机械振动测试优秀课件
合集下载
《振动的测试》PPT课件
1、惯性式传感器
图中z1(t),z0(t),z01(t)分 别表示壳体绝对位移、质块的 绝对位移和壳体与 质块的相 对位移。测试时，壳体和被测 物体联接（用胶接或机械方 法），使壳体与被测物体之间 无相对的振动，则被测物体的 振 动也即拾振器的输入。
拾振器内质块对壳体的相对位 移量是图8.12力学模型的输出， 经变换元件转换为电信号，用 以描述被测物体的绝对振动量。
当
0时r n
，故
常作为
r
n的估计值。
若输入为力,输出为振动速度时,则系统幅频特性最大处的
频率称为速度共振频率.(速度共振频率始终和固有频率相等)
从相频曲线上可看到,不管系统的阻尼比是多少,在(ω/ ωn)=1
时位移始终落后于激振力90度,这被称为相位共振
************************************************************************************************************************
第八章 振动的测量
§第一节 概述
一、机械的振动是工程技术和日常生活常见的现象。 在大多数的情况下，机械振动是有害的。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 设备的使用寿命身甚至导致损坏造成事故。振动也有可以被 利用的一方面，如运输、捣固、清洗、脱水等。
二、机械运转中的振动及其产生的噪声，一般都具有相同的 频率组成。
光学法
利用光杠杆原理、读数显微 镜、光波干涉原理、激光多 普效应和光纤等测量
不受电磁干扰，测量精度高，适用于对 质量和体积小、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、 测振仪的校准、定度中用的较多。
第6章 机械振动测试与分析PPT课件
幅频曲线
0.05 0.10 0.15
0.25 0.50 1.00
1
2
相频曲线
3 / n
测试技术基础
由基础运动所引起的受迫振动
f(t)
m
z(t)
k
c
f(t) d2z
m dt 2
kz
c dz dt
力作用在质量块上的单自由度系统
m
z0(t)
k
c
z1(t) 单自由度系统的基础振动
2
1.00
1
-180
0
0
1
2
3
0
1
2
3
/ n
幅频曲线
/ n
相频曲线
测试技术基础
➢在幅频曲线上幅值最大处的频率称为位移 共振频率
r n 122
✓随着的阻尼的增加，共振峰向原点移动；
✓当无阻尼时，位移共振频率ωr即为固有频率 ωn
✓当系统的阻尼ζ很小时，位移共振频率ωr 接近系统的固有频率ωn，可用作为的估计 值。
➢通过座标变换，可以把系统的振动方程变成一组相互独立的二阶常微 分方程组，其中的每一个方程式可以独立求解
➢系统参数由若干个固有频率、阻尼率、当量刚度、当量质量、主振型等 参数。
➢多自由度系统在特定条件下，都按某一阶固有频率进行简谐振动，这种 振动称为主振型
A1
B1
A2
a (a)ຫໍສະໝຸດ ba (b)b B2二自由度系统振型
测试技术基础
6.2.4 机械阻抗的概念
➢机械阻抗:
线性动力学系统在各种激励的情况下，在频域内激励与响应之比
➢传递函数
K(s)=F(s)/Y(s) K(ω)=F(ω)/Y(ω) H(s)=Y(s)/F(s)
设备振动测量方法ppt课件
T
A si(2 n πft)
A sin(t)
速度 vdyAco2sπf(t)
dt
加速度 ad v 2A si2 π nft () 2y
d t
11
振动的基础知识
6
0.01
5
0.1
4
0.2
0.5
3
0.7
1
2
1
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
n
A()
(/n)2
输出
交 流 放 大 器
检 波 器
振 动 指 15 示
二、测振传感器的选择及应用
16
测振传感器的选择及应用
拾取振动信息的装置通常称拾振器，振动传感器是其核 心组成部分。拾振器的作用是检测被测对象的振动参数（位 移、速度、加速度、频率、相位），在要求的频率范围内正 确地记录，并将此机械量转换成电信号输出。
1/n222 /n2
