测试技术基础第六章_振动的测试
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°。
振动测量技术
在评价结构抗振能力时常用动刚度，在共振 区动刚度仅为静刚度的几分之一到十几分之一； 在分析振动对人体感受影响时，常用速度阻抗； 在分析振动引起的结构疲劳损伤时，常用机械惯 性；在分析车厢等振动、噪声时则常用速度导纳。
机械法
利用杠杆原理将振动量放 大后直接记录下来
抗干扰能力强，频率范围及动态、线性 范围窄、测试时会给工件加上一定的负 荷，影响测试结果，用于低频大振幅振 动及扭振的测量
光学法
利用光杠杆原理、读数显 微镜、光波干涉原理，激 光多普勒效应等进行测量
不受电磁场干扰，测量精度高，适于对 质量小及不易安装传感器的试件作非接 触测量。在精密测量和传感器、测振仪 标定中用得较多
周期的
非周期 的
随机的
平稳的
非平稳 的
简谐振 复杂周期
动
振动
准周期振 瞬态和冲 各态历经 非 各 态 历
动
击
的
经
振动信号按时间历程的分类如图5.1所 示，即将振动分为确定性振动和随机振 动两大类。
确定性振动可分为周期性振动和非周 期性振动。周期性振动包括简谐振动和 复杂周期振动。非周期性振动包括准周 期振动和瞬态振动。
随机振动是一种非确定性振动，它只服从 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。
m d 2z0 dt 2
《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。
机械工程测试技术练习题及答案
第一章绪论1、列举出一些农业工程中应用测试技术的例子。
2、写一篇关于位移、速度、温度、力或应变测量系统的构成和测量过程的简短报告。
3、何谓测量误差？通常测量误差是如何分类、表示的？4、为什么是用测量仪器时，不仅要考虑其准确度，而且要考虑其量程？第二章测试装置基本特性1、填空题1) 某一阶系统的频率响应函数为，输入信号，则输出信号的频率为，幅值，相位。
2）当测试系统的输出与输入之间的关系为时，该系统能实现测试。
此时，系统的频率特性为。
3）传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的越小。
4）一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有关系为最佳。
2、选择题1）（）不属于测试系统的静特性。
（1）灵敏度（2）线性度（3）回程误差（4）阻尼系数2）从时域上看，系统的输出是输入与该系统响应的卷积。
（1）正弦（2）阶跃（3）脉冲（4）斜坡3）两环节的相频特性各为和，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为（）。
（1）（2）（3）（4）4）一阶系统的阶跃响应中，超调量（）。
（1）存在，但<5％（2）存在，但<1（3）在时间常数很小时存在（4）不存在5）忽略质量的单自由度振动系统是系统。
（1）零阶（2）一阶（3）二阶（4）高阶6）一阶系统的动态特性参数是（）。
固有频率（2）线性度 (3)时间常数（4）阻尼比7）用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值（）倍所经过的时间作为时间常数。
（1）（2）（3）（4）3、判断题1）在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。
（）2）当输入信号一定时，系统的输出将完全取决于传递函数，而与该系统的物理模型无关。
（）3）传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。
（）4）测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。
（）5）幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。
（）6）一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz的正弦信号，则必然导致输出波形失真。
《振动测试方法》PPT课件
12
轴心轨迹测量
利用电涡流传感器测量轴心轨迹对分析转轴的工作状 态是十分有用的，是振动测量中的一个十分重要的内容。 轴心轨迹是指机组在一定转速下轴心相对于轴承座在轴线 垂直平面内的运动轨迹。图5.28为轴心轨迹测试图，一般 多采用传感器与水平成45°角的安装方式。
精选PPT
传感器的选择
9
精选PPT
振动幅值测量
10
振动幅值是一般振动测量中最感兴趣的测试内容，它一般包括图5.26所示的四种情况：
精选PPT
11
精选PPT
转子径向相对振动的测量
图5.27是利用电涡 流传感器测量转子径向 相对振动的示意图，通 常以圆轴的转动表面在 某一半径方向的振动作 为轴心在该方向的振动。 其中（a）表示用电涡 流传感器测得的转轴振 动信号（电压），该信 号由交流分量和直流分 量两部分组成。交流分 量表示传感器探头与转 轴表面的动态电压信号， 直流分量则代表了平均 间隙电压，由此可确定 轴心在轴承中的平均位 置。
例如，当我们乘坐在运行中的汽车或火车上，就会感觉到振动；工厂中的机器、家中 的家用电器（如洗衣机、脱排油烟机等）工作时也会产生振动，并使我们听到嗡嗡的 声音。
涉及振动的工程应用分为消除振动和应用振动进行工作两种。
多数情况下，振动是有害的。振动影响机器设备的工作性能和寿命，产生损害机械设 备结构和建筑物的动载荷，并能直接地或通过产生噪声间接地危害人类的健康。因此， 除某些利用振动原理工作的机器设备（如：夯实机、捣固机、清洗机等）外，一切都 必须力求将振动量级控制在允许的范围之内。即使对那些利用振动原理工作的机器设 备，也必须采取适当的措施，将其振动的影响尽量控制在有限的空间范围内，以免危 害人类和其它结构。
大学生《机械工程测试技术基础》期末试题及答案
