机械振动测量分析
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一、振动的类型
振动的基本参数
幅值、 频率、相位
y A sin( t )
dy v A cos(t ) dt dv 2 a A sin( t ) dt
简谐振动的位移、速度、加速度的振动形式和振动频率 都是一样的，只是三者的相位和幅值不同。 由此可得，任何一个简谐振动都可以三者中的任意一个 量与时间关系来表征。
瞬态振动
6
§1 概述
一、振动的类型 1、按振动的规律分类
（2）随机振动
一般分为以下几种：
平稳随机振动 随机振动
各态历经振动 非各态历经振动
非平稳随机振动
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一、振动的类型
2、按振动的原因分类
（1）自由振动
（2）受迫振动
3、按振动系统的自由度数目分类 （1）单自由度振动 （2）两自由度、多自由度系统振动
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§2 常用测振传感器
一、绝对式测振传感器原理
x(t)为被测物体振动位移； y(t)为惯性质量块的振动位移； z(t)为壳体相对惯性质量块的振动位移； m为质量块质量； k 为支撑质量块的弹簧刚度； c为阻尼系数。 则惯性质量块的动力方程式可写成:
力学模型
d2y dz m c kz 0 dt dt
12
§2 常用测振传感器
测振传感器的种类很多。 （1）按测振参数 位移传感器、速度传感器、加速度传感器。 （2）按传感器与被测物位置关系
接触式传感器、非接触式传感器。 接触式：电阻应变式、电感式、压电式、磁电式； 非接触式：电容式、电涡流式和光学式等。 （3）按测试参考坐标
相对式测振传感器、绝对式（惯性式）测振传感器。
d2x 2 xm sint 2 dt
d 2z dz 2 2 2 z xm sint n n 2 dt dt
解方程
z z(t )
( / n ) 2 x m [1 ( / n ) ] ( 2 / n )
2 2 2
sin(t )
2
机械振动的测量
有利：
振动输送机、清洗机、脱水机等就是利用振动的原理进行 工作的。
3
机械振动的测量
现代机电产品、设备提出了低振动和低噪声要求，设计机 械结构要求有高的抗振性能，要进行必要的振动分析和振 动设计； 为了保证大型机电设备正常、有效的运行，必须对其振动 信息进行监测、故障诊断。
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二、振动的测试内容及测量方法
测试的内容包括两方面：
(1)测量机械设备或结构工作状态下的振动
如测量振动位移、速度、加速度、频率和相位等参数，了解 被测对象的振动状态、寻找振源，以及进行监测、分析、诊 断和预测。
(2)测量机械设备或结构动态特性
施加某种激励，测量其受迫振动测量固有频率、限尼、刚度、 响应和模态等。
振动的测试在生产和科研等各方面都十分重要
4
机械振动的测量
振动给料机
水泥回转窑
5
§1 概述
一、振动的类型 1、按振动的规律分类
（1）稳态振动（确定性振动）
一般分为以下几种：
周期振动 非周期振动
正弦周期振动(简谐振动)
稳态振动
复杂周期振动(非简谐振动) 准周期振动
zm
( / n ) 2 x m [1 ( / n ) ] ( 2 / n )
2 2 2
传感器输出的辐值和相 位角均与ω/ωn和ζ有关。
惯性系统阻尼比； 惯性系统的固有角频率。
2 ( / n ) tan 1 ( / n )2
1
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8
一、振动的类型
振动的基本参数
幅值、 频率、相位
称为振动三要素。只要测定这3 个 要素，也就决定了整个振动运 动． 幅值：反映振动强、弱程度，可以用振动的峰值、平均 值、有效值来描述；
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；
利用相位关系可确定共振点、进行振型测量以及旋转件 的平衡、有源振动的控制等。
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机械振动的测量
振动： 物质运动的一种形式，当某物体受到外力作用， 就会在其平衡位置周围作往复运动，这种每隔一 定时间的往复机械运动即振动。
机械振动现象普遍。 机械设备运动时，都存在不同程度的振动。
有害：
大多数情况，破坏机器的正常工作，降低机器、设备的使 用寿命，
机械振动还能直接或问接地产生噪声，恶化环境和劳动条 件，危害人们的健康。
振动的测量方法：机械法、电测法、光测法。
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三、振动测试系统的构成
被测对象在激振力的作用下产生受迫振动，测振传感器测出振动力学参量， 通过振动分析（时域中的相关技术，频域中的功率谱分析）以及计算机数 字处理技术，检测出有用的信息。 工程上，振动的测试主要讨论的是系统的传输特性，尤其是频率响应特性。 通过测试的数据，推估出系统的动态特性参数。 而组成测试系统的任何一个环节都有其固有的频率响应特性，整个系统的 特性是由各个环节串联而成的。因此正确选用测试装置，对测试结果有一 定的影响。
z ( t ) y( t ) x ( t )
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§2 常用测振传感器
一、绝对式测振传感器原理
d2y dz m 2 c kz 0 dt dt z ( t 百度文库 y( t ) x ( t ) d 2z dz d2x m 2 c kz m 2 dt dt dt
设
力学模型
k n , m
c 2n m
d 2z dz d2x 2 2n n z 2 2 dt dt dt
16
一、绝对式测振传感器原理
设
d 2z dz d2x 2 2n n z 2 dt 2 dt dt
x(t ) xm sint
dx xm cost dt
13
§2 常用测振传感器
相对式测振
传感器设置在被测物体外的静止基准上，测量振动物体相对 于基准点的相对振动。
绝对式测振
传感器固定在被测物体上，以大地为参考基准，测量物体相 对于大地的绝对振动，
因此传感器又称为惯性式测振传感器，如 惯性式位移传感器、 压电式加速度传感器等， 这类传感器在振动测量使用普遍。
一、振动的类型
振动的基本参数
幅值、 频率、相位
y A sin( t )
dy v A cos(t ) dt dv 2 a A sin( t ) dt
简谐振动的位移、速度、加速度的振动形式和振动频率 都是一样的，只是三者的相位和幅值不同。 由此可得，任何一个简谐振动都可以三者中的任意一个 量与时间关系来表征。