-
基 础 振 动 的 幅 频 曲 线
3
12
振动测量方法
振动测量方法分类 振动测量方法按振动信号转换的方式可分为：
电测法：将被测对象的振动量转换成电量，然后用电量 测试仪器进行测量；
机械法：利用杠杆原理将振动量放大后直接记录下来； 光学法：利用光杠杆原理，读数显微镜、光波干涉原理
下面是振动的一些分类：
6
振动的基础知识
按时间历程分类，分为确定性振动和随机振动两大类。
机械振动
确定的
周期的
非周期的
随机的
平稳的
非平稳的
简谐 复杂周期
准周期 瞬态和 各态历
非各态
振动 振动
振动
冲击
A si(2 n πft)
A sin(t)
速度 vdyAco2sπf(t)
dt
加速度 ad v 2A si2 π nft () 2y
d t
11
振动的基础知识
6
0.01
5
0.1
4
0.2
0.5
3
0.7
1
2
1
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
n
A()
(/n)2
输出
交 流 放 大 器
检 波 器
振 动 指 15 示
二、测振传感器的选择及应用
16
测振传感器的选择及应用
拾取振动信息的装置通常称拾振器，振动传感器是其核 心组成部分。拾振器的作用是检测被测对象的振动参数（位 移、速度、加速度、频率、相位），在要求的频率范围内正 确地记录，并将此机械量转换成电信号输出。
1/n222 /n2
-
基 础 振 动 的 幅 频 曲 线
3
12
振动测量方法
振动测量方法分类 振动测量方法按振动信号转换的方式可分为：
电测法：将被测对象的振动量转换成电量，然后用电量 测试仪器进行测量；
机械法：利用杠杆原理将振动量放大后直接记录下来； 光学法：利用光杠杆原理，读数显微镜、光波干涉原理
下面是振动的一些分类：
6
振动的基础知识
按时间历程分类，分为确定性振动和随机振动两大类。
机械振动
确定的
周期的
非周期的
随机的
平稳的
非平稳的
简谐 复杂周期
准周期 瞬态和 各态历
非各态
振动 振动
振动
冲击
《振动测试方法》PPT课件
当转轴存在偏心， 即被测轴段与轴颈不同 心时，也可以利用电涡 流传感器在转轴低速旋 转时测得其偏心的大小。
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。
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。
测试技术课件第八章机械振动测试
其他测试方法
总结词
其他非主流的机械振动测试方法。
详细描述
除了上述的激振法、响应法和互易法外，还有一些其他非主流的机械振动测试方法，如 光测法、声学法和电磁法等。这些方法在某些特定境下进行振动测试时。
03 机械振动测试系统
测试系统的组成
传感器
用于捕捉机械振动信号，将物理量转化为电信号。
网络化振动测试技术
网络化振动测试技术是指通过网络将 多个振动测试系统连接起来，实现数 据共享和远程监控。
VS
通过网络化振动测试技术，可以实现 对大型机械设备的远程监测和维护， 提高设备的可靠性和安全性。
其他新技术的发展趋势
其他新技术的发展趋势包括高精度振动测试技术、非接触式振动测试技术、无线振动测试技术等。
信号调理器
放大器
对传感器输出的信号进行放大，提高信号的信 噪比。
滤波器
用于滤除噪声和干扰信号，保留有效振动信号。
阻抗匹配器
用于调整信号源和传感器的阻抗，提高信号传输效率。
数据采集与处理系统
1 2
数据采集卡
负责采集传感器输出的电信号，并进行模数转换。
数据存储设备
用于存储采集到的振动数据，便于后续分析。
大型设备振动测试是对大型机械设备进行性能评估和故障诊断的重要手段，通过 测试设备的振动特性，可以检测出设备的故障和异常情况，为及时维修和更换提 供依据。
测试方法包括在设备的关键部位安装振动传感器，记录设备在不同工况下的振动 数据，如启动、运行、停止等，并对数据进行处理和分析，以评估设备的性能和 可靠性。
信号调理器
对传感器采集的信号进行放大、滤波和阻抗匹配等处理，以适应数 据采集系统的要求。
数据采集与处理系统
机械振动测量PPT课件
(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。