第一章 信号及其描述（一）填空题1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。
这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。
2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。
3、 周期信号的频谱具有三个特点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛性 。
4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬变周期 信号。
5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值 、 均方值 、 方差 。
6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 关于Y 轴 （偶） 对称，虚频谱（相频谱）总是 关于原点（奇） 对称。
（二）判断对错题（用√或×表示）1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。
（ √ ）2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。
（ √ ）3、 非周期信号的频谱一定是连续的。
（ × ）4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。
（ × ）5、 随机信号的频域描述为功率谱。
（ √ ）（三）简答和计算题1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。
2、 求正弦信号)sin()(0ϕω+=t x t x 的均值x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。
3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。
4、求被截断的余弦函数⎩⎨⎧≥<=T t T t t t x ||0||cos )(0ω的傅立叶变换。
5、求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。
第二章 测试装置的基本特性（一）填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ，输入信号2sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。
2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。
（机械制造行业）机械工程测试技术基础课后试题及答案
（机械制造⾏业）机械⼯程测试技术基础课后试题及答案《机械⼯程测试技术基础》课后答案章节测试题第⼀章信号及其描述（⼀）填空题1、测试的基本任务是获取有⽤的信息，⽽信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。
这些物理量就是，其中⽬前应⽤最⼴泛的是电信号。
2、信号的时域描述，以为独⽴变量；⽽信号的频域描述，以为独⽴变量。
3、周期信号的频谱具有三个特点：，，。
4、⾮周期信号包括信号和信号。
5、描述随机信号的时域特征参数有、、。
6、对信号的双边谱⽽⾔，实频谱（幅频谱）总是对称，虚频谱（相频谱）总是对称。
（⼆）判断对错题（⽤√或×表⽰）1、各态历经随机过程⼀定是平稳随机过程。
（）2、信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。
（）3、⾮周期信号的频谱⼀定是连续的。
（）4、⾮周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲⼀样。
（）5、随机信号的频域描述为功率谱。
（）（三）简答和计算题1、求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值µ|x|和均⽅根值x rms 。
2、求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x µ，均⽅值2x ψ，和概率密度函数p(x)。
3、求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。
4、求被截断的余弦函数≥<=T t T t tt x ||0||cos )(0ω的傅⽴叶变换。
5、求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。
第⼆章测试装置的基本特性（⼀）填空题1、某⼀阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ，输⼊信号2sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω，幅值=y ，相位=φ。
2、试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。
3、为了获得测试信号的频谱，常⽤的信号分析⽅法有、和。
《机械工程测试技术基础》试题复习题及答案
一、填空（每空1份，共20分）1． 测试技术的基本任务是 。
2． 从时域看,系统的输出是其输入与该系统 的卷积。
3． 信号的时域描述，以 为独立变量;而信号的频域描述，以 为独立变量.4． 如果一个信号的最高频率为50Hz ，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应该大于Hz.5． 在桥式测量电路中，根据其 的性质，可将其分为直流电桥与交流电桥。
