振动参数及结构特性参数测量
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°。
机械振动测量
dt
a dv 2 A sin(t )
dt
➢ 简谐振动的位移、速度、加速度的振动形式和振动频率 都是一样的，只是三者的相位和幅值不同。
➢ 由此可得，任何一个简谐振动都可以三者中的任意一个 量与时间关系来表征。
10
二、振动的测试内容及测量方法
测试的内容包括两方面：
[1 ( / n )2 ]2 (2 / n )2
zm
( / n )2 xm [1 ( / n )2 ]2 (2 / n )2
传感器输出的辐值和相 位角均与ω/ωn和ζ有
关。
tan 1
2 ( / n ) 1 ( / n )2
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
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。
则顶杆不能满足跟随条件，与被测物体之间发生撞击。
因此，传感器使用范围与被测最大位移和频率有关。 28
三、测振传感器的选择
主要涉及：频率特性、量程范围和灵敏度。 (1) 不同类型的传感器测量范围不同，只有在恰当的频率测
量范围内．传感器才能正确反映被测物休的振动规律。
据前分析： ➢ 低频振动场合，加速度幅值不大，通常选择振动位移的
21
一、绝对式测振传感器原理
3、测振动加速度
测振传感器的振动参数是加速度时，有：
A( )a
振动测量实验报告
振动测量实验报告振动测量实验报告引言振动是物体在空间中周期性的运动，广泛存在于自然界和工程实践中。
对振动的测量和分析对于了解物体的结构和性能具有重要意义。
本实验旨在通过振动测量实验，探究振动现象的特性和相关参数的测量方法。
实验目的1. 了解振动的基本概念和特性；2. 掌握振动参数的测量方法；3. 学习振动测量仪器的使用和操作；4. 分析振动测量结果，得出相应结论。
实验仪器和材料1. 振动测量仪器：包括加速度传感器、振动传感器、振动分析仪等；2. 实验样品：可选取弹簧振子、悬臂梁等。
实验步骤1. 准备工作：检查仪器是否正常工作，确保传感器与分析仪器连接良好；2. 安装样品：根据实验要求，选择合适的样品并固定在测量平台上；3. 连接传感器：将加速度传感器或振动传感器与样品连接，并确保传感器位置合适；4. 开始测量：启动振动分析仪器，进行振动测量；5. 记录数据：根据实验要求，记录振动参数的数值，包括振幅、频率、相位等；6. 分析结果：根据测量数据，进行振动特性的分析和对比；7. 结论和讨论：根据实验结果，得出相应结论，并进行讨论。
实验结果与讨论通过实验测量和分析，我们得到了一系列振动参数的数值。
以弹簧振子为例，我们观察到随着振动频率的增加，振幅逐渐减小，这符合振动能量逐渐耗散的特性。
同时，我们还发现在某些频率下，振幅会出现明显的共振现象，这是由于外界激励与振动系统的固有频率相吻合所致。
通过对不同样品的振动测量和对比分析，我们还可以得出不同结构和材料的振动特性差异。
例如，悬臂梁相比弹簧振子更容易发生共振现象，这是由于其固有频率较低，容易与外界激励相吻合。
这些实验结果有助于我们理解和优化工程结构的振动性能。
实验误差分析在实验过程中，可能存在一些误差，例如传感器的位置不准确、测量仪器的精度限制等。
这些误差可能对测量结果产生一定影响。
为了减小误差，我们应该在实验前进行充分的准备工作，确保仪器和样品的状态良好，并在测量过程中注意操作细节。
容克振动测试参数
容克振动测试参数引言：容克振动测试参数是工程领域中一项重要的测试方法，用于评估材料或结构在振动环境下的性能。
通过合理选择和设置测试参数，可以获取准确的振动响应数据，为工程设计和安全评估提供可靠依据。
本文将从测试参数的选择、设置和优化等方面阐述容克振动测试参数的重要性。
一、测试参数的选择1. 激励方式：容克振动测试可采用单点激励或多点激励方式。
单点激励适用于简单结构，多点激励适用于复杂结构。
在选择激励方式时，需考虑测试对象的特点和测试目的，以确保测试结果的准确性和可靠性。
2. 激励频率范围：容克振动测试应涵盖待测结构的工作频率范围。
