大。考虑到三类传感器及其后 续仪器的特性，并根据振动频率范围而推荐选用振动量测量 的范围。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 传感器其它选用原则
传感器在实际测试条件下的工作方式，也是选用传感器时应考 虑的重要因素。因为测量条件不同对传感器要求也不同。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的安装
传感器选型以后，就要选择最好的方法合理的安装。在进 行测试时，对传感器的安装要求是十分严格的，尤其是对 位移和加速度传感器，一般应按照传感器制造厂家介绍的 方法进行安装。值得注意的是，传感器不能在薄金属盖（ 壳）上安装，因为这样安装会产生共振。
传感器的稳定性是经过长期使用以后，其输出特性不发生变 化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。 为了保证稳定性，在选用传感器之前，应对使用环境进行 调查，以选择合适的传感器类型。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 传感器的精确度
传感器精确度表示传感器输出与被测量的对应程度。传感器 能否真实地反映被测量，对整个测试系统具有直接影响。然 而，传感器的精确度也并非愈高愈好，还要考虑到经济性。 传感器精确度愈高，价格越昂贵。应从实际出发来选择。
d t
§ 3.1振动的基础知识
质量块受力产生的受迫振动
图3-1 质量块受力所产生的受迫振动
。
yA si n t ()
振动系统的阻尼比， 振动系统的固有频率，
§ 3.1振动的基础知识
§ 3.1振动的基础知识
基础运动产生的受迫振动
图3-2 单自由度系统在基础受力作用下所产生的受迫振动
§ 3.1振动的基础知识
§ 3.2 振动测试的仪器设备
1．传感器 2．前置放大器
a．将压电传感器的电荷转换成电压； b．电压放大； c．将传感器高输出阻抗转变成低阻抗。
3．信号多路采集、传输、解调、滤波和微积分等设备 4．信号读数、波形显示、绘图、打印等设备 5．信号记录仪 6．信号分析仪 7．激振设备
§ 3.2 振动测试的仪器设备
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择
灵敏度
传感器的灵敏度越高，可以感知越小的变化量，即被测量 稍有微小变化时，传感器即有较大的输出。但灵敏度越高 ，与测量信号无关的外界噪声也容易混入，并且噪声也会 被放大。因此，灵敏度高的传感器往往要求有较大的信噪 比。过高的灵敏度会影响其适用的测量范围。
第3章 振动测试分析技术
§ 3.1振动的基础知识
机械振动：机械振动是指表示机械设备在运动状态下，机 械设备或结构上某观测点的位移量围绕相对基准随时间不 断变化的过程。
§ 3.1振动的基础知识
简谐振动
位移
yAsin(2t )
T
Asin(2ft)
Asin(t)
速度 vdyAcos(2ft)
dt
加速度 ad v 2A sin (2 ft )2y
第3章 振动测试分析技术
目前在诊断技术上应用最多的是机械的振动信号，其原 因是由振动引起的机械故障比重很高，据统计，因振动产生 的机械故障率高达60%，其次是因为振动信号中含有丰富的信 息，很多机械故障都能以振动状态的异常反应出来。
振动信号测试是利用各类传感器把机械的振动响应，如位 移、速度或加速度等参数以电量的方式检测出来，经过测振放 大器放大后送入相应的分析处理仪器。
单自由度系统在基础运动所产生的受迫振动幅频曲线
§ 3.1振动的基础知识
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； ✓ 频率 为周期的倒数。通过频谱分析可以确定主要 频率成分及其幅值大小，从而可以寻找振源，采取措 施； ✓ 相位 利用振动信号的相位信息可以确定共振点、 振型测量、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。
涡流传感器已成系列，测量范围从±0.5mm至±10mm以上，灵敏阈约 为测量范围的0.1%。常用的外径8mm的传感器与工件的安装间隙约 1mm，在±0.5mm范围内有良好的线性，灵敏度为7.87mv/mm，频响范 围为0～12000Hz。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
1．传感器 （1）电涡流(位移)传感器
按参考坐标分：相对式传感器、绝对式传感器； 按工作原理分：磁电式、压电式、电阻应变式、电感式、 电容式、光学式； 按传感器与被测物关系分：接触式传感器、非接触式传感器
§ 3.2 振动测试的仪器设备
1．传感器 电涡流(位移)传感器
涡流传感器示意图
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 线性范围
传感器都有一定的线性范围，在线性范围内输出与输入成比 例关系。线性范围愈宽，表明传感器的工作量程愈大。 为了保证测量的精确度，传感器必须在线性区域内工作。 选用时必须考虑被测物理量的变化范围、令其非线性误 差在允许范围以内。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 传感器的响应特性
传感器的响应特性必须在所测频率范围内尽量保持不失真。 但实际传感器的响应总有一迟延，但迟延时间越短越好。 传感器的响应特性对测试结果有直接影响，在选用时，应充分 考虑到被测物理量的变化特点(如稳态、瞬变、随机等)。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 传感器的稳定性
