振动测试技术基础培训
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°。
内科大安全环境监测技术教案第7章 振动检测
【课堂教学小结】3分钟）1、振动与噪音本质上相同，只是频率和传播介质不同。
2、我们所学振动检测，重点掌握环境振动的检测，适合我们矿业的作业场所。
参考位置等优点，由于它的脉冲响应优异，更适合于冲击的测量。
CI=史=2力V=Q时)2Adt4)拾振器的充分利用一般情况尽量用同参数相应的传感器进行测量，也可用电学微积分原理进行测量，但测量误差较大。
7.4拾振器7.4.1 压电式加速度计1.1.1 工作原理(1)组成：压电晶体、弹簧元件、外壳、引线。
(2)原理：(图示说明)2)特点体积小、灵敏度高、测量频率宽。
3)主要参数(1)灵敏度:输出量的变化与输入量变化的比值(2)安装方法与上限频率(3)前置放大器与下限频率(4)横向灵敏度(5)动态范围(6)环境影响程度1.1.2 磁电式速度计1)结构原理(1)组成：线圈、磁钢、顶杠、弹簧片、附件。
(2)原理：切割磁力线产生感生电动势(图示说明)。
2)特点a.只能测量质点振动b.可以做成相对和绝对两种(约20分钟) (约20分钟)c.输出幅度大d.输出阻抗低e.体积较压电式大1.1.3 拾振器的合理选择1）自振频率和工作频率的选择2）灵敏度的选择3）测量范围的选择4）测量内容的选择（本节无作业）【课堂教学小结】（3分钟）1、振动测量主要是根据振动类型正确选择拾振器;2、合理布置拾振器；3、准确分析测量结果。
（约12分钟）举例课程名称：安全环境监测技术7∙6测振仪的校准与标定1）标定内容X⑴拾振器灵敏度标定在振动台上进行，fW200Hz,a≤10g灵敏度Sv=U∕Xa=4π2f2A A为振幅读书；U为输出电压；f为频率（2）实验室条件下的二次标定2）频率特性的标定（1）频率响应：测频带（带宽）⑵谐振频率7.7振动允许标准（约20分钟）D人体允许振动标准（246页）人体可以通过各种感受器接收振动的信息，并通过大脑对振动作出相应的反应和判断。
根据振动对人影响的程度，可以建立振动的评价标准。
《振动分析基础》课件
车辆的振动分析
总结词
车辆的振动分析是研究车辆动态特性和提高乘坐舒适性的重要手段，主要关注车辆的平顺性和稳定性 。
详细描述
通过对车辆进行振动测试和分析，可以评估车辆在不同路况下的平顺性和稳定性，优化车辆悬挂系统 和轮胎设计，提高车辆的乘坐舒适性和行驶安全性。同时，还可以研究车辆的动态特性，为车辆的主 动和半主动控制提供依据。
05
振动分析案例研究
机械设备的振动分析
总结词
机械设备的振动分析是振动分析中应用最广泛的一类，通过对机械设备振动特 性的研究，可以预测和解决设备运行中的问题，提高设备稳定性和可靠性。
详细描述
机械设备的振动分析主要研究设备的振动特性、振动源、传递路径和振动对设 备性能的影响。通过测量和分析设备的振动数据，可以识别出设备的故障模式 、预测设备寿命，优化设备设计和改进设备维护策略。
振动分析的重要性
振动分析在工程领域中具有重要意义 ，如机械设备的故障诊断、结构安全 评估、噪声控制等。
VS
通过振动分析，可以深入了解物体的 动态特性，为优化设计、提高产品质 量和可靠性提供依据。
振动分析的应用领域
机械制造
振动分析用于检测机械设备的 工作状态，预防故障发生，提
高生产效率。
航空航天
振动分析用于评估飞行器的结 构安全性，优化设计，降低噪 音和振动对乘客的影响。
THANKS
感谢观看
混合控制技术
混合控制技术是指结合主动和被动控制技术的优点，以提高减振效果的 控制技术。
混合控制技术可以同时使用主动和被动元件，通过主动元件提供反向振 动来抵消原始振动，同时利用被动元件提供额外的阻尼和隔振效果。
混合控制技术可以综合主动和被动控制技术的优点，提高减振效果，但 需要设计合理的控制系统和元件参数，成本也相对较高。
《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。
3-振动测试分析技术
相对轴位移
§ 3.3振动测试方案
3 测试位置（监测点）
相对轴膨胀
§ 3.3 振动测试方案
4 测试周期：
定期、随机、巡检、在线监测，企业的要求， 国家的规定，分析的需要等。