合理选择激励频率范围，可以获取到结构在实际工作条件下的振动响应特性，为结构的设计和改进提供参考依据。
3. 激励幅值：激励幅值是指施加在待测结构上的振动力的大小。
激励幅值的选择应根据待测结构的工作环境和要求进行合理确定，以确保测试结果的准确性和可靠性。
二、测试参数的设置和优化1. 采样频率：采样频率是指对待测结构振动信号进行采样的频率。
合理选择采样频率，可以保证采样数据的准确性和可靠性。
通常情况下，采样频率应满足奈奎斯特采样定理，即采样频率应大于待测信号中最高频率的两倍。
2. 测试时间：测试时间是指进行振动测试的时间长度。
测试时间的设置应根据待测结构的特点和测试目的进行合理确定，以充分获取到结构在不同工作条件下的振动响应特性。
3. 数据处理方法：容克振动测试得到的原始数据需要经过一系列的处理方法，如滤波、平均等，以提取有效的振动响应特征。
合理选择和优化数据处理方法，可以减小测量误差，提高测试结果的准确性和可靠性。
结论：容克振动测试参数的选择、设置和优化对于准确评估结构的振动性能至关重要。
合理选择测试参数，可以获取到准确的振动响应数据，为工程设计和安全评估提供可靠依据。
因此，在进行容克振动测试时，应充分考虑各项测试参数的重要性，并根据具体情况进行合理选择和设置。
只有如此，才能确保测试结果的准确性和可靠性，为工程领域的发展和进步提供有力支持。
机械结构的振动测试与模态分析
机械结构的振动测试与模态分析机械结构的振动是指在运动或工作过程中，由于受到外界激励或内部失稳因素的影响而出现的周期性或非周期性的振动现象。
振动不仅会影响机械结构的正常运行，还可能导致结构疲劳、损坏，甚至产生严重事故。
因此，了解机械结构的振动特性，进行振动测试和模态分析，对于结构设计、改进和维护具有重要意义。
1. 振动测试振动测试是通过实验手段对机械结构的振动特性进行测量和分析的过程。
常见的振动测试手段包括加速度传感器、速度传感器、位移传感器等。
通过这些传感器，可以测量到结构在不同频率范围内的振动加速度、振动速度和振动位移等参数。
振动测试不仅可以定量地描述结构的振动特性，还可以研究振动的传播路径、频谱特性和共振现象等。
2. 模态分析模态分析是对机械结构的振动特性进行分析和研究的过程。
模态分析的目的是确定结构的振动模态，即结构的固有频率、振型和阻尼等参数。
通过模态分析，可以了解机械结构在不同频率下的振动特性，并确定结构中可能存在的共振点和振动节点。
同时，模态分析还可以帮助设计师优化结构的设计，减小结构的振动幅值，提高结构的工作效率和可靠性。
3. 应用案例以汽车底盘为例，进行振动测试和模态分析的应用。
在汽车行驶过程中，底盘承受着来自路面的冲击和车辆运动的振动。
通过振动测试，可以测量到底盘在不同行驶速度下的振动加速度和振动速度等参数。
通过模态分析，可以确定底盘的固有频率和振型，判断底盘是否在某些特定频率下容易出现共振现象。
根据振动测试和模态分析的结果，可以对底盘的结构进行优化，提高底盘的刚度和减小噪声，提高驾驶的舒适性和汽车的安全性能。
4. 振动测试与模态分析的意义振动测试与模态分析对于机械结构的设计、改进和维护具有重要意义。
通过振动测试，可以了解机械结构在不同工况下的振动特性，及时发现结构的振动异常和故障等。
通过模态分析，可以确定结构的固有频率和振型，为结构的优化设计提供依据。
同时，振动测试与模态分析还可以帮助工程师评估结构的可靠性和耐久性，减小结构的振动幅值，提高结构的工作效率和可靠性。
四、振动参数及结构特性参数测量剖析
◆ODS的类型
-- 时域ODS -- 频谱域ODS(FFT或者Order) -- 升/降速ODS
实验模态分析
1、实验模态分析概述
用实验方法，来构造结构振动特性及行为的数学模型。通过实 验数据的处理和分析，来寻求结构的模态参数。
试验模态分析法
什么叫实模态分析？它有哪几种情况？ 对无阻尼系统和比例阻尼(粘性比例阻尼和结构比例阻尼)系统而 言，表示系统主振型的模态矢量是实数矢量，称为实模态系统，相应 的模态分析过程称为实模态分析。它有在无阻尼系统和比例阻尼系统 中两种情况。
模态分析法
运行模态分析
◆ 测量能够被一次完成（快速，数据一致性好）或多次完成
