现代机械测试技术知识点总结

第一章绪论

1、测量是以确定被测物属性量值为目的全部操作；测试是具有试验性质的测量。

2、测试是借助专门的设备，通过适合的试验和必要的数据处理，从研究对象中获取有用信息的过程，是对信号的获取、加工、处理、显示记录及分析的过程。

3、现代测试技术的任务：过程或设备运行状态的监测；过程或设备运行状态的自动控制；科学研究。

4、现代测试技术的内容：信号的拾取及变换；信号的记录及传输；信号的显示及处理；信号分析。

5、信号处理的目的：削弱信号中的多余内容，滤除混杂在信号中的噪声和干扰，也可以是将信号转换成易于识别的形式，便于信号的特征参数的提取。

6、现代测试技术的发展：

传感器技术的发展：物性型传感器大量涌现；集成、智能化传感器的开发；化学传感器的开发；

计算机技术的发展：一般的计算机测试系统；标准接口型计算机测试系统；网络化测试系统；虚拟仪器（VI ）。

第二章振动分析理论基础

1、振动的3要素：振幅、频率、相位。

2、两个方向相同的简谐振动的合成：振幅变化的频率振动的平均频率振幅的数值在A1+A2到A1-A2之间变化。

当ω1≈ω2，A1≈A2时，合成振动为拍振：振幅变化的频率为w 。

3、影响机械系统振动特性的因素：

系统本身结构的动态特性参数——质量或转动惯量、刚度和阻尼；

系统的工作条件和外部激振的情况。

4、固有频率：当系统做自由振动时，其振动的频率只与系统本身的固有特性有关，这个振动频率称为固有频率。

5、临界阻尼：是从振动过渡到不振动的临界情况。

6、改变临界转速的措施：

设计时:改变轴的刚度和质量分布；合理地选取轴承和设计轴承座；对于高速转子要考虑油膜振荡，对于大型机组要考虑基础刚度的影响。

运行时：在结构允许的条件下附加质量；改变油膜刚度和轴瓦结构；改变轴承座刚度；采用阻尼减振或其它减振措施。

7、强迫振动的特点：振动频率与外界施加的激振力的频率相同；

振幅与外界施加的激振力的大小有关；

当激振力的频率与系统的固有频率相等时会发生强迫共振，而且有一

共振区。

8、不平衡响应：由不平衡质量的离心力引起的强迫振动响应。

t

A t

A x 2211sin sin ωω+=)(21ωω−;221ωω+)2

21sin()221cos(2t t A x ωωωω+•−•=

第三章物理量的测试

1、传感器：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

2、传感器的组成：敏感元件、变换元件、辅助元件（实现信号的调节与转换）等。

3、物性型传感器：依靠敏感元件材料本身的物理性质的变化来实现信号变换。

结构型传感器：依靠传感器结构参数的变化实现信号变换。

4、传感器的静态性能指标：线性度、迟滞、重复性、灵敏度、分辨力/分辨率、阈值、稳定性（零点漂移）、温度稳定性（温度漂移）。

迟滞：传感器在正反行程期间输入、输出曲线不重合的现象。

重复性：传感器输入量按同一方向作多次测量时，输出特性不一致的程度。属于随意误差。

灵敏度：在稳定条件下输出微小增量与输入微小增量的比值。

分辨率：在规定的测量范围内能测量出的输入量的最小值。

阈值：当传感器的输入从零值开始缓慢增加时，在达到某个值后输出发生可观测的变化，这个输入值称为传感器的阈值。

5、传感器动态性能：

阶跃响应法:采用阶跃输入信号研究传感器的响应特性

频率响应法：采用正弦输入信号研究传感器的响应特性

6、频响范围（频带）：幅频曲线越出公差带所对应的频率区间。

7、常用的测量力和压力的传感器有应变式、压电式（只适用于动态测量）、压阻式（动静态测量）等。

应变式：基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形的变化而变化的现象。

压电式：基于压电效应，某些物质，在外力的作用下，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。

8、温度传感器：液体温度计、电阻式温度传感器（大多数是热敏电阻）、热电偶式温度传感器（赛贝克效应）、热辐射式温度传感器、数字式温度传感器。

赛贝克效应：当有两种不同导体组成的闭合回路，当其两接点保持的温度不同时，回路中将有电流流过，这种现象称为赛贝克效应。实质是指温度不同的物质组成的回路所产生的热电效应。