§ 3.3 振动测试方案
5 振动评定标准：
• 绝对法
根据相应的国际标准、国家标准、行业标准等， 如： ISO， GB， API 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
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。
轴承上
75
50
轴上(靠近 轴承)
150
100
3000 25 50
3600 ≥6000
21
12
44
20
§ 3.2 振动测试方案
5 振动评定标准：
绝对法
在制定上述振动标准时，假设： 机组振动为单一频率的正弦波振动； 轴承振动和转子振动基本上有一固定的比
值，因此可利用轴承振动代表转子振动； 轴承座在垂直、水平方向上的刚度基本上
§ 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。
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。
振动测试技术
拱桥振动测试姓名：刘*学号：*******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。
振动试验及振动试验设备培训
软件：包括操作系统、 应用软件等
操作：通过人机界面 进行参数设置和操作
安全：具有过载保护、 故障报警等功能
作用：测量振 动信号，并将 信号转换为电
信号
类型：加速度 传感器、速度 传感器、位移
传感器等
工作原理：利 用压电效应、 磁电效应等物 理现象进行信
号转换
应用：振动试 验设备、地震 监测、汽车安
振动试验通常包括正弦振动、随机振动、冲击振动等类型。 振动试验设备包括振动台、振动传感器、数据采集系统等。
振动试验的目的是验证产品在振动环境下的性能和可靠性，提高产品的质量和安全性。
验证产品或结构的抗振性能 发现潜在的设计缺陷或制造问题 优化产品设计和制造工艺 提高产品的可靠性和耐用性
机械振动试验：模拟机械振动环境，如汽车、飞机等 电磁振动试验：模拟电磁振动环境，如电力设备、电子设备等 声波振动试验：模拟声波振动环境，如音响设备、声学设备等 热振动试验：模拟热振动环境，如高温、低温等 复合振动试验：模拟多种振动环境同时作用，如汽车、飞机等复杂环境
机械设备领域：用于模拟使用过程中的振动环 境，评估设备的可靠性和性能
智能化：利用人工 智能技术进行数据 分析和预测
自动化：实现振动 试验的自动化操作 和监控
集成化：将振动试 验与其他测试技术 相结合，提高测试 效率和准确性
绿色化：采用环保 材料和节能技术， 降低振动试验对环 境的影响
汇报人：
国际标准： ISO 108161:2006
国家标准： GB/T 108162006
行业标准： JB/T 108162006
企业标准： Q/ZB 108162006
试验方法： GB/T 108162006
试验设备： GB/T 108162006
振动检测分析基本概念知识
10/07/1998 1:32:32
14/08/1998 1:23:53
11/09/1998 1:25:20
mm/s
rms
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
Velocity
其意义是…..?
如何用于评价机器状态
振动的标准 IRD.Machanalysis 通用旋转机械 振动位移和速度 标准
如何用于评价机器状态
10 Hz = 600 RPM
FFT
10 Hz
一个更复杂的频谱
Rub
Imbalance
FFT
10 Hz
80 Hz
600 CPM
4,800 CPM
使用特殊的计算方法指示在频谱中的位置 – 叫做 “激励频率”.
激励频率
分辨率 高分辨率 低分辨率
加窗
记录振动信号 段. 段的边缘必须平滑，避免 频谱泄漏.
工厂维修的作用
事后维修
也叫“故障维修” 常见的方式 (即使在今天) 可接受的运行成本
二次损害 (10X$) 高停产时间 高备件库存 安全考虑
预防维修
在故障前维修 (也叫 “计划维修”, “历史维修”, “基于日期维修”) 今天大部分工厂中常用的维修方式 假定所有机器到时失效 在失效前进行维修 停机 但是，机器什么时候失效?