（受限于传感器的数量） ◆ 一次测量（一个数据组），不需要参考传感器 ◆ 多次测量（多个数据组），对所有的数据组，需要一个或 多个固定的加速度传感器作为参考
--运行变形分析
确定结构在工作条件下的振动模式 ◆ 工作条件
-- 负荷，压力，温度，流量
b
l
o
B
x
简谐振动位移幅值的测量
1、测幅尺
振动幅值与测幅尺 尺寸之间的关系
x A b 2l
2A
o
x
使用限制
1、频率不能太低 f＞10Hz 2、振幅不能太小，A ＞0.1mm 3、上限受测幅尺尺寸限制 4、单一方向
应用：机械式和电动式振动台，振动筛等。 特点：方便、简单、精度较差。
简谐振动位移幅值的测量
1）初位移法：加一力或一力偶，使系统产生初位移或初始转角
后，突然卸力（一阶固有频率测量）
2）敲击法：用力锤或其它施力工具（注意频率范围、敲击点）
4、响应
以单自由度系统为例
x(t ) x0e0t sin(d t )
振动测量方法、标准及准则
振动测量方法、标准及实际振动原因分析及解决方案目录1、振动测量方法 21.1 加速度传感器21.1.1工作原理31.1.2优缺点41.2 速度传感器41.2.1工作原理41.2.2速度传感器优缺点51.3 位移传感器51.3.1工作原理61.3.2优缺点72、振动测量标准 82.1 ISO 10816系列标准82.2ASME标准82.3 DIN标准83、结论 84钢平台振动原因分析及解决方案84.1钢平台振动因素可包括一下几点：81、振动测量方法1.1 加速度传感器压电加速度传感器主要应用的是压电效应，压电效应是最流行的形式。
主要使用加速力而受到的微观晶体结构，压力会在晶体中产生电压，加速度传感器将这个压力转换为速度和方向。
1.1.1工作原理如上图的模型所示，加速度传感器包含微观晶体结构，当发生振动时会产生电压，然后产生的电压会产生加速度的读数。
1.1.2优缺点压电加速度传感器的优点是：1）.结构简单，取材方便；2）.安装方便，使用寿命长。
压电加速度传感器的缺点：1）谐振频率高，容易受到声音的干扰；2）输出阻抗高，输出信号弱，传感器输出信号需要经过放大电路放大后才能送检测电路检测。
1.2 速度传感器速度传感器可以测量振动的速度。
它适用于低频振动测量和对振动的整体评估，速度传感器可以直接测量振动，并提供振动速度的输出信号。
与加速度传感器相比，速度传感器具有较低的灵敏度和频率响应。
图1（a）图1（b）1.2.1工作原理速度传感器的结构示意如图1（a）所示。
一个圆筒形的线圈固定在外壳内壁，线圈中间有一个永磁铁支承在弹簧上。
传感器的外壳固定在被测对象上，以承受振动。
永磁铁（参振质量）、弹簧和阻尼组成了一个单自由度系统图1（b）。
在设计时使该系统的固有频率远低于被测物振动的频率。
这时在被测物振动时，永磁铁在空间处于静止状态，永磁铁相对于线圈的运动即为被测物的运动。
布置方式：测量轴承座振动（简称座振）时，需要测量垂直、水平、轴向三个方向的振动，因此传感器的位置，也即测点的布置如下图所示。
工程振动测试技术09第9章基本振动参数常用的测量方法课件
由(a)、(b)两式解得：
n 2
(
f
2 v
f
2 x
)
由(b)、(c)两式解得：
应注意的问题
n 2fv
fa
(
f
2 a
f
2 v
)
当衰减系数n比较小时，fx、fv、fa 各值相差很
小，测量结果误差较大。
应用精确的频率测量仪器，使测量共振频率的
有效数字尽可能精确。
9.5.3 半功率点法 振动理论曾导出强迫振动的振幅表达式：
由于
fd
f
2 n
(
n 2
)2
是自由衰减振动法得到
的系统振动频率，略小于实际的固有频率。
优点：方法比较简便；
缺点：振动波形衰减太快。
9.2.2 强迫振动法 利用共振的特点来测量机械系统的固有频
率的方法称为强迫振动法，也叫共振法。 1. 调节转速法
速械发和系生固统共有的振频固时率有的频的转率关速系。ncf叫n 做6n临0c 界转，速就，可根以据计临算界出转机
c、计算与显示系统 主要功能：由平均值检波器和直流放大器输出脉冲 的平均值，使输出的直流电压与输入信号间的相位 差成正比关系，然后通过表头显示出来。
2、数字式相位计 数字式相位计的整形电路、相位差检测器的工作