6． 金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于:前者利用 引起的电阻变化,后者利用 变化引起的电阻变化。
7． 压电式传感器是利用某些物质的 而工作的。
8． 带通滤波器的上下限截止频率为fc 2、fc 1,其带宽B = ；若其带宽为1/3倍频程则fc 2 = fc 1.9． 属于能量控制型的传感器有 、 等。
10 根据载波受调制的参数不同,调制可分为 、 、 。
11 相关滤波的工作原理是 。
12 测试装置的动态特性可以用 函数、 函数和 函数进行数学描述。
二、选择题（把正确答案前的字母填在空格上，每题1分，共10分）1． 不能用确定的数学公式表达的信号是 信号。
A 复杂周期B 非周期C 瞬态D 随机2． 平稳随机过程必须 .A 连续B 统计特征与时间无关C 各态历经D 统计特征等于时间平均3． 一阶系统的动态特性参数是 。
A 固有频率B 阻尼比C 时间常数D 灵敏度4． 系统在全量程内，输入量由小到大及由大到小时，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间的最大差值称为 。
A 回程误差B 绝对误差C 相对误差D 非线性误差5． 电阻应变片的输入为 。
A 力B 应变C 速度D 加速度6． 用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。
A 传递函数B 互相关函数C 互谱密度函数D 相干函数7． 为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度,应选用 放大器。
A 电压B 电荷C 微分D 积分8． 在测量位移的传感器中，符合非接触测量而且不受油污等介质影响的 是传感器。
《机械工程测试技术基础》知识点总结
《机械工程测试技术基础》知识点总结引言机械工程测试技术是机械工程领域中的重要组成部分，它涉及到对机械系统的性能、参数和状态进行测量、分析和评估。
随着科技的发展，测试技术在提高产品质量、优化设计、降低成本和保障安全等方面发挥着越来越重要的作用。
第一部分：测试技术概述1.1 测试技术的定义测试技术是指利用各种仪器和方法对机械系统进行定量或定性的测量，以获取系统的性能参数和状态信息。
1.2 测试技术的重要性质量控制：确保产品符合设计标准和用户需求。
故障诊断：及时发现并解决机械故障，延长设备使用寿命。
性能优化：通过测试数据对机械系统进行优化设计。
第二部分：测试技术基础2.1 测量的基本概念测量单位：国际单位制（SI）和常用单位。
测量误差：系统误差、随机误差和测量不确定度。
2.2 传感器原理电阻式传感器：利用电阻变化来测量物理量。
电容式传感器：基于电容变化来测量。
电感式传感器：基于电感变化来测量。
光电传感器：利用光电效应来测量。
2.3 信号处理技术模拟信号处理：滤波、放大、模数转换。
数字信号处理：FFT、数字滤波、谱分析。
2.4 数据采集系统硬件组成：数据采集卡、接口、传感器。
软件功能：数据采集、处理、存储和分析。
第三部分：机械性能测试3.1 力和扭矩测试力测试：静力测试和动力测试。
扭矩测试：静态扭矩和动态扭矩的测量。
3.2 振动测试振动类型：随机振动、谐波振动、冲击振动。
振动测量：加速度计、速度计和位移计的使用。
3.3 温度测试接触式温度测量：热电偶、热电阻。
非接触式温度测量：红外测温技术。
3.4 流体特性测试压力测试：压力传感器的应用。
流量测试：流量计的选择和使用。
3.5 材料特性测试硬度测试：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
疲劳测试：循环加载下的应力-应变关系。
第四部分：测试技术的应用4.1 机械系统的故障诊断故障信号的采集：振动、声音、温度等。
故障特征的提取：频域分析、时域分析。
故障诊断方法：专家系统、神经网络、模糊逻辑。
振动测量分析基础知识
振动测量分析基础知识振动测量分析是指对物体振动特性进行测量和分析的过程，常用于工程领域的振动分析、故障诊断和结构健康监测。
在进行振动测量分析时，需要掌握一些基础知识，包括振动的基本概念、振动测量的方法、振动信号的分析与处理等。
一、振动的基本概念1.振动：物体围绕其中一位置或平衡位置作往复或周期性运动的现象。
2.振动的主要参数：振幅、周期、频率、相位和相位差。
3.振动的分类：自由振动和受迫振动，以及简谐振动和非简谐振动。
二、振动测量的方法1.直接法：通过直接接触目标物体或其附近的测点，使用传感器实时测量振动信号。
常用的传感器有加速度计、位移传感器和速度计等。
2.非接触法：通过无线传感技术、光学传感技术或红外线传感技术等，对远离目标物体的振动信号进行测量。
常用的传感器有激光测振仪、红外线摄像机和毫米波雷达等。
3.振动传感网络：通过多个传感器分布在目标物体上，实现多点同时测量和数据采集，进行全局振动监测和分析。
三、振动信号的分析与处理1.时域分析：通过对振动信号的波形进行观察和分析，得到信号的振幅、周期、频率以及时间变化规律。
2.频域分析：将时域信号转换为频域信号，通过傅里叶变换等方法，得到信号的频率成分和能量分布，可进行频谱分析和频率响应分析。
3.相位分析：通过测量不同测点的相位差，可以获得信号的相位关系和振动传播速度。
4.整频带法：对振动信号进行整个频率范围的分析，用于诊断和评估整个系统的振动特性。
5.专频法：对振动信号在特定频率范围内的分析，用于更精确地检测特定故障或异常情况。
振动测量分析在工程领域有着广泛的应用，例如在机械设备的故障诊断中，可以通过振动信号的分析来判断设备的健康状况和故障原因；在建筑物结构健康监测中，可以通过振动传感器对结构的振动参数进行实时监测，预防和诊断结构损伤等。
随着传感器技术和信号处理算法的不断发展，振动测量分析的精度和应用范围也在不断扩大，对振动的研究和应用产生了积极的推动作用。
振动测量及频谱分析PPT
爆震测量
17.02.2024
11
七、振动的频谱分析及仪器
测量时域图形用的是示波器,测量频域 图形用频谱仪.