缺点 机器仍然早期失效 完全良好的机器被 “维修” 停机大修常引入问题 不必要的停机时间
预防维修
预测维修
“如果机器没有问题, 不要维修!” (也叫 “基于状态的维修”) 预测机器什么时候将失效 安排在最方便的时候修理 判断 “危险” 进行 “状态监测” 确定健康状态 预测失效 合理行动 优点: 无停机时间 无意外失效 无二次损坏 计划所有维修
振动分析师培训课件
振动分析师培训课件Contents目录•振动分析概述•振动分析基础知识•振动分析技术•振动分析案例•振动分析软件与工具•振动分析师的职业发展与认证01定义高效的运行。
目的振动分析的定义和目的振动信号的测量振动信号的分析振动模型的建立振动预测和控制01020304通过传感器测量振动信号，如加速度、速度和位移等。
对测量得到的振动信号进行分析，包括时域分析和频域分析。
根据实际系统的结构和动力学特性，建立振动模型，如线性模型和非线性模型。
基于建立的模型和实际测量得到的信号，预测和控制系统的振动性能。
02振动系统的分类线性系统是指其输出响应与输入激励成正比的系统，如弹簧-质量-阻尼器系统。
非线性系统是指其输出响应与输入激励不成正比的系统，如摩擦力、磁滞等。
时变系统是指系统的参数随时间变化的系统，如受温度影响的弹性模量。
随机系统是指其输出响应具有随机性质的系统，如地震、海浪等。
线性系统非线性系统时变系统随机系统时域分析频域分析时频分析特征提取振动信号的描述和分析方法时频分析是同时考虑时间和频率特性的分析方法，如短时傅里叶变换、小波变换等。
特征提取是从振动信号中提取出能够反映系统特性的参数或指标的方法，如频率、幅值、相位等。
传感器数据采集器是用来采集和记录振动信号的设备，如示波器、数据采集卡等。
数据采集器激振器抗干扰技术是用来减小测量误差和干扰的影响，如信号调理、滤波等。
抗干扰技术振动测试设备与测量技术03通过时域波形图，可以观察到振动信号随时间的变化情况，了解振动的幅值和趋势。
时域波形图峰值检测平均值计算峰值检测是时域分析中的重要手段，通过检测信号中的峰值，可以了解振动信号的最大值和最小值。
平均值计算是评估振动信号总体“平均”水平的重要方法，通常用于评估设备的平均运行状态。
030201频谱分析障和异常。
频谱图频率成分的信号。
滤波器设计模态振型通过模态分析，可以识别出结构的模态类型和模态参数，为结构的动态特性和稳定性分析提供依据。
01-振动测试技术概述
7
1638 年 Galileo 在其名著《两门新科学 的对话》中明确弦线振动频率与其长度、 密度和张力的关系。 1687 年 Newton 考察了单摆在有阻尼介 质中的运动。
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8
从现代观点考虑，弦线振动是无穷多 自由度连续系统的振动，单摆摆动是单自 由度离散系统的振动，振幅较小时可认为 是线性的。单摆振动比较简单，而弦线振 动则成为 18 世纪振动力学研究的中心问题 之一。
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9
振动力学的经典线性理论比较集中地 汇集在两部力学名著之中，一是 Ra》。
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10
非线性振动 对非线性振动现象的观察可以追溯到1673年 Huygens对摆的研究，摆的大幅振动不具有等时 性。 1749 年 Euler 研究的压杆失稳涉及平衡点的 分岔，也是非线性系统的典型特征。 Poincaré 为非线性问题的研究开辟了一个全 新的方向—定性理论。在1881-1886年Poincaré 讨 论了二阶系统奇点的分类，提出了极限环的概念， 定义了奇点和极限环的指数；1885年研究了分岔 问题。
x x x
，进而求出
激振力 F。是为载荷识别问题，结构动力学 第二类反问题。可以解决结构系统外界干 扰力的振动水平和规律，为进一步的控制 振动提供条件。
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33
（4）振动测试与分析的另一任务是对 机械设备及结构系统进行状态监测和故障 诊断。 机械设备及结构系统在工作过程中出 现不正常情况或存在故障时，往往引起系 统振动情况的变化。反过来，通过对设备 工作状态下的振动与噪声的测试分析，可 确定设备或系统是否正常。
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汽机振动培训资料
汽机振动培训资料汽机振动是指汽轮机、柴油机或其他内燃机在运行过程中产生的振动现象。
振动的发生主要是由于机械部件的不平衡、偏心、不对中和松动等问题引起的。
振动不仅会对机械设备本身造成损害，还会对整个系统的稳定运行产生不利影响。
因此，进行汽机振动培训是非常重要的。
首先，汽机振动培训应重点介绍振动的原因和分类。
振动的分类很多，可以按照振动的方向（横向、纵向、径向振动）、频率（低频、中频、高频振动）、类型（自由振动、强迫振动）等进行分类。