原理同模拟式相位计测量系统的工作原理相同。
数字式相位计的工作原理框图
由于整形电路、相位差检测器 输出的信号如图（c）所示，
sin x
pnt
F0 x m
sin sin
pnt pnt
F0 x m
因此，只要测量发生速度共振时的速度幅值和激
振力幅值，即可通过此式计算出阻尼。
9.6 振型曲线的测量
振动测试相关标准
振动测试相关标准一、引言振动测试是评估产品或结构的动态特性和性能的重要手段。
在许多工程领域，如航空航天、机械、土木工程和汽车等，需要进行振动测试以确保产品的可靠性和安全性。
为了统一测试方法和规范，制定了一系列振动测试相关标准。
本文将重点介绍振动测试的频率范围、加速度和位移参数，以及加权处理等方面的标准。
二、振动测试的频率范围频率范围是振动测试的一个重要参数，它决定了测试所涵盖的振动频率范围。
不同的测试标准可能会规定不同的频率范围，以适应不同产品或结构的测试需求。
例如，一些标准可能规定低频范围为1～1000Hz，而另一些标准则可能规定高频范围为1000～5000Hz。
在实际测试中，应根据具体的标准和要求来确定适当的频率范围。
三、振动测试的加速度和位移参数加速度和位移是振动测试中的两个重要参数，它们反映了物体振动的剧烈程度和运动情况。
在制定振动测试相关标准时，通常会规定加速度和位移的测量范围和精度要求。
例如，一些标准可能要求加速度测量范围为0.1～10g（g为重力加速度），位移测量范围为0.01～1mm。
在实际测试中，应根据具体的标准和要求来确定适当的加速度和位移参数。
四、振动测试的加权处理加权处理是振动测试数据处理的一种方法，用于消除不同频率成分对测试结果的影响。
在制定振动测试相关标准时，通常会规定加权处理的方法和参数。
例如，一些标准可能要求采用“滤波器法”进行加权处理，而另一些标准则可能要求采用“谱分析法”。
在实际测试中，应根据具体的标准和要求来确定适当的加权处理方法。
五、结论本文介绍了振动测试相关标准的主要内容，包括振动测试的频率范围、加速度和位移参数以及加权处理等方面。
这些标准是指导实际振动测试的重要依据，有助于确保测试结果的准确性和可靠性。
在实际应用中，应遵循相关标准的要求，选择适当的测试方法和参数，以确保获得可靠的结果。
同时，随着技术的不断发展和新标准的制定，应关注并更新相关标准，以适应新的测试需求和挑战。
振动测试方法
振动测试方法振动测试是指通过对物体进行振动实验，来获取物体在振动过程中的性能参数和振动特性的一种测试方法。
振动测试方法主要包括模态分析、频率响应分析、传递函数法等多种技术手段。
下面将详细介绍这些振动测试方法的原理和应用。
模态分析是振动测试中常用的一种方法，它通过对结构进行外部激励，然后测量结构的振动响应，从而确定结构的振动特性。
在进行模态分析时，通常会采用加速度传感器或激光测振仪等设备来测量结构的振动响应，并通过信号处理和分析来获取结构的固有频率、振型和阻尼比等参数。
模态分析可以帮助工程师了解结构的动力特性，为结构设计和改进提供重要参考。
频率响应分析是另一种常用的振动测试方法，它通过对结构施加不同频率的激励信号，然后测量结构的振动响应，从而得到结构的频率响应特性。
在进行频率响应分析时，通常会采用振动台、电磁振动器或冲击激励器等设备来对结构进行激励，并通过加速度传感器或位移传感器等设备来测量结构的振动响应。
频率响应分析可以帮助工程师了解结构在不同频率下的振动特性，对结构的动态响应和耦合效应进行分析和评估。
传递函数法是振动测试中一种重要的分析方法，它通过对结构施加输入信号，然后测量结构的输入和输出信号，从而建立结构的传递函数模型。
在进行传递函数法分析时，通常会采用激励信号和响应信号的频谱分析方法，通过信号处理和系统辨识技术来获取结构的传递函数模型。
传递函数法可以帮助工程师了解结构的振动响应特性和动态特性，为结构的控制和优化提供重要依据。
综上所述，模态分析、频率响应分析和传递函数法是振动测试中常用的方法，它们在工程领域中具有重要的应用价值。
通过对结构进行振动测试，可以全面了解结构的动力特性和振动特性，为结构设计、改进和故障诊断提供重要参考。
同时，振动测试方法的发展也为工程师提供了更多的技术手段和分析方法，为工程振动问题的解决提供了更多的可能性。