时域图形
17.02.2024
12
频谱仪
频域图形 频谱图
频谱图或频域图：它的横坐标为频率f,纵坐标可 以是加速度,也可以是振幅或功率等.它反映了在频率 范围之内,对应于每一个频率分量的幅值.
海啸预警系统通过海底的振动压力传感器记录海 浪变化的数据,并传送到信息浮标,由信息浮标发送到 气象卫星,再从气象卫星传送到卫星地面站.
17.02.2024
23
气象接收及 发射天线
振动压力 传感器
1深7.02海.20地24 沟
6000m海底
浮标
24
17.02.2024
25
本章作业 P108：2、3
17.02.2024
a时域波形 b频域波形
21
爆破振动记录仪 打印机
17.02.2024
22
海啸预警系统
地震是引发海啸的主要原因之一.地震中断层移动 导致断层间产生空洞,当海水填充这个空洞时产生巨大 的海水波动.这种海水波动从深海传至浅海时,海浪陡 然升到十几米高,并以每秒数百米的速度传播.海浪冲 到岸上后,将造成重大破坏.
第六章：第四节 振动测量及频谱分析
一、振动的基本概念
振动可分为机械振动、土木结构振动、运输 工具振动、武器、爆炸引起的冲击振动等.
从振动的频率范围来分,有高频振动、低频振 动和超低频振动等.
从振动信号的统计特征来看,可将振动分为周 期振动、非周期振动以及随机振动等.
17.02.2024
1
地震的巨大威力
17.02.2024
振动测试技术.
拱桥振动测试姓名：刘沛学号：0214185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。
振动和振动测试的基础知识课件
轴心轨迹 (Orbit)
转轴中心的振动轨迹，由水平和铅垂两 方向波形合成
•振动和振动测试的基础知识
•41
波形图、频谱图及轴心轨迹
•振动和振动测试的基础知识
•42
轴心轨迹的测定
轴心轨迹(Orbit)是诊断旋转机械故障的有力工具。
轴心轨迹可用基频检测仪和示波器得到，也可以用计算机完成。
•振动和振动测试的基础知识
•49
轴心位置的测定
涡流传感器 的输出信号
动态 部分
间隙 变化
轴心位置可以用计算机及其外设来绘制。
•振动和振动测试的基础知识
轴心 轨迹
静态 部分
平均 间隙
轴心 位置
•50
轴心位置的变化
汽轮发电机中压缸轴承
升速时轴心位置逐渐升 高。
到工作转速时，偏心率 为0.66；偏位角32º。属 正常。
自由振动 强迫振动 自激振动
•12
单自由度振动系统
确定系统运动所需的独立坐标数称为系统的自由度
•振动和振动测试的基础知识
•13
多自由度振动系统
2
5
3
6
2
图中数字为系统的自由度数
•振动和振动测试的基础知识
•14
单自由度系统的自由振动
初始位移 初始速度
a —无阻尼 b —小阻尼 c —临界阻尼 d —大阻尼
• 测量结果受周围环境的影响小 • 监测机械的所有各种振动
• 传感器安装受限制 • 测定振动较轴承困难 • 测量设备价格高 • 测振灵敏度高（在任何情况下， 对振动变化反映较灵敏） • 可直接测得基本界限值（如不平 衡，轴内应力等） • 界限值不通用 • 测量设备（特别是传感器）可靠 性低 • 测量结果受周围环境的影响大 • 能得到更详细的关于转子的振动 信息，可作高精度现场平衡数据
机械工程测试技术基础试题及答案(工程部)
（二）判断对错题（用√或×表示）1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。
（ ）2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。
（ ）3、 非周期信号的频谱一定是连续的。
（ ）4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。
（ ）5、 随机信号的频域描述为功率谱。
（ ） （二）、√。
、√。
、╳。
、╳。
、√。
1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个的正弦信号，则必然导致输出波形失真。
（）2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。
（）3、 当输入信号)(t x 一定时，系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ，而与该系统的物理模型无关。
（）4、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。