了解振动的原因和分类可以帮助人们更好地分析和解决振动问题。
其次，汽机振动培训应着重讲解振动的危害和影响。
振动会导致设备结构的疲劳破坏、轴承的磨损和损坏、密封件的泄漏等问题。
振动还会引起设备噪音、不平衡的工作状态和能效下降。
所以，我们务必要认识到振动给设备运行带来的危害和影响，及时采取措施进行振动的监测和控制。
第三，汽机振动培训应明确振动监测和诊断的方法与技术。
现代科学技术的进步为我们提供了许多先进的振动监测和诊断方法，例如：振动传感器的应用、频谱分析技术、时域分析技术和功率谱分析技术等。
这些方法和技术的运用可以帮助我们实时监测振动情况，及时判断设备是否存在问题，进而采取相应的措施进行维修和保养。
最后，汽机振动培训应介绍振动控制和预防的方法。
振动控制可以通过平衡、对中和固定松动部件等方法实现。
预防振动则需要进行设备定期维护保养、改善工作条件、提高设备的制造质量等工作。
只有将振动控制和预防措施相结合，才能有效降低设备振动风险，保证设备的正常运行。
总结起来，汽机振动培训是非常重要且必要的。
通过振动培训，我们可以了解振动的原因和分类，认识到振动给设备运行带来的危害和影响，掌握振动监测和诊断的方法与技术，以及学习振动控制和预防的方法。
只有通过培训，我们才能提高振动问题解决的能力，确保设备的正常运行和安全运行。
《振动测量原理》PPT模板课件
(1)机械阻抗与机械导纳 机械阻抗与机械导纳的一般定义为:
机械阻抗 机械导纳
(Z)=
激励 响应
(F ) (R)
（5.23）
(M)= 响应 ( F ) = 1 (5.24)
激励 ( R )
Z
机械系统的激励一般是力，系统的响应
可用位移、速度和加速度来表达，故机械阻抗 和机械导纳又各有三种形式。位移阻抗又称为 动刚度，位移导纳称为动柔度，速度阻抗称 为机械阻抗，速度导纳简称导纳，加速度阻 抗又称为视在质量，加速度导纳又称为机械 惯性。
aarc1t2g( // nn)2
(5.10)
其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图5.7和
图5.5所示。
从图5.4~图5.7可以看出： ① 测振仪在不同工作状态下，其有效工作区域是不
相同的。 在位移计状态下，其工作条件为>>1，即工
作在过谐振区。 对于加速度计来说，其工作条件为<<1，即
工作在亚谐振区。 对于速度计来说，则要求其工作在=1，即谐
设载体的运作为谐振动，即:
则式（5.3）可写成:
z1(t)z1msint,
m dd 2z20t1 cdd0z1 tk0z1 m 2z1msin t（5.4）
考虑这样几种情形下的响应特性：
(1)z01相对于载体的振动位移z1 ，此时相当于
测振仪处于位移计工作状态下。此时幅频特性 和相频特性分别为:
Adzz01m m 1[1(/(n)2/] 2n)2 (2/ n)2 （5.5）
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。
CSI振动测量和故障分析的初级培训
CSI振动测量和故障分析的初级培训2010年12月21日摘要(summary)：主要讲述了振动的基本原理。
机械振动的原因。
振动的三要素。
通常分析的频谱图。
频谱分析的一些术语。
机械故障频率特征。
实施振动诊断的步骤。
振动诊断三部曲。
CSI2130机械状态分析仪的应用。
用PEAKVUE技术检测应力波。
SST技术的应用。
故障诊断实例分析。
关键词(Key Words)：PEAKVUE技术、SST技术、振动诊断。
第一讲振动分析的基本原理振动的基本原理惯性力阻尼力弹性力干扰力1、基本概念1）振动的概念：振动是一种特殊的力学运动形式，它是指质点或机械动力系统在某一稳定平衡位置随时间变化所做的一种往复式运动。
振动的分类，四种振动形式：简谐振动：运动量随时间按谐和函数的形式变化周期振动：运动量变化经过一个固定的时间间隔不断重复非周期振动：振动量变化随时间不呈现重复性随机振动：任一给定时刻的运动量不能预先确定2）简谐振动与复合振动旋转机械最基本的振动形式是简谐振动两个以上频率不相同的简谐振动合成在一起，便形成一个复合振动，反过来，任何周期振动又都可以分解成若干个简谐振动。
付里叶变换是进行这种分解的有效工具。
3）振动位移、速度和加速度振幅的量度简谐振动位移的大小，用振幅Ap表示，即最大位移到平衡位置之间的距离，也称作单峰值；振动的波峰与波谷之间的垂直距离称作为峰峰值，表示为Ap-p；4）振动速度测量：ISO标准规定，振动速度的均方根值，即有效值为“振动烈度”，作为衡量振动强度的一个标准，我们平时测振动速度就是测这个值5）旋转机械相位的物理意义和测量2 机械振动的原因⏹设计制造缺陷⏹安装或维护不当⏹操作流程有误⏹设备存在故障3 振动的基础知识1）振动的三要素⏹幅值⏹频率⏹相位2）通常分析的频谱图⏹频谱分析⏹时域波形分析⏹瀑布图分析⏹瞬态分析3）频谱分析的一些术语⏹转送1倍频⏹转送2倍频⏹转送3倍频⏹谐波⏹叶轮通过频率⏹齿轮啮合频率⏹轴承故障频率⏹皮带故障频率⏹同步频率与非同步频率⏹次同步频率4、测量单位及检测类型位移（Pk-Pk）：适合于低频范围速度（Rms, Pk）：适合于中频段加速度（ Pk ）：适合于高频段5 机械故障频率特征如不平衡频率特征，不对中频率特征，磨擦频率特征，松动频率特征，共振频率特征，油膜激振频率特征等等。