希望本文所介绍的振动测试方法能够为工程师在振动测试领域提供一定的参考和帮助。
振动测量的主要内容
振动测量的主要内容振动测量是一种广泛应用于各个领域的技术，用于检测和分析物体的振动行为。
它在工程、科学、医学等领域中都有着重要的应用，可以帮助人们了解物体的动态特性和结构健康状况。
以下是关于振动测量的主要内容的详细介绍。
一、振动的基本概念1. 振动的定义：振动是物体围绕平衡位置来回运动的现象，包括周期、频率、幅值和相位等基本概念。
2. 振动的分类：振动可以分为自由振动和受迫振动，自由振动是物体在没有外力作用下的振动，受迫振动是外力作用下的振动。
3. 振动的参数：描述振动行为的参数包括振幅、频率、周期、相位等，这些参数对于振动测量非常重要。
二、振动传感器1. 加速度传感器：加速度传感器是最常用的振动传感器之一，它可以测量物体在某一方向上的加速度，并通过积分得到速度和位移信息。
2. 速度传感器：速度传感器用于测量物体的振动速度，它可以直接测量速度而无需进行积分运算。
3. 位移传感器：位移传感器可以直接测量物体的振动位移，常用的位移传感器包括电感式传感器、光电传感器等。
4. 压电传感器：压电传感器利用压电效应将振动转化为电信号，常用于高频振动测量。
三、振动测量方法1. 时域分析：时域分析是最基本的振动分析方法，通过记录振动信号的时间历程，可以获取振动信号的幅值、频率、周期等信息。
2. 频域分析：频域分析是将振动信号从时域转换到频域的方法，常用的频域分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度分析等，可以得到振动信号的频率成分和能量分布情况。
3. 阶次分析：阶次分析是将振动信号从时间域转换到转速域的方法，可以分析旋转机械系统中的振动特性，如齿轮啮合频率、轴承故障频率等。
4. 模态分析：模态分析用于研究结构振动的固有特性，可以确定结构的固有频率、振型等信息，常用的方法有模态测试和有限元模态分析等。
四、振动测量应用1. 结构健康监测：振动测量可以用于结构健康监测，通过对建筑物、桥梁、飞机等结构的振动进行监测和分析，可以及早发现结构的损伤和故障。
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。
震动现象的实验测量与分析
震动现象的实验测量与分析震动现象是物体或系统在受到外力作用后发生的周期性或非周期性运动。
在工程领域和科学研究中，我们常常需要对震动现象进行实验测量和分析，以了解和控制物体的振动行为。
本文将介绍关于震动现象测量与分析的实验方法和数据处理技术。
一、实验测量1. 实验设备选择在进行震动现象的实验测量时，我们需要选择合适的实验设备。
通常情况下，可以使用加速度计、速度计或位移计等传感器来测量物体的振动参数。
根据实际需求，选择合适的传感器进行测量。
2. 实验参数设置在进行实验前，需要确定实验参数，包括激励力的大小、频率等。
这些参数将直接影响到实验结果的准确性和可靠性。
根据目标物体的特性和实验要求，合理设置实验参数。
3. 数据采集在实验过程中，使用合适的数据采集设备记录传感器所测得的数据。
数据采集设备可以是计算机、数据采集卡或者专门的数据记录仪等。
确保数据采集的准确性和稳定性，以获得可靠的实验数据。
二、数据处理与分析1. 数据预处理在进行数据处理之前，需要对采集得到的原始数据进行预处理。
这包括滤波、降噪和校准等步骤。
滤波是用于去除高频噪声或其他干扰信号，降低数据的噪声级别。
校准是将原始数据转换为真实的物理量，如加速度、速度或位移。
2. 时间域分析时间域分析是对振动信号进行时域特性的分析。
常用的方法有均方根、峰值、峰峰值和时域波形等。
均方根代表了振动信号的能量大小，峰值表示了振动信号的最大值，峰峰值是振动信号波动的范围。
波形图可以直观地表示振动信号的变化规律。
3. 频域分析频域分析是对振动信号进行频域特性的分析。
通过对振动信号进行傅里叶变换，可以将信号转换为频谱图。
频谱图表示不同频率成分的振幅大小。
在频域分析中，常用的方法有频谱密度、功率谱和频谱包络等。
4. 模态分析模态分析用于研究物体的振动模态。