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的安装
§ 3.2 振动测ຫໍສະໝຸດ Baidu的仪器设备
传感器的安装
表3-1测量典型设备时振动传感器的安装法
§ 3.2 振动测试的仪器设备
2 数据采集器频谱分析仪
§ 3.2 振动测试的仪器设备
2 数据采集器频谱分析仪
§ 3.2 振动测试的仪器设备
2 数据采集器频谱分析仪
电涡流位移传感器测量轴振动的示意图
§ 3.2 振动测试的仪器设备
加速度计
力传感器
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 位移（0-100Hz）低频振动，电涡流； 速度（10-1000Hz）机组振动； 加速度（＞1000Hz）冲击振动，齿轮，轴承等。
直接测量参数的选择
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，所以，在低频振动场合，加速度的幅值不大；在 高频振动场合，加速度幅值较大。考虑到三类传感器及其后 续仪器的特性，并根据振动频率范围而推荐选用振动量测量 的范围。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 传感器其它选用原则
传感器在实际测试条件下的工作方式，也是选用传感器时应考 虑的重要因素。因为测量条件不同对传感器要求也不同。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的安装
传感器选型以后，就要选择最好的方法合理的安装。在进 行测试时，对传感器的安装要求是十分严格的，尤其是对 位移和加速度传感器，一般应按照传感器制造厂家介绍的 方法进行安装。值得注意的是，传感器不能在薄金属盖（ 壳）上安装，因为这样安装会产生共振。
传感器的稳定性是经过长期使用以后，其输出特性不发生变 化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。 为了保证稳定性，在选用传感器之前，应对使用环境进行 调查，以选择合适的传感器类型。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 传感器的精确度
传感器精确度表示传感器输出与被测量的对应程度。传感器 能否真实地反映被测量，对整个测试系统具有直接影响。然 而，传感器的精确度也并非愈高愈好，还要考虑到经济性。 传感器精确度愈高，价格越昂贵。应从实际出发来选择。
d t
§ 3.1振动的基础知识
质量块受力产生的受迫振动
图3-1 质量块受力所产生的受迫振动
。
yA si n t ()
振动系统的阻尼比， 振动系统的固有频率，
§ 3.1振动的基础知识
§ 3.1振动的基础知识
基础运动产生的受迫振动
图3-2 单自由度系统在基础受力作用下所产生的受迫振动
§ 3.1振动的基础知识
§ 3.2 振动测试的仪器设备
1．传感器 2．前置放大器
a．将压电传感器的电荷转换成电压； b．电压放大； c．将传感器高输出阻抗转变成低阻抗。
3．信号多路采集、传输、解调、滤波和微积分等设备 4．信号读数、波形显示、绘图、打印等设备 5．信号记录仪 6．信号分析仪 7．激振设备
§ 3.2 振动测试的仪器设备
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择
灵敏度
传感器的灵敏度越高，可以感知越小的变化量，即被测量 稍有微小变化时，传感器即有较大的输出。但灵敏度越高 ，与测量信号无关的外界噪声也容易混入，并且噪声也会 被放大。因此，灵敏度高的传感器往往要求有较大的信噪 比。过高的灵敏度会影响其适用的测量范围。
第3章 振动测试分析技术
§ 3.1振动的基础知识
机械振动：机械振动是指表示机械设备在运动状态下，机 械设备或结构上某观测点的位移量围绕相对基准随时间不 断变化的过程。
§ 3.1振动的基础知识
简谐振动
位移
yAsin(2t )
T
Asin(2ft)
Asin(t)
速度 vdyAcos(2ft)
dt
加速度 ad v 2A sin (2 ft )2y
第3章 振动测试分析技术
目前在诊断技术上应用最多的是机械的振动信号，其原 因是由振动引起的机械故障比重很高，据统计，因振动产生 的机械故障率高达60%，其次是因为振动信号中含有丰富的信 息，很多机械故障都能以振动状态的异常反应出来。
振动信号测试是利用各类传感器把机械的振动响应，如位 移、速度或加速度等参数以电量的方式检测出来，经过测振放 大器放大后送入相应的分析处理仪器。
单自由度系统在基础运动所产生的受迫振动幅频曲线
§ 3.1振动的基础知识
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； ✓ 频率 为周期的倒数。通过频谱分析可以确定主要 频率成分及其幅值大小，从而可以寻找振源，采取措 施； ✓ 相位 利用振动信号的相位信息可以确定共振点、 振型测量、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。
涡流传感器已成系列，测量范围从±0.5mm至±10mm以上，灵敏阈约 为测量范围的0.1%。常用的外径8mm的传感器与工件的安装间隙约 1mm，在±0.5mm范围内有良好的线性，灵敏度为7.87mv/mm，频响范 围为0～12000Hz。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
1．传感器 （1）电涡流(位移)传感器