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1) 工作原理
金属应变片的电阻R为 Rl/A
上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数
dR d l ldA ld
A A2 A
代入 Rl/A
dRRdl lRdAARd
有
dRdldAd
R l A
金属丝： Ar2
dRdl2drd Rl r
金属丝体积不变：
drdl
r
l
有： dR2 d
R
金属丝应变片：
测试技术基础
目录
• 主要介绍工业中常见物理量(振动、噪声、压力、 应变、温度等）的传感器测量原理、测试系统原理
。 和基本信号分析方法
测 试 技 术 基 本 概 念
测 试 系 统 基 础
传 感 器 技 术 基 础
数 据 采 集 分 析 仪
数 字 信 号 处 理 基 础
常 见 的 信 号 分 析 方 法
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: 磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感
应电动势的一种转换器。
感应线圈的感应电动势e为 eWddt
磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有 关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。
• 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
光电转速传感器
光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光 能量，并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于一 些物质的光电效应。
内光电效应
半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对,使其 导电性能增强,光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻 率发生变化的现象,称为内光电效应 。
传感器指标与选用原则
7 现场安装
在一些特殊场合，传感器的安装收到限 制，必须考虑实际情况选择合适的安装 方式。
数据采集分析仪
• 熟悉动态信号的基本概念 • 了解数据采集分析仪构成 • 了解各部分作用 • 熟悉仪器的技术指标
测试信号数字化处理的基本步骤
对象
物理信号
传 感 器
电信号
信 号 调 理
电信号
A/D 转换
数字信号
• 发电型传感器，如压电传感器、磁电式传感器由 于其原理是自发电型传感器，因此不需要外供电， 传感器输出经过放大器后直接输入采集系统；
• 非自发电型传感器，例如：应变计、电阻或电容 式传感器，以及各种桥式传感器、电涡流传感器、 ICP加速度传感器等，这种传感器在接入采集系统 之前需要采集系统的信号适调器提供电源（电压或 电流）。
4.应变片粘贴:在应变片基底上挤一小滴502胶水， 轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。
5.焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。 6.用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织。
7.应变片保护：用704硅橡胶覆于应变片上，防止 受潮。
3) 应变片测量电路
R1
R2
E
V
R4 R3
V R2R4R1R3 E (R1R4)(R2R3)
4 稳定性
稳定性是表示传感器经过长期 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。
5 精确度
传感器的精确度是表示传感器 的输出与被测量的对应程度。
6 测量方式
传感器工作方式，也是选择传感器时应考 虑的重要因素。例如，接触与非接触测量、破 坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等。
测试系统是执行测试任务的传感器、仪器 和设备的总称。
简单测试系统(光电池)
V
复杂测试系统(轴承缺陷检测)
加速度计 带通滤波器 包络检波器
测试系统分类
• 静态测试系统
• 顾名思义，被测物理量在测试过程中，量值基本不发生变化，在任 何时候采集一组数据得到的数值都是相同的。例如1节电池的电压 为1.5V，在测试过程中始终是1.5V.