通过对振动信号进行模态分析，可以得到物体的固有频率、振型和阻尼等信息。
模态分析可以帮助我们了解物体的结构特性和动力学行为，对于设计和优化物体的振动性能具有重要意义。
《振动测量》课件
2
案例 2
应用振动测量技术检测建筑结构的振动情况，评估结构的安全性和耐久性。
3
案例 3
通过振动测量分析机械设备的振动情况，判断设备运行是否正常，预测故障。
总结与展望
振动测量是一门重要的工程技术，广泛应用于各个行业。随着科技的发展， 振动测量技术将不断创新和完善，为人们的生活和工作带来更多的便利。
振动的种类
振动可以分为多种类型，包括机械振动、结构振动、电磁振动、声学振动等。 不同类型的振动具有不同的特点和应用场景。
振动测量的方法
非接触式测量法
通过光电、激光或雷达 等传感器，无需直接接 触物体即可获取振动参 数。
接触式测量法
通过加速度计、压电传 感器等直接接触物体， 测量物体振动的加速度 或位移。
频谱分析法
通过对振动信号的频谱 分析，得到振动信号的 频率分布和幅值，从而 分析振动特性。
传感器介绍
加速度计
测量物体振动时加速度的变化，是最常用的振 动传感器之一。
应变计
通过测量物体表面的应变变化，推算出物体的 振动情况。
麦克风
可用于测量声波振动和机械振动，广泛应用于 声学和噪音控制领域。
压电传感器
利用压电效应测量物体振动引起的电荷或电势 变化，适用于高频振动测量。
Hale Waihona Puke 计算机数据采集系统计算机数据采集系统用于接收和处理传感器测量数据，实现对振动信号的分析和记录。常见的数 据采集系统包括模拟输入卡、数字信号处理器和数据存储设备。
实例分析
1
案例 1
利用振动测量技术分析汽车发动机的振动特性，优化发动机设计和降低振动噪音。
《振动测量》PPT 课件
振动测量是一种用于分析和评估物体振动特性的技术。本课件将介绍振动测 量的基本概念、常见的振动种类、测量方法、传感器应用、数据采集系统以 及通过实例分析来深入理解振动测量的原理和应用。
振动测量参数的选择
振动测量参数的选择振动测量是指对物体或系统的振动进行定量测量和分析，以了解振动特性和性能。
在进行振动测量时，需要选择合适的参数来描述和评估振动信号的特征。
本文将介绍一些常用的振动测量参数的选择和应用。
首先，振动幅值是一个最直观和常用的振动参数。
它描述了振动信号的最大偏移量或位移幅度，通常以峰值、峰峰值或有效值来表示。
振动幅值对于评估振动强度和振动机械系统的性能具有重要意义，特别是在故障诊断和预测维护方面。
其次，频率是指振动信号中变化的周期性，表达为振动信号在一秒钟内完成的完整周期数。
频率是振动信号的一个重要特征，对于定量描述振动源的变化规律、识别故障类型和判断振动信号所代表的机械运动状态非常有帮助。
常用的频率单位包括赫兹（Hz）和赫兹的倍数，如千赫兹（kHz）和兆赫兹（MHz）。
第三，相位是指振动信号的起始时间关系或相对位置。
相位差可以通过测量两个振动信号的时间延迟来确定，也可以通过计算相位角来评估。
相位差可以提供关于振动源的有用信息，例如不同部件之间的相互作用和振动波的传播路径等。
相位差可以与频率和幅度结合使用，进一步分析振动信号的特征和机械状态。
第四，功率谱密度（PSD）是指振动信号在不同频率上的功率分布。
PSD可以通过傅立叶变换将时域振动信号转换为频域上的能量谱，从而得到不同频率上的能量分布情况。
PSD对于振动信号的频谱分析非常有用，可以识别并分离不同频段的振动成分，帮助判别故障源和评估振动特征。
第五，峰值因子是指振动信号峰值幅值与有效值的比值。
峰值因子是一个衡量振动信号峰值幅值与有效值之间的差异的参数。
较高的峰值因子意味着振动信号的峰值幅值较大，可能对系统产生较大的冲击和损伤。
因此，峰值因子对于评估振动信号的冲击性和对系统的潜在危害具有重要意义。
最后，波形图和频谱图是常用的振动信号显示和分析工具。
波形图将时域振动信号以图形方式显示，直观地展示振动信号的变化和规律。
频谱图将频域振动信号以图形方式显示，将不同频率的振动成分分离出来，可以更详细地观察和分析振动信号的频谱特性。
机械实验之振动参数的测定
振器能起到隔振作用的最低频率。
2．4 实验操作注意点
