一、振动参数及结构特性参数测量..
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、读数显微镜
内读数 类型 外读数 0.05mm(min) 0.01mm(min)
静止时 振动时
d
x
当读数显微镜的放大倍数为k时，振动幅值为
A
x 2k
测量过程：
在振动物体上贴一反光线或细砂纸，并用灯照亮，当结构静 止时，调整显微镜位置，以清晰的看到许多亮点，当结构振 动时，由于视觉的暂留效果，这些亮点就成为许多直线。 特点： 测量的是绝对位移
简谐振动位移幅值的测量
3、 激光位移传感器
一般激光位移计包含一发光组件及一位置传感器（PSD)，利用入射及 反射光间三角函数的关系来得到待测位移的。半导体激光的光源经过 透镜将光束聚焦在待测物体上，待测物反射光经接收透镜聚焦于位置 传感器上形成一光点，此光点位置随待测物位置改变而改变。 感测头有两种，镜面反射式与散光式。一般镜面反射式用于反光良 好或量测距离较近的待测物上，因为这种情况下入射角与反射角相 等。散射式则用于距离较远或较粗燥的量测面上。 传统的PSD是测量投射到光点的位置，取其中心点为测量点，但由于 光点的亮度分布并不是均匀的，取中心点的演算结果与实际位移误 差较大，因此，现在新型的CCD传感器采用光点中最亮的点为测量点， 其测量精度较传统的PSD要高。
振动理论
第一部分
振动参数及结构特性参数测量
振动幅值的测量
位移幅值
速度幅值 加速度幅值 力的幅值
机械法
光测法
电测法
简谐振动位移幅值的测量
1、测幅尺
C
是在一小块白色金属片上，画上带 有刻度的三角形制成。使用时，将 o 三角形按直角短边平行于振动方向 粘帖在振动物体上，当振动频率较 快时，标尺上的三角形因视觉暂留 2A 效果看起来形成上下两个灰色三角 形，其重叠部分是一个白色三角形。
振动物体
2、李莎育图形法
传 感 器
放大器
X
y
信号发生器
1800
振动物体
fx f y
00 90 0
简谐振动频率测量
3、图形法
传 感 器
放大器
示波器
记忆示波器
振动物体
传 感 器
放大器
记录仪
记录仪
振动物体
信号发生器
复杂振动频率测量
频谱分析法
传 感 器
分析仪的设置
频率范围
输入量程与输入耦合方式 窗函数
b
l
o
B
x
简谐振动位移幅值的测量
1、测幅尺
振动幅值与测幅尺 尺寸之间的关系
x A b 2l
2A
o
x
使用限制
1、频率不能太低 f＞10Hz 2、振幅不能太小，A ＞0.1mm 3、上限受测幅尺尺寸限制 4、单一方向
应用：机械式和电动式振动台，振动筛等。 特点：方便、简单、精度较差。
简谐振动位移幅值的测量
6、固有频率和阻尼比测量
阻尼比：测出图中 Ai 和 Ai+m 幅值,求减幅系数 由于
ti时刻，Ai xo e0tn ti m时刻，Ai m x0e0 (t mTd )
2 m 1 2
m T i 则 A e im
A
0 d
对数减幅
ln m0Td
简谐振动位移幅值的测量
4、电涡流位移传感器
已知灵敏度 如 S 5000mv / mm 则振动位移为 d u S
积分或微分
传 感 器
前置放大器
u
测振仪
振动物体
5、速度传感器 6、加速度传感器
传 感 器
放大器
u
频率计
振动物体
测量放大器
简谐振动频率测量
1、频率计（直读法）
传 感 器
放大器
频率计
1）初位移法：加一力或一力偶，使系统产生初位移或初始转角
后，突然卸力（一阶固有频率测量）
2）敲击法：用力锤或其它施力工具（注意频率范围、敲击点）
4、响应
以单自由度系统为例
x(t ) x0e0t sin(d t )
结构固有特性参数测量-自由衰减法
5、时间历程
Ai
Ai m
Td
结构固有特性参数测量-自由衰减法
当 1时，有
A 1 ln i 2 m Ai m
固有频率
f0
0 d 1 2 2 1 2 Td 1 2
结构固有特性参数测量-共振法
1、原理与方法