混滤波器+A/D采样+DSP处理器+计算机 DH5907A 桥梁模态测试系 统。 • 在线监测系统：传感器+信号适调器+电压放大器+抗混滤波器+A/D 采样+DSP处理器+工控机+服务器。DH5971 DH5926
传感器与测试系统之间的连接方式
• 不同类型的传感器与数据采集器之间的连接 方式不同：
• 灵敏度过高引起的干扰问题； • 量程范围。、 • 交叉灵敏度问题。
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。
离散值，使之成为采样信号x(nTs)的过程．
量化――把采样信号经过舍入变为只有有限个有 效数字的数，这一过程称为量化．
编码――将经过量化的值变为二进制数字的过程。
6.3 采样定理
采样是将采样脉冲序列p(t)与信号x(t)相 乘，取离散点x(nt)的值的过程。
• 手持式仪器：还有一些系统将信号适调器+电压放大器++抗混滤波 器+A/D采样+DSP处理器+数据通讯+计算显示+应用分析软件集中在 一个系统中，无需外接计算机。
• 如手持式仪器DH5901\DH5903\DH5904\DH5925等； • 集成度更高的动态测试系统：传感器+信号适调器+电压放大器+抗
传感器技术基础
传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成 另一种信息的装置。
物理量
电量
目前，传感器转换后的信号大多为电信号。 因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信 号转换成电信号的装置。
传感器技术
传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是 感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对 敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪 器接入。
显
计
示
算
机
数采仪器组成
• 静态测试仪组成：信号调理器+电压放大器+低通滤波 器+A/D采样+数据通讯+计算机（采样控制软件）
• 动态测试分析仪组成：信号调理器+电压放大器+抗混 滤波器+A/D采样+ +DSP处理器+数据通讯+计算机（采 样控制+信号分析软件）
DH动态信号测试分析系统
• 便携式动态信号分析仪：将信号适调器+电压放大器++抗混滤波器 +A/D采样+DSP处理器集中在一个采集系统中，外接计算机进行数 据存储、处理和显示。例如DH5920等便携式动态信号分析仪；
对金属材料，导电率不变：
dR(12)
R
应变计
金属应变计
电阻应变片的选择、粘贴技术
1.目测电阻应变片有无折痕.断丝等 缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。
2.用数字万用表测量应变片电阻值大 小。同一电桥中各应变片之间阻值 相差不得大于0.5欧姆.
3.试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用 酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。
d V
传感器技术---传感器种类
d V
• 自发电型:直接由被测对象输入能量使其工作.磁电 速度传感器、压电加速度计、热电偶温度计.
• 非自发电型:从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化.例如:电阻应变片.桥式传感器等
传感器技术—传感器分类
• 传感器根据被测物量的不同分为：温度传感器、压力传感器、 力传感器、应变计、振动传感器（位移传感器、速度传感器、 加速度传感器）、转速传感器以及噪声传感器等；
B•S•cos ddt(B,Rm,)
磁电式速度传感器
线速度型
• DH610传感器
角速度型
测速电机
磁电速度传感器应用
• 桥梁等大型结构的动特 性测试，模态试验； • 旋转机械低转速设备的 振动测试。
压
力传感器
电
式
传
感
器
加速度计
加速度传感器安装方式
压电式传感器 应用
模态试验
旋转机械故障诊断 DH186 DH187等
• 如DH3818 DH3815N 桥梁荷载试验
• 动态测试系统
• 当被测物理量的幅值变化很大，很快时，必须采用与之相对应的动 态测试系统，方能得到真实有效的信号。
测试系统组成
• 一般说来，测试系 •传感器（耳朵、眼睛、皮肤等）将被 统由传感器、中间 测物理量(如噪声,温度、振动等) 检出并 变换装置和显示记 转换为电量，中间变换装置对接收到的
电信号用硬件电路进行分析处理或经
录装置三部分组成。
A/D变换后用软件进行信号分析，显示 记录装置则测量结果分析处理后显示出
来，提供给观察者去做判断分析。
传感器基础---被测物理量
• 应力应变：
• 材料或构件在单位截面上所承受的垂 直作用力称为应力。
• 在外力作用下，单位长度材料的伸长 量或缩短量，称为应变量。
• 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