振动的测量方法：机械法、电测法、光测法。
dt dt
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
d 2 y dz
m
dt 2
c dt
kz 0
d 2z dz
d2x
m dt 2 c dt kz m dt 2
设
力学模型
16
一、绝对式测振传感器原理
设 x(t ) xm sintdx dtxm
cos t
惯性系统阻尼比； 惯性系统的固有角频率。 17
一、绝对式测振传感器原理
1、测振幅
当测振传感器的输出量z正确感受和反映的是被测体振动的
振幅量xm时，
幅频特性： 相频特性：
A( ) zm
( / n )2
xm [1 ( / n )2 ]2 (2 / n )2
( )x
tan1
2 ( / n ) 1 ( / n )2
11
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。
d2x dt 2
2 xm
sin t
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。
振动的测量方法：机械法、电测法、光测法。
dt dt
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
d 2 y dz
m
dt 2
c dt
kz 0
d 2z dz
d2x
m dt 2 c dt kz m dt 2
设
力学模型
16
一、绝对式测振传感器原理
设 x(t ) xm sintdx dtxm
cos t
惯性系统阻尼比； 惯性系统的固有角频率。 17
一、绝对式测振传感器原理
1、测振幅
当测振传感器的输出量z正确感受和反映的是被测体振动的
振幅量xm时，
幅频特性： 相频特性：
A( ) zm
( / n )2
xm [1 ( / n )2 ]2 (2 / n )2
( )x
tan1
2 ( / n ) 1 ( / n )2
11
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。
d2x dt 2
2 xm
sin t
《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。
- 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)。
令 z01(t)=z0(t)-z1(t)，为质量块m 对基础的相对位移， 则上式为
幅频特性函数 A(ω)分别为
A
2
122 22
力学
模型
由幅频特性图可见，当激振频率远小于系统固有 频率时，质量块相对于基础的振动幅值为零，这意 味着质量块几乎跟随基础一起振动，两者相对运动 极小。而当激振频率远高于固有频率时，A(ω)接近 于1。这表明质量块和基础之间的相对运动（输出） 和基础的振动（输入）近于相等，说明质量块在惯 性坐标中几乎处于静止状态。
3、按振动系统的自由度数目分类 （1）单自由度振动系统 （2）两自由度、多自由度系统振动 二、单自由度系统的受迫振动
图8-1为典型的单自由度线性系统的力学 模型图，它是一个惯性质量、理性的弹簧和 粘性阻尼器组成，受外界激振力作用的单自 由度线性系统的受迫振动问题。
§8－1 振动的基本原理
该系统的运动特性可以用 而阶线性微分方程来表示：
r n 122
随着阻尼的增加，共振峰向原点移动，在小阻尼 时ωr接近ωn，故常直接用ωr作为ωn的估计值。若 研究的响应是速度，相应的共振频率称为速度共振 频率，速度共振频率始终与固有频率相等。对于加 速度响应的共振频率则总是大于系统的固有频率。
从相频曲线上看到，不管系统的阻尼比是多少， 在λ＝1时，位移始终落后于激振力90度，这种现象 称为相位共振。当系统有一定阻尼时，位移幅频特 性曲线变得比较平坦，位移共振频率既不易测准又 偏离固有频率。但从相频特性曲线看，在固有频率
处位移响应总是滞后90度，而且这段曲线比较陡峭， 频率稍有偏离，相位就明显偏离90度，所以用相频 特性曲线来捕捉固有频率比较准确，故相位情况下，振动系统的受迫振动是由基础的 运动引起的。设基础的绝对位移为z1，质量块 m的 绝对位移为z0，则如下图 惯性式拾振器的力学模型 所示。质量块 m 的运动方程为