通过激振器给结构施加一简谐激振力，使其产生强迫振动，然后 连续改变激振力的频率，当激励频率与结构固有频率相近时，结构 即产生共振（幅值出现极值），逐步调节激励频率，同时测量各频 率点的振动幅值，绘出幅频特性曲线，曲线上各峰值点所对应的频 率就是各阶固有频率。此法适用与各阶固有频率相隔较远的轻阻尼 结构。
2、测量仪器
激励系统：正弦信号发生器、功率放大器、激振器 测量系统：传感器、放大器、示波器、频率计、测振仪
结构固有特性参数测量-共振法
3、固有频率的测量
☆ 固有频率与共振频率的区别 1）固有频率是由结构固有参数和边界条件决定的，与激励方式无关。 2）共振频率指结构共振时的强迫振动频率。 3）系统的每阶固有频率分别对应多个共振频率 位移共振频率 速度共振频率 加速度共振频率
X( f )
放大器
分析仪
振动物体
测量内容及坐标
f1
f 2 f3
f4
f
结构固有特性参数测量-自由衰减法
1、测量过程
激励
系统
x(t ), x(t ), x(t )
, 0
2、测量仪器与测量系统
传 感 器
放大器
记录仪
振动物体
信号发生器
此法的核心：记录时间历程曲线
结构固有特性参数测量-自由衰减法
3、激励
则
由
dx0 dx dx 0, 0 0, 0 0 d d d
x 0 1 2 x 0
0 0
2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
x 0 1 2
0
2
结构固有特性参数测量-共振法
☆ 固有频率的测量
共振的判别
（1）幅值判别法 在激振功率输出不变的情况下，由低到 高调节激振器的激振频率，通过振动曲 线，可以观察到在某一频率下，任一振 动量（位移、速度、加速度）幅值迅速 增加，而最大幅值所对应的频率就是结 构的某阶共振频率，在小阻尼情况下， 该频率近似等于固有频率，但在阻尼较 大的情况下，不同的测量方法测量出的 共振频率稍有差别，不同类型的振动量 对振幅变化敏感程度不一样。
各阶固有频率
结构固有特性参数测量-共振法
☆ 固有频率与共振频率的关系 以单自由度系统为例，当系统受到作用力
0 1 2 2
F F0e jt
令
0
x x0 sin(t )
x0 m 2 (0 2 ) 2 (20 ) 2 F0
0 1 2 2
内读数 类型 外读数 0.05mm(min) 0.01mm(min)
静止时 振动时
d
x
当读数显微镜的放大倍数为k时，振动幅值为
A
x 2k
测量过程：
在振动物体上贴一反光线或细砂纸，并用灯照亮，当结构静 止时，调整显微镜位置，以清晰的看到许多亮点，当结构振 动时，由于视觉的暂留效果，这些亮点就成为许多直线。 特点： 测量的是绝对位移
简谐振动位移幅值的测量
3、 激光位移传感器
一般激光位移计包含一发光组件及一位置传感器（PSD)，利用入射及 反射光间三角函数的关系来得到待测位移的。半导体激光的光源经过 透镜将光束聚焦在待测物体上，待测物反射光经接收透镜聚焦于位置 传感器上形成一光点，此光点位置随待测物位置改变而改变。 感测头有两种，镜面反射式与散光式。一般镜面反射式用于反光良 好或量测距离较近的待测物上，因为这种情况下入射角与反射角相 等。散射式则用于距离较远或较粗燥的量测面上。 传统的PSD是测量投射到光点的位置，取其中心点为测量点，但由于 光点的亮度分布并不是均匀的，取中心点的演算结果与实际位移误 差较大，因此，现在新型的CCD传感器采用光点中最亮的点为测量点， 其测量精度较传统的PSD要高。
振动理论
第一部分
振动参数及结构特性参数测量
振动幅值的测量
位移幅值
速度幅值 加速度幅值 力的幅值
机械法
光测法
电测法
简谐振动位移幅值的测量
1、测幅尺
C
是在一小块白色金属片上，画上带 有刻度的三角形制成。使用时，将 o 三角形按直角短边平行于振动方向 粘帖在振动物体上，当振动频率较 快时，标尺上的三角形因视觉暂留 2A 效果看起来形成上下两个灰色三角 形，其重叠部分是一个白色三角形。
振动物体
2、李莎育图形法
传 感 器
放大器
X
y
信号发生器
1800
振动物体
fx f y
00 90 0
简谐振动频率测量
3、图形法
传 感 器
放大器
示波器
记忆示波器
振动物体
传 感 器
放大器
记录仪