（）5、 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。
（）6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。
（） （三）╳√√√╳╳（三）判断对错题（用√或×表示）1、 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。
（ ）2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器（ ）3、 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。
（ ）4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。
（ ） （三）√√╳╳（二）选择题1、 不属于测试系统的静特性。
（）灵敏度（）线性度（）回程误差（）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统响应的卷积。
（）正弦（）阶跃（）脉冲（）斜坡3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为。
（）)()(21ωωQ Q （）)()(21ωωQ Q +（）)()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +（）)()(21ωωQ Q -4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量。
（）存在，但<％（）存在，但<（）在时间常数很小时存在（）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是系统。
测试技术 振动测试共46页文档
测试技术 振动测试
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
振动测试技术学习资料
一、简谐振动有时域测试参数简谐振动中常用的参数为位移、速度、加速度、激振力、振幅和振动频率，其中前五个参数属于时域测试参数。
二、振动测试及信号分析的任务振动测试及信号分析主要有以下五个方面的任务：（1）验证振动理论和计算结果的准确性，也被称为实验验证或工程振动测试中的正问题。
（2）为改进结构优化设计提供充分的实验依据。
（3）查清外界干扰力的激振水平和规律，以便采取措施来减少或控制振动。
（4）检测诊断设备故障。
（5）振动控制。
三、压电式、涡流式及磁电式传感器的机电变化原理。
1、压电式传感器的机电变换原理某些晶体（如人工极化陶瓷、压电石英晶体等）在一定的方向的外力作用下或承受变形时，它的晶体面或极化面上将有电荷产生。
这种从机械能（力或变形）到电能（电荷或电场）的变换称为正压电效应。
而从电能（电场或电压）到机械能（变形或力）的变换称为逆压电效应。
因此利用晶体的压电效应，可以制成测力传感器。
在振动测量中，由于F=ma,所以压电式传感器是加速度传感器。
2、电涡流传感器的机电变换原理电涡流传感器是一种相对式的非接触传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的，主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中检测转轴的振动测量。
3、电动式（磁电式）传感器的机电变换原理电动式传感器基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感应出电动势，因此利用这一原理而产生的传感器称之为电动式（磁电式）传感器。
它实际上是速度传感器。
四、选择振动传感器的原则选择拾振器类型时，要根据测试的要求（如要求测位移、或测速度、加速度、力等）及被测物体的振动特性（如待测的频率范围，估计的振幅范围等），应用环境情况（如环境温度、湿度、电磁场干扰情况等）结合各类拾振器本身的各项特性指标来考虑。
下列情况可用位移拾振器：（1）位移幅值特别重要时（例如，不允许某振动部件在振动时碰到别的物体，即要求振幅时）。
- 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)。
• 综合考虑传感器的各个指标
• 灵敏度、测量范围、频率范围