1）信号源的输出电流不能太大，一般取在200~300毫安之间，激振头的 最大输入电流为500毫安。
2）由于信号源的粗调旋钮自身比较小，调节比较灵敏，同时信号源显示 又存在一定的迟延，所以很不容易调节，需要特别的耐心
2．5有可能出现的问题
在实验的过程中，有于测振仪自身没有调零功能，因此，有时会出 现零漂较大的情况（达到0.04mm），而主动隔振在加上空气阻尼器的时 候振幅也很小，所以误差相对较大，甚至导致实验失败。
C）绘出振动波形图波峰和波谷的两根包络线，然后设定，并读出个波形所
经历的时间t,量出相距i个周期的两振幅 ， 20 。按公式计算 tgx0d/(x•0nx0)和 n/0
2）用强迫振动法测量
tg
x0d
•
/(x0
nx0)和
n/0
A）加速度传感器置于简支梁上，其输出端接信号采集分析仪，用来测量简支 梁的振动幅值
2．5 实验的其他方法
在测系统的阻尼比时还可以采用放大系数法
在简谐激振力作用
1下，有阻尼单自由度系统的放大系数
为：
共振时， 1/ 2， 1/ 2
即： 1 y静 2 2y动
放大系数 是指激振力作用时的振幅与静力作用时最大位移的比 值，所以有
1
A1 i
3.分析总结
3.1 实验体会
1） 信号发生器在调定到一定的频率微调旋钮由于比较时会发生一些困 难，主要因素如下：
主动隔振效率： 0 2
讨论：1）当 a 1 时， A2 A1 , 1 ,隔振器没有隔振效果
0 时，即 2 共振
2）当
A2 时 A1
，/ 隔0 振器才发生作用
《结构动力学与计算方法王生》第12章结构振动实验基础(第12章)
2.建立结构数学模型
根据已知条件，建立一种描述结构状 态及特性的模型，作为计算及识别参数依 据。目前一般假定系统为线性的。由于采 用的识别方法不同，也分为频域建模和时 域建模。根据阻尼特性及频率耦合程度分 为实模态或复模态模型等。
3.参数识别
按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合 域法，后者是指在时域识别复特征值，再回到频 域中识别振型。
一般应考虑的问题
（1)慎重确定测量点。这要求事先对振动体的性质 有一初步的了解，有时，甚至要考虑到传感器的 质量负荷对被测振动体的影响。 (2)选择传感器及合适的配用仪器设备。在做该选 项时，应考虑到不同的传感器对配用电子设备的 特殊要求。例如压电式加速度计对前置放大器的 要求等。选用电子设备，总要考虑到他们的频率、 相位特性、动态范围、以及便于操作等因素。
• 近十多年来，由于计算机技术、FFT分析仪、 高速数据采集系统以及振动传感器、激励 器等技术的发展，试验模态分析得到了很 快的发展，受到了机械、电力、建筑、水 利、航空、航天等许多产业部门的高度重 视。已有多种档次、各种原理的模态分析 硬件与软件问世。
一、模态参数模型
1.动态数据的采集及频响函数或脉冲相应函数分析
• 二、振动试验的任务
• （1）测定结构的振动特性参数，频率、振型、阻 尼、广义质量、广义刚度和测量的动力特性，如 动弹性模量、动泊松比、动切变模量。
• （2）测定结构的动力响应，应力、位移、频率特 性等，以进行结构强度、刚度、稳定及优化分析， 制定减振或加固措施。
• （3）模拟振动条件，对产品（结构与仪表）进行 耐振性能试验检测，为改进产品设计提供依据。
三、传递函数测量
结构系统任意两点的传递函数也成为机械导纳。导纳 测量是模态分析的关键，为了获得正确的导纳，试验 时必须注意考虑： 1.结构支撑： 自由悬挂、固定在地基上。刚体模态，频率为零。 2.激励方法 激励信号中包含宽的频率成分，稳态随机激励或瞬态激 励时常用的两种宽带激励方法。 稳态激励有激振器；脉冲激励的数学原理是脉冲函数 具有与白噪声相同的平直频谱，而它的近似实现却比 稳态随机简易的得多，因此应用广泛。 传感器必须标定，试验设定正确得工程单位及合理选择窗函 数等。
振动试验参数
振动试验参数1. 引言振动试验是一种用来模拟真实环境中的振动情况，并测试物体在振动环境下的可靠性和耐久性的方法。
在进行振动试验时，需要确定一系列参数，以确保试验结果准确可靠。
本文将详细介绍振动试验的参数及其重要性。
2. 振动试验参数2.1 振动频率振动频率是指单位时间内振动的次数，通常以赫兹（Hz）为单位。
