第8章振动测试《工程测试技术》教学课件

ZM ZMCO ZM 5
ZMCO l A
ZM
0A
Z R j
W2
1
A 0 A
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三、电感式振动传感器
由上式可以看出，电感传感器有二种形式，一是可变间隙的，二是可变导磁面积的。 如下图所示：
（a）可变间隙示意图
（b）可变面积示意图
图 电感元件参量变化形式示意图
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四、电阻式振动传感器
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一、磁电式速度传感器
磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电 势输出的传感器。
对恒磁通磁电式传感器而言，工作气隙中的磁通恒定，感应电势 是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割磁力线而产 生。这类结构有两种：
（a）动圈式；
（b）动铁式
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1—弹簧 2—壳体 3—阻尼环 4—磁钢 5—线圈 6—芯轴
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8.2 机械振动的电测法及测试系统的 构成
机械振动的电测方法：将工程振动的参量转换 成电信号，经电子线路放大后显示和记录。
机械振动测试系统组成框图
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8.2 机械振动的电测法及测试系统的 构成
电测法有以下几方面的优点：
（1）具有较宽的频带； （2）具有较高的灵敏度和分辨率； （3）具有较大的动态测量范围： （4）振动传感器可以做得很小，以减小传感器对试验 对象的附加影响，还可以做成非接触式的测量系统； （5）可以根据被测参量的不同来选用不同的振动传感 器； （6）能进行远距离测量； （7）便于对测得的信号进行贮存，以便作进一步分析； （8）适合于多点测量和对信号进行实时分析。
➢ 适用旋转轴的径向和轴向 振动测量。
典型灵敏度 ：8.0V/mm (对象为钢)
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轴振动的测点布置
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三、电感式振动传感器
Байду номын сангаас
右图，它是一个带有工作气隙的电感元件。 对于任何一个有铁芯的线圈，其阻抗都可以 表示为：
Z R j2f W 2
ZM
图 带有气隙的电感元件
如果忽略漏磁通的影响，则：
磁电式绝对速度传感器
e BNlv 108
属于 1 的受迫振动 n
要尽量降低ωn，采用薄片式弹性元件，并配以阻尼环3加大阻
尼，使阻尼比达0.6-0.7，以增加低频段的测量范围。
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1—顶杆 2—弹簧片 3—磁钢 4—线圈 5—引出线 6—壳体 磁电式相对速度传感器
➢ 测量振动系统中两部件之间的相对振动速度； ➢ 壳体固定于一部件上，而顶杆与另一部件相连接，使传感 器内部线圈与磁钢产生相对运动，发出相应的电动势。
绝缘覆盖层
基片及覆盖绝缘层
引出线 电阻丝 基片 (a)丝式应变片
引出线
金属箔 (b) 箔式应变片
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四、电阻式振动传感器
电阻应变式传感器实际上是惯性式传感器，如下图，它的质量块由 弹性梁悬挂在外壳上，当质量块相对于仪器外壳发生相对运动时，弹性 梁就发生变形，贴在弹性梁上的应变片的电阻值由于变形而产生变化。 然后再通过电阻动态应变仪测得电阻值的变化量及变化规律，再经过计 算，从而可求出有关的振动参量。
（2）测量线路。测量线路的种类甚多，它们都是针对各种传感器 的变换原理而设计的。比如，专配压电式传感器的测量线路有电压 放大器和电荷放大器等；专配电阻、电容和电感变换原理的传感器 的有各种测量电桥和调制线路等；此外，还有积分线路、微分线路、 滤波线路和归一化装置等等。
（3）显示及记录环节。从测量线路输出的电压信号，可按测量的 需要送给显示仪器（如电子电压表、示波器、相位计）、记录设备 （如光线示波器、磁带记录仪、X 一Y 记录仪）及信号分析仪等。
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第8章 振动测试
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8.1 概 述
1、机械振动定义
物体在一定位置附近所做的周期性往复运动。
2、机械振动产生的物理原因
机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、间隙、 润滑不良、支撑松动等因素，产生各种振动。
3、振动测试的研究内容
测量设备运行时的振动参量，了解被测对象的振动状态，寻找 振源； 对设备激振，测试其受迫振动，以求得被测对象的动态性能， 如固有频率、阻尼、机械阻抗等。
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8.2 机械振动的电测法及测试系统的 构成
电测方法包括拾振环节、测量线路、显示及记录环节。
电测法测量系统示意图
电测法测量系统示意图
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8.2 机械振动的电测法及测试系统的 构成
（1）拾振环节。把被测的机械振动量转换为机械的、光学的或电 的信号，完成这项转换工作的器件叫传感器或拾振器。
工程测试技术 4、振动的利弊
利：钟表、振动筛、振动沉桩机等 。
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弊：磨损，减少寿命，影响强度； 引起噪声，影响劳动条件； 消耗能量，降低精度等。
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机械振动测试，用于不同目的，大致可分为两类：
1) 寻找振源，减少或消除振动，即消除被 测量设备和结构所存在的振动。
2) 测定结构或部件的动态特性以便改进结 构设计，提高抗振能力。
电阻式应变式传感器是将被测的机械振动量转换成传感元件电阻的 变化量。实现这种机电转换的传感元件有多种形式，其中最常见的是电 阻应变式的传感器。
应变片变形效应图
R l R K0 l K0
R KR0
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四、电阻式振动传感器
为了增大应变灵敏度和提高测量精度，一般是把具有较大电阻值的 细长金属丝盘绕或光刻腐蚀成回线形式的敏感栅构架，并通过粘结剂固 定在树脂基底上，再用引出线连接两端点，共同构成电阻应变片。电阻 应变片结构示意图如下图所示。
二、涡流位移传感器
➢ 非接触测量结构简单，测 量动态范围大；可测振幅 范围为几十微米到几毫米 ；频率范围为DC～20ＫHz 。。
➢ 不受油污等介质的影响，
抗干扰能力强。
接收形式：相对式 变换形式：电涡流 典型频率范围：0~20kHz 典型线性范围：0~2mm
➢ 灵敏度与被测对象的电导 率和导磁率有关。
也各种可分在析必处要理时，重从放而记得录到在最磁终带结上果的。信号，并输入到信号分析仪进行
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8.3 测振传感器
分类
按是否与被测件接触可将传感器分为两类：接触式和非接触式。
按所测的振动性质可将传感器分为：绝对式和相对式。
传感器样式
（1）磁电式速度传感器 （2）涡流位移传感器 （3）电感式振动传感器 （4）电阻式振动传感器 （5）电容式加速度传感器 （6）压电式加速度传感器 （7）磁致伸缩是振动传感器 （8）激光速度传感器