• 考虑到具体的使用环境
Page: 53
振动的测试
• • • • • • • • 概述 单自由度系统的受迫振动 振动的激励 激振器 振动测量方法和常用传感器 振动的分析方法与仪器 测振装置的校准 机械系统动参数的估计
Page: 42
Page: 43
磁电式绝对速度计
Page: 44
磁电式相对速度计
Page: 45
常用压电传感器1
Page: 46
压电式加速度计
• 中心压缩型
高的共振频率，基座变 形影响输出，测试对象 和环境温度变化易引起 温度飘逸
• 三角剪切型
有高的共振频率和良好 的线性，对底座变形和 温度变化有良好的隔离 作用
• 振动测试在生产和科研的许多方面都占有重要地位
–机械设备的性能分析、运行过程的监测、诊断、对工作环 境的控制等
• 应用实例
Page: 7
Page: 8
Page: 9
Page: 10
Page: 11
车身模态分析 （多输入多输出）
Page: 12
在意大利AIENIA测试的机身结构 （8个激振器和896个传感器）
• 质量块绝对运动方程
m
d 2 z0 dt
2
d c dt ( z0 z1 ) k ( z0 z1 ) 0
• 质量块相对运动方程
m
d2z 01 dt 2
dz 0 1 d 2 z1 c kz 01 m 2 dt dt
• 频率响应 幅频特性 相频特性
H(ω) A(ω)
Page: 56
振动的测试
• • • • • • • • 概述 单自由度系统的受迫振动 振动的激励 激振器 振动测量方法和常用传感器 振动的分析方法与仪器 测振装置的校准 机械系统动参数的估计
Page: 57
测振装置的校准
• 把测振传感器、放大器和记录仪器放在全套仪 器测量系统中，求得测振仪最初输入量和最终 输出量的关系---校准值。 • 分部校准
Page: 13
振动的测试概述(3)
• 振动测试大致可分为两类
1.测量设备和结构所存在的振动。 2.对设备或结构施加某种激励，使其产生振动，然后测量其 振动；此类振动测试的目的是研究设备或结构的力学动态特 性。 提醒注意: 对振动进行测量，有时只需测出被测对象某些点的位移或速 度、加速度和振动 频率。有时则需要对所测的信号作进一步 的分析和处理，如谱分析、相关分析等，进而确定对象的固 有频率、阻尼比、刚度、振型等振动参数。求出被测对象的 频率响应特性，或寻找振源，并为采取有效对策提供依据。
Page: 21
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
小结：
⑴在激振频率远小于固有频率时,输出位移随激振频率 的变化非常小；
⑵当激振频率大于固有频率时，输出位移为零,质量块 近于静止； ⑶当激振频率接近固有频率时,系统的响应特性取决于 系统阻尼,并随频率的变化而剧烈的变化。
Page: 22
Page: 23
单由度系统由基础运动引起的受迫振动
ω ( ω )2
1( ω ) 2jξω ωn ωn
ω ( ω )2 n 2
n 2
1( ω )2 (2ξω )2 ωn ωn
2ξωn (ω) arctan 1 ω 2 ωn
Page: 24
• 小结
当激振频率远小于系统固有频率时 质量块相对基础的振动为0，也就 是质量块几乎随着基础一起振动； 而当激振频率远远高于固有频率时， A(ω )接近1，说明质量块和壳体的 相对运动（输出）和基础的振动 （输入）近似相等。从而表明质量 块在惯性坐标系中几乎处于静止状 态。
Page: 19
单由度系统质量块受力引起的的受迫振动
运动微分方程
d 2z dz m c kz f (t ) dt 2 dt
频率响应、幅频特性、相频特性
Page: 20
位移共振频率、速度共振频率和相位共振
通常把幅频曲线上幅值比最大 处的频率称为位移共振频率ω r ；
位移共振频率随阻尼的减小而 向ω n 靠近。在小阻尼时，ω r很 接近ω n，故常采用ω r 来代替 ωn ； 从相频曲线上可看到,不管系 统的阻尼比是多少,在(ω / ω n)=1时位移始终落后于激振力 90O,这被称为相位共振。
拾振器
绝对式拾振器 的输出描述被测物体的绝对振动 相对式拾振器 的输出描述被测物体之间的的相对振动
使用时壳体固定在被测物体上 内部利用弹簧—质量系统感受 振动。也被称为惯性拾振器
使用时其壳体和测杆分别和不 同的测件联系
Page: 38
常用传感器
• 涡流位移传感器 • 电容传感器 • 磁电式速度计
• 压电式加速度计
Page: 31
电动式激振器
Page: 32
电动式激振器