瞬态振动
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§1 概述
一、振动的类型 1、按振动的规律分类
（2）随机振动
一般分为以下几种：
平稳随机振动 随机振动
各态历经振动 非各态历经振动
非平稳随机振动
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一、振动的类型
2、按振动的原因分类
（1）自由振动
（2）受迫振动
3、按振动系统的自由度数目分类 （1）单自由度振动 （2）两自由度、多自由度系统振动
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§2 常用测振传感器
一、绝对式测振传感器原理
x(t)为被测物体振动位移； y(t)为惯性质量块的振动位移； z(t)为壳体相对惯性质量块的振动位移； m为质量块质量； k 为支撑质量块的弹簧刚度； c为阻尼系数。 则惯性质量块的动力方程式可写成:
力学模型
d2y dz m c kz 0 dt dt
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§2 常用测振传感器
测振传感器的种类很多。 （1）按测振参数 位移传感器、速度传感器、加速度传感器。 （2）按传感器与被测物位置关系
接触式传感器、非接触式传感器。 接触式：电阻应变式、电感式、压电式、磁电式； 非接触式：电容式、电涡流式和光学式等。 （3）按测试参考坐标
相对式测振传感器、绝对式（惯性式）测振传感器。
d2x 2 xm sint 2 dt
d 2z dz 2 2 2 z xm sint n n 2 dt dt
解方程
z z(t )
( / n ) 2 x m [1 ( / n ) ] ( 2 / n )
2 2 2
sin(t )
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机械振动的测量
有利：
振动输送机、清洗机、脱水机等就是利用振动的原理进行 工作的。
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机械振动的测量
现代机电产品、设备提出了低振动和低噪声要求，设计机 械结构要求有高的抗振性能，要进行必要的振动分析和振 动设计； 为了保证大型机电设备正常、有效的运行，必须对其振动 信息进行监测、故障诊断。
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二、振动的测试内容及测量方法
测试的内容包括两方面：
(1)测量机械设备或结构工作状态下的振动
如测量振动位移、速度、加速度、频率和相位等参数，了解 被测对象的振动状态、寻找振源，以及进行监测、分析、诊 断和预测。
(2)测量机械设备或结构动态特性
施加某种激励，测量其受迫振动测量固有频率、限尼、刚度、 响应和模态等。
振动的测试在生产和科研等各方面都十分重要
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机械振动的测量
振动给料机
水泥回转窑
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§1 概述
一、振动的类型 1、按振动的规律分类
（1）稳态振动（确定性振动）
一般分为以下几种：
周期振动 非周期振动
正弦周期振动(简谐振动)
稳态振动
复杂周期振动(非简谐振动) 准周期振动
zm
( / n ) 2 x m [1 ( / n ) ] ( 2 / n )
2 2 2
传感器输出的辐值和相 位角均与ω/ωn和ζ有关。
惯性系统阻尼比； 惯性系统的固有角频率。
2 ( / n ) tan 1 ( / n )2
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一、振动的类型
振动的基本参数
幅值、 频率、相位
称为振动三要素。只要测定这3 个 要素，也就决定了整个振动运 动． 幅值：反映振动强、弱程度，可以用振动的峰值、平均 值、有效值来描述；
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；
利用相位关系可确定共振点、进行振型测量以及旋转件 的平衡、有源振动的控制等。
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机械振动的测量
振动： 物质运动的一种形式，当某物体受到外力作用， 就会在其平衡位置周围作往复运动，这种每隔一 定时间的往复机械运动即振动。
机械振动现象普遍。 机械设备运动时，都存在不同程度的振动。
有害：
大多数情况，破坏机器的正常工作，降低机器、设备的使 用寿命，
机械振动还能直接或问接地产生噪声，恶化环境和劳动条 件，危害人们的健康。
振动的测量方法：机械法、电测法、光测法。
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三、振动测试系统的构成
被测对象在激振力的作用下产生受迫振动，测振传感器测出振动力学参量， 通过振动分析（时域中的相关技术，频域中的功率谱分析）以及计算机数 字处理技术，检测出有用的信息。 工程上，振动的测试主要讨论的是系统的传输特性，尤其是频率响应特性。 通过测试的数据，推估出系统的动态特性参数。 而组成测试系统的任何一个环节都有其固有的频率响应特性，整个系统的 特性是由各个环节串联而成的。因此正确选用测试装置，对测试结果有一 定的影响。
z ( t ) y( t ) x ( t )
15
§2 常用测振传感器
一、绝对式测振传感器原理
d2y dz m 2 c kz 0 dt dt z ( t 百度文库 y( t ) x ( t ) d 2z dz d2x m 2 c kz m 2 dt dt dt
设
力学模型
k n , m
c 2n m
d 2z dz d2x 2 2n n z 2 2 dt dt dt
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一、绝对式测振传感器原理
设
d 2z dz d2x 2 2n n z 2 dt 2 dt dt
x(t ) xm sint
dx xm cost dt
13
§2 常用测振传感器
相对式测振
传感器设置在被测物体外的静止基准上，测量振动物体相对 于基准点的相对振动。
绝对式测振
传感器固定在被测物体上，以大地为参考基准，测量物体相 对于大地的绝对振动，
因此传感器又称为惯性式测振传感器，如 惯性式位移传感器、 压电式加速度传感器等， 这类传感器在振动测量使用普遍。