振动测试.ppt

c
dz01 dt

kz01

m
d2z1 dt2
Z1(t) 图7 - 2 单自由度系统的基础激励
可以求出频率响应函数H(ω)幅频特性A(ω)和
相频特性ψ(ω)。
H( ω) (
ω ωn
)2
1(
ω ωn
)2
2 j ξω ωn
A( ω)
(
ω ωn
)2
1(
ω ωn
)2
2 ( 2 ξω ωn )2
)]2
***************
2

arctg
2(
n
)
1
(
n
)
2
*
***************************************************************
输入
输出
频率响应
频率响应
位 幅频特性
移
相频特性
基
础
频率响应
运 动
速 度
幅频特性
相频特性
振动的频谱都在某中程度上反映机器运行状况，均可作为监测工况、评价 运转质量时的测试参数。
二、振动测试大致可分为两类：
一类是测量设备和结构所存在的振动。 另一类是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 类振动的目的是研究设备或结构的力学动态特性。 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 为采取有效对策提提供依据。
1(
ω ωn
)2
2

(2ξω ωn
)2
2ξ
ωn
1
ω ωn
2
的输出)
★小结
★位移共振频率、速度共振频率和相位共振
通常把频幅曲线上幅值最大处的频率称为位移共振频率。
当 0时r ，n 故r常作为 n的估计值。 r n 1 2 2
若输出为振动速度时,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 ************************************************************************************************************************
振动测试的力学原理
一、质量块受力引起的受迫振动
单由度系如统图所的示受的迫单自振由动度系统，其质量块m在外力
f(t)
f(t)作用下的运动方程为：
mz
kc
f (t)()
m d2z dt 2
kz
c
dz dt
d 2z
dz
m dt 2
c
kz
dt
f (t )
求系统频率响应H(ω )和幅频特性A(ω )、相
加 频率响应
速 度
幅频特性
相频特性
力 频率响应 f(t) 幅频特性
相频特性
绝对速度
相对速度
位 速度 移
பைடு நூலகம்
加速度
D4 D3
D1 D2
1
jD 4
D3
D1
D2
1

2
2D4
D3
2 D1 D2
1
D4 jD 3
D4 D3
jD 4 D3
D1
D1
D1
D 2
1

2
D2
1
D2
二、由基础运动引起的受迫振动
m 设基础的绝对位移Z1，质量块m的绝对位移为Z0如图示：
m
d 2z0 dt 2
c
d dt
(z0

z1)

k ( z0

z1)

0
若考察m的相对运动而上式可写为：
Z01=Z0-Z1
k
Z01
c
Z0
(z0

m d2z0
dt 2
z1
)k
c
d dt
(
z0

z1)
m
d2z01 dt2
1

2
D4

2 n
D
3
D1
2D2
jD 4 D3
D1 D 2
D4 D3 D1 D2
1
1 kD1 3 kD 2
2
1

2
j
kD 3 j
kD
2
2 2
1
2
kD 2
3
kD 2
2
位移 速度 加速度
2

2 n
D
3
2

2 n
D
2
2
j3

2 n
D
频特性 ()如下：
1
H(ω) 图7 1 单自由度系统在质量块
受力所引起的受迫振动
k
1(
ω ωn
)2

2jξω ωn
1
A(ω)
k
(其中c为粘性阻尼系数，k为
n
k m
弹性刚度，激 振力f(t)为系
(ω) arctg c 统的输入，振
2 mk 动位移z为系统
( ω )
a
r
c
t
g
2ξ ωn
1
ω ωn
2

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。
三、单自由度振动系统受迫振动小结
其中各参数如下：
n
k m
c
2 km
D1
1 [2( )]2
n
D2
[1

(
n
)2
]2

[2
(
n
)]2
D3

[1

(
n
)2
]

2
j(
n
)
D4
1 2
j
(
n
)
arctg 2
(
n
)3
1
[1(
n
)
2
][
2
(
n
第八章 振动测试
本章学习要求：
1.了解振动测试的类型 2.了解振动测试的原理 3.了解单自由度系统由作用力引起的受迫振动 4.掌握由基础运动所引起的受迫振动 5.掌握惯性试适振器的力学模型
§第一节 概述
一、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，如清洗、脱水、时效等。
3
3

2 n
D
2
2

2
4

2 n
D
3
4

2 n
D
3
2
j

2 n
D
3


2 n
D
2
2

2 n
D
3
2

2 n
D
2
j3

2 n
D
3
测试工作中的许多工程问题，往往可以用弹簧-阻尼器-质量块构成的单自
由度模型来描述，但是在不同的场合下所处理的输入、输出量往往是不同的，
从而其频率响应函数及幅频、相频特性也不同。由此，归纳如下表：
*****************************************************************************