• 按其磁场的形成又分为永磁 式（小型激振器）和励磁式 （大型激振器）。 • 注意 –由顶杆施加到试件上的 激振力不等于线圈受到 的电动力 –一般最好使顶杆通过一 只力传感器去激励试件， 以便精确测出激振力的 大小和相位。
Page: 33
的应用
Page: 3
振动的危害
振动常常破坏机械的正常工作，振动的动载荷 使机械加快失效，降低机械设备的使用寿命甚 至导致损坏造成事故。在大多数的情况下，机 械振动是有害的。
精密量仪与精密机床设备应隔绝通过基础传 来的振动
Page: 4
机械振动的利用
主要体现在振动机械上，通过合理设计，达 到能耗少、效率高的特点，如运输、夯实、 捣固、清洗、脱水、时效、破碎等。
振动测量方法按振动信号转换后的形式可分为：
名称 电测法 原理 优缺点
灵敏度高，频率范围、动态范围、和线性
将被测件的振动量转化成电 范围宽。便于分析和遥测。易受电磁干扰。 量,而后用电量测试仪测量 目前应用最广。
抗干扰能力强，频率范围、动态范围、和 利用杠杆原理将振动量放大 线形范围窄。测试时会给试件产生一定的 负载效应，影响测试结果。主要用于低频 后直接记录下来 大振幅振动及扭振的测量。
– 传感器校准、放大器校准、记录仪校准
• 系统校准
– 对整个系统进行校准
Page: 58
传感器的校准
• 静态校准法
– 仅能用于校准具有零频率响应的传感器及测量仪 器，如：电涡流式、电感式及电容式等相对式位 移传感器。
Page: 59
• 绝对法
传感器的校准
将被校准拾振器固 定在校准工作台上， 用激光干涉测振仪 直接测得振动台的 振幅，在和被校准 拾振器的输出比较， 以确定被校准拾振 器的灵敏度绝对校 准法精度较高，但 因设备和技术比较 复杂，故适合计量 部门采用。
电动式激振器的应用
Page: 34
电动式激振器的应用
车身模态分析 （多输入多输出）
Page: 35
振动的测试
• • • • • • • • 概述 单自由度系统的受迫振动 振动的激励 激振器 振动测量方法和常用传感器 振动的分析方法与仪器 测振装置的校准 机械系统动参数的估计
Page: 36
振动的测量方法及测振传感器
Page: 27
脉冲激励-----力锤
Page: 28
脉冲锤结构与激振力频谱
Page: 29
振动的测试
• • • • • • • • 概述 单自由度系统的受迫振动 振动的激励 激振器 振动测量方法和常用传感器 振动的分析方法与仪器 测振装置的校准 机械系统动参数的估计
Page: 30
激振器
• 定义 激振器是对试件施加某种预定要求的激振力，激起 试件振动的装置。 • 作用 在要求频率范围内提供波形良好、幅值足够和稳定 的交变力 • 常用的激振器 电动式、电磁式、电液式。
• 振动信号处理与分析
– 一般的谱分析：在采样前应经抗混叠滤波，并根据最高频率和采样定 理来选择采样频率。一般先估计信号中感兴趣的最高频率，据此选择 抗混叠滤波器的截止频率，而后确定采样频率。通过自功率谱的分析 最终可以得到信号频谱结构的全貌。 – 与激振频率同频成分的提取：用相关滤波或FFT算法都可以实现这种要 求。对于FFT，为了防止泄露误差和栅栏效应，应使FFT谱线落在参考 信号的频率上。为此截取信号时长等于参考信号周期的整数倍。 – 宽带激励下系统传输特性的求法：这时分析的两个信号记录应该是同 时发生的，不允许有时差；两通道应该使用相同的采样频率和时长； 频谱分析使用相同的窗函数和分析程序。一般采用多段记录分析，将 其进行平均，以提高测试的精度。
• 灵敏度
– 电荷灵敏度与电压灵敏度
• 前置放大器
– 电压放大器：受连接电缆对地电容的影响 – 电荷放大器：不受电缆电容的影响
Page: 50
电荷放大器
Page: 51
阻抗头
• 在激振实验中常 常用到；前端为 力传感器，后面 为激振点响应的 加速度传感器
Page: 52
测振传感器的合理选择
• 直接测量参数的选择
• 阻抗头
Page: 39
涡流位移传感器
Page: 40
涡流位移传感器
Page: 41
电容传感器
非接触式电容传感器常用于位移测量中。 接触式的电容传感器常用于振动测量。该类 型信号的信号转换放大电路主要采用频率调制 型（增大电路的灵敏度和可靠性）。 工作频率范围 0Hz—300Hz,实现超低频测量； 连接方式为螺栓或粘接；其性能为低噪声，分 辨率达0.1mg。
Page: 54
振动的分析方法与仪器
• 基于带通滤波的频谱分析仪
–对模拟信号作谱分析的实质是用不同中心频率的带通滤 波器分离出信号在滤波器带通内的信号