简谐激振力 F(t)=F0 sinωt
式中： F0——激振力振幅； ω——激振力的角频率；
则系统的运动方程可写为
md d22 xtcd dx tkx F0si nt
§8－1 振动的基本原理
设 n k/m ——系统的固有角频率；
c/2 km ——系统的阻尼率；
qF0 /m
则上式可写成 d d2 t2 x2nd dx tn 2xqsint
非周期振动
正弦周期振动(简谐振动)
复杂周期振动(非简谐振动)
准周期振动
瞬态和冲击振动
§8－1 振动的基本原理
（2）随机振动 一般分为以下几类： 随机振动 平稳随机振动 非各各态态历历经经振振动动
非平稳随机振动 2、按振动的原因分类 （1）自由振动 （2）受迫振动
§8－1 振动的基本原理
设被测的振动速度
vv0sin t
则传感器的输出电压为 e BL 0sN it n v
式中 B——磁感应强度；
N——线圈扎数；
L——每匝线圈导线长度
从上式看出，B、L、N均为常数时，线圈中感应 电势与被测速度成正比。
§8－2 测振系统
2、压电式加速度传感器 （1）结构形式
压电式加速度传感器是利用压电材料（如石英 晶体，压电陶瓷）的压电效应原理，将被测物体 的振动加速度转化为电信号（电压或电荷）输出 的测振传感器。
下面的图8-3是一种动圈式速度传感器的结构图。
§8－2 测振系统
图8-3 动圈式速度传感器结构图
1-弹簧片 2-永久磁铁 3-阻尼环 4-铅框架 5-芯杆 6-壳体 7-工作线圈 8-弹簧片 9-接线端
§8－2 测振系统
★ 原理：
处在磁场中的线圈以被测振动的速度切割磁力 线，使线圈产生感应电动式。
压电式加速度传感器主要由以下几部分组成： 压电晶体、质量块、底座和外壳等部分。图8-4 为一般压电加速度传感器的结构：
以某种激励力作用在被测对象上，使之产生受迫振 动，同时测定输入（激振力）和输出（被测对象的振 动），并依次确定被测对象的固有频率、阻尼、刚度 和振型等动态参数。
第八章 机械振动测试
§8-1 振动的基本原理
一、机械振动的类型 1、按振动的规律分类 （1）确定性振动
一般分为以下几种：
周期振动
确定性振动
载波发生器
图 振动测量系统框图
分 析 仪 器
指示 记录 仪器
§8－2 测振系统
二、测振传感器
★ 最常用的测振传感器是： 磁电式速度传感器、电阻应变式加速度传感器、压
电式加速度传感器。 1、磁电式加速度传感器
磁电式速度传感器是利用电磁感应原理制成的用以 测量振动位移、速度、加速度的传感器，有动圈式、 动磁式和可变间隙式等结构形式。
这是一个典型的二阶系统，可求得系统的幅频
和相频特性：AB
1
B0 12222
a
2 rc1tg2
§8－1 振动的基本原理
式中 B/B0 ——振幅比； B0 =F0 /k——静位移； λ=ω/ ω0 ——频率比。
由幅频特性曲线可知，最大幅值对应的频率为ωr， 称为位移谐振频率，其值可从幅频特性表达式的分 母对λ的一阶导数为零求得
机械振动测试
学习要求
完成本章内容的学习后应能做到： 1.了解振动测试的基本原理 2.掌握测振系统的组成及各部分的作用 3.了解振动分析仪器 4.了解振动系统动态特性测试
★ 振动测试的目的： (1)对正在工作着的结构或部件进行实时测量和分析。
测量的内容包括振动位移、速度、加速度、相位等 参数，响应的分析有幅值域分析、时域分析和频谱分 析。 (2)测定结构或部件的动态特性。
md d22 x t cd dx tkxFt
F(t)
式中： m——质量； c——粘性阻尼系数 k ——弹簧的刚度系数； F(t) ——外界激振力
x 图8-1 单自由度线性系统力学模型
§8－1 振动的基本原理
★ 其中,作用在系统上的激振力分为：
简谐激振力、非简谐激振力、任意激振力 1、简谐激振力引起的受迫振动
相频特性函数
为
a
2 rc1tg2
第八章 机械振动测试
§8-2 测振系统
一、测振系统的组成 常用测振系统原理如下图： 传感器的分类：发电型、参数型
发电型：压电式、电动式、电磁式 参数型：电容式、电感式、电阻式
§8－2 测振系统
发电型传感器
前置放大器
微积分放大器
参数型传感器
调制器 测量电桥
放大器解调器