记录仪
振动物体
信号发生器
复杂振动频率测量
频谱分析法
传 感 器
分析仪的设置
频率范围
输入量程与输入耦合方式 窗函数
b
l
o
B
x
简谐振动位移幅值的测量
1、测幅尺
振动幅值与测幅尺 尺寸之间的关系
x A b 2l
2A
o
x
使用限制
1、频率不能太低 f＞10Hz 2、振幅不能太小，A ＞0.1mm 3、上限受测幅尺尺寸限制 4、单一方向
应用：机械式和电动式振动台，振动筛等。 特点：方便、简单、精度较差。
简谐振动位移幅值的测量
6、固有频率和阻尼比测量
阻尼比：测出图中 Ai 和 Ai+m 幅值,求减幅系数 由于
ti时刻，Ai xo e0tn ti m时刻，Ai m x0e0 (t mTd )
2 m 1 2
m T i 则 A e im
A
0 d
对数减幅
ln m0Td
简谐振动位移幅值的测量
4、电涡流位移传感器
已知灵敏度 如 S 5000mv / mm 则振动位移为 d u S
积分或微分
传 感 器
前置放大器
u
测振仪
振动物体
5、速度传感器 6、加速度传感器
传 感 器
放大器
u
频率计
振动物体
测量放大器
简谐振动频率测量
1、频率计（直读法）
传 感 器
放大器
频率计
1）初位移法：加一力或一力偶，使系统产生初位移或初始转角
后，突然卸力（一阶固有频率测量）
2）敲击法：用力锤或其它施力工具（注意频率范围、敲击点）
4、响应
以单自由度系统为例
x(t ) x0e0t sin(d t )
结构固有特性参数测量-自由衰减法
5、时间历程
Ai
Ai m
Td
结构固有特性参数测量-自由衰减法
当 1时，有
A 1 ln i 2 m Ai m
固有频率
f0
0 d 1 2 2 1 2 Td 1 2
结构固有特性参数测量-共振法
1、原理与方法
通过激振器给结构施加一简谐激振力，使其产生强迫振动，然后 连续改变激振力的频率，当激励频率与结构固有频率相近时，结构 即产生共振（幅值出现极值），逐步调节激励频率，同时测量各频 率点的振动幅值，绘出幅频特性曲线，曲线上各峰值点所对应的频 率就是各阶固有频率。此法适用与各阶固有频率相隔较远的轻阻尼 结构。
2、测量仪器
激励系统：正弦信号发生器、功率放大器、激振器 测量系统：传感器、放大器、示波器、频率计、测振仪
结构固有特性参数测量-共振法
3、固有频率的测量
☆ 固有频率与共振频率的区别 1）固有频率是由结构固有参数和边界条件决定的，与激励方式无关。 2）共振频率指结构共振时的强迫振动频率。 3）系统的每阶固有频率分别对应多个共振频率 位移共振频率 速度共振频率 加速度共振频率
X( f )
放大器
分析仪
振动物体
测量内容及坐标
f1
f 2 f3
f4
f
结构固有特性参数测量-自由衰减法
1、测量过程
激励
系统
x(t ), x(t ), x(t )
, 0
2、测量仪器与测量系统
传 感 器
放大器
记录仪
振动物体
信号发生器
此法的核心：记录时间历程曲线
结构固有特性参数测量-自由衰减法
3、激励
则
由
dx0 dx dx 0, 0 0, 0 0 d d d
x 0 1 2 x 0
0 0
2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
x 0 1 2
0
2
结构固有特性参数测量-共振法
☆ 固有频率的测量
共振的判别
（1）幅值判别法 在激振功率输出不变的情况下，由低到 高调节激振器的激振频率，通过振动曲 线，可以观察到在某一频率下，任一振 动量（位移、速度、加速度）幅值迅速 增加，而最大幅值所对应的频率就是结 构的某阶共振频率，在小阻尼情况下， 该频率近似等于固有频率，但在阻尼较 大的情况下，不同的测量方法测量出的 共振频率稍有差别，不同类型的振动量 对振幅变化敏感程度不一样。
各阶固有频率
结构固有特性参数测量-共振法
☆ 固有频率与共振频率的关系 以单自由度系统为例，当系统受到作用力
0 1 2 2
F F0e jt
令
0
x x0 sin(t )
x0 m 2 (0 2 ) 2 (20 ) 2 F0
0 1 2 2