数字式温度传感器是利用温敏振荡器的频率随温度变化的关系，通过对振荡周期的计数来实现温度测量的。

9、转速测量：接触式测量，离心式转速表、磁性转速表及测速发电机等。

非接触式测量，光电式、磁电式和霍尔式转速传感器和闪光测速仪等。10、扭矩测量的原理是通过测量轴、特制的联轴节或实际传动轴的等传递扭矩的零件，在扭矩的作用下所产生的扭矩变形来测量扭矩的。通常是测量扭转角或轴表面切应力这两个量来确定扭矩

测量切应力：电阻应变式、相位差式扭矩仪、磁滞伸缩式等。

扭矩角：相位差式扭矩传感器

11、振动测量的意义：运转中的机械的振动监测与保护；机械的振动故障分析和预测；机械系统的动力学特性的试验研究；转子动平衡。

12、振动测试的物理量：振动位移、振动速度（烈度）、振动加速度。

13、振动传感器的振动问题：传感器的安装和测点布置；传感器与被测对象的接触和固定；固定件的结构、固定形式和寄生振动；传感器对被测构件附加质量的影响；传感器安装角度

引起的误差；其他问题。

第五章信号处理与分析

1.信号分析的根本目的：通过振动信号的分析，提取出反映机械特性及其缺陷的信息，用

科学方法进行分析和判断，来判明设备所处的工作状态和特性，判断出设备的状态并对它实施控制，或找出设备的各种缺陷和故障。

2.A/D转换：模拟信号经过采样、量化、编码转换为数字信号。

3.A/D转换器的技术指标：分辨率、转换速度、模拟信号的输入范围。

4.D/A转换器的技术指标：分辨率、转换速度、模拟信号的输出范围。

5.采样频率至少为原信号中最高频率成分的2倍，工程实际中采样频率通常大于信号中最

高频率成分的3到5倍；工程中Fs/2为混叠频率或奈奎斯特频率

6.对信号进行加窗截断处理后的频谱不是原来的两条谱线，而是两段振荡的连续谱，原来

集中在f0处的能量被分散到两个较宽的频带中去，这种现象称之为频谱能量泄露。7.监测分析系统的功能：参数设置；信号采集；信号分析；故障诊断；报告生成；数据管

理。

8.能量泄露的克服方法：信号整周期截断。

9.栅栏效应：如果信号中的频率分量与频率取样点不重合，则只能按四舍五入的原则，取

相邻的频率取样点谱线指代替。

10.频谱的离散取样造成了栅栏效应，谱峰越尖锐，产生误差的可能性越大。

11.能量泄露分别为主瓣泄露和旁瓣泄露，主瓣泄露可以减小因栅栏效应带来的谱峰幅值估

计误差。

12.稳态信号频率结构不随时间变化，分析方法有时域分析和频域分析方法。

13.数字信号的预处理：去均值、滤波、放大、消除趋势项。

14.信号的均值相当于一个直流分量，使得信号在零频率处出现一个冲击函数，直接影响到

附近的谱线质量。

15.趋势项是样本记录中周期大于记录长度的频率成分，可能是温度、环境等因素引起的慢

变的趋势，会造成相关分析及功率谱的畸变，可采用多项式拟合方法进行剔除。

16.振动烈度（速度的有效值）:振动速度的均方根值，即振动速度的有效值，反映了包含

各次谐波能量的总振动能量的大小。

17.时域分析：有量纲参数：均值、峰值、有效值、标准差。

18.无量纲参数：峰值指标、脉冲指标、波形指标、峭度指标、裕度指标。

19.有量纲参数指标不仅与机器的状态有关，且与机器的运动参数如转速、载荷有关。

20.无量纲参数指标与机器的运动条件无关，只依赖于概率密度函数的形状。

21.峭度指标：可以敏感捕捉到信号中的冲击成分。

22.经典频谱分析是非参数、线性估计方法，理论基础是信号的傅里叶变换。

23.现代频谱分析是非线性参数估计方法，以随即过程参数模型的参数估计为基础。

24.傅里叶变换的基本思想：将信号分解为一系列不同频率的连续正弦波的叠加。

25.通过对不同频率的正弦函数的匹配，“扫描”出原始信号中的周期成分。

26.细化频谱分析的三步骤：1、移频—将高频信号变换为低频信号2、对新过程进行低通

滤波3、重采样+反移频

27.倒频谱是自功率谱对数的傅里叶逆变换，可以将输入信号与传递函数区分开来，便于识

别；可以分解和识别故障频率、分析和诊断产生故障的与原因。

28.高倒频率，表示频谱图上的快速波动和密集谐频；低倒频率，表示频谱图上的缓慢波动

和疏散谐频。