在进行振动试验时，需要确定合适的振动频率范围。
不同物体对于不同频率的振动有不同的响应特性，因此选择适当的频率范围对于模拟真实环境中的振动非常重要。
2.2 振幅振幅是指物体在进行振动时最大偏离平衡位置的距离。
通常以米（m）或毫米（mm）为单位。
合适的振幅取决于被测试物体的尺寸、质量和材料等因素。
过小的振幅可能无法激发物体的共振现象，而过大的振幅则可能导致物体损坏。
2.3 加速度加速度是指物体在进行振动时的加速度大小。
通常以米每二次方秒（m/s²）或重力加速度（g）为单位。
确定合适的加速度水平非常重要，因为加速度的大小直接影响到物体在振动环境下的应力和变形情况。
过大的加速度可能导致物体破坏，而过小的加速度可能无法模拟真实环境中的振动情况。
2.4 持续时间持续时间是指进行振动试验的时间长度。
不同类型的振动试验需要不同的持续时间。
例如，对于耐久性测试，通常需要较长时间的持续振动；而对于冲击测试，通常只需要短暂的振动即可。
确定合适的持续时间可以确保试验结果准确可靠。
2.5 振动方式振动方式是指物体进行振动时所采用的运动方式。
常见的振动方式包括正弦波、随机波和冲击波等。
不同类型的物体对于不同类型的振动方式有不同的响应特性，因此选择合适的振动方式非常重要。
2.6 温湿度温湿度是指振动试验环境中的温度和湿度。
在进行振动试验时，需要控制试验环境的温湿度，以确保试验结果的可靠性。
温湿度对于物体的材料性能和可靠性有着重要影响，因此需要根据实际情况确定合适的温湿度范围。
3. 振动试验参数的重要性确定合适的振动试验参数对于模拟真实环境中的振动情况、验证物体的可靠性和耐久性非常重要。
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4、响应 以单自由度系统为例 x(t) x0e0t sin(dt )
结构固有特性参数测量-自由衰减法
5、时间历程
Ai
Ai m
Td
结构固有特性参数测量-自由衰减法
6、固有频率和阻尼比测量
阻尼比：测出图中 Ai 和 Ai+m 幅值,求减幅系数
X(f)
分析仪
f1 f2 f3 f4
f
结构固有特性参数测量-自由衰减法
1、测量过程
激励 系统 x(t), x&(t), &x&(t) ,0
2、测量仪器与测量系统
传
放大器
感
器
记录仪
振动物体
信号发生器
此法的核心：记录时间历程曲线
结构固有特性参数测量-自由衰减法
3、激励
1）初位移法：加一力或一力偶，使系统产生初位移或初始转角 后，突然卸力（一阶固有频率测量）
特点： 测量的是绝对位移
简谐振动位移幅值的测量
3、 激光位移传感器
一般激光位移计包含一发光组件及一位置传感器（PSD)，利用入射及 反射光间三角函数的关系来得到待测位移的。半导体激光的光源经过透 镜将光束聚焦在待测物体上，待测物反射光经接收透镜聚焦于位置传感 器上形成一光点，此光点位置随待测物位置改变而改变。
各阶固有频率
位移共振频率 速度共振频率 加速度共振频率
结构固有特性参数测量-共振法
☆ 固有频率与共振频率的关系
以单自由度系统为例，当系统受到作用力
0 1 2 2
F F0e jt
令 x x0 sin(t )
F0
则
x0
m
(02 2 )2 (20 )2
由
dx0 0, dx&0 0, d&x&0 0
d d d
0
0 1 2 2
x0 0 x&0 0
& x&0 0
1 2 2 1 2 2
结构固有特性参数测量-共振法
☆ 固有频率的测量
共振的判别
（1）幅值判别法 在激振功率输出不变的情况下，由低到 高调节激振器的激振频率，通过振动曲 线，可以观察到在某一频率下，任一振 动量（位移、速度、加速度）幅值迅速 增加，而最大幅值所对应的频率就是结 构的某阶共振频率，在小阻尼情况下， 该频率近似等于固有频率，但在阻尼较 大的情况下，不同的测量方法测量出的 共振频率稍有差别，不同类型的振动量 对振幅变化敏感程度不一样。
感测头有两种，镜面反射式与散光式。一般镜面反射式用于反光良 好或量测距离较近的待测物上，因为这种情况下入射角与反射角相 等。散射式则用于距离较远或较粗燥的量测面上。
传统的PSD是测量投射到光点的位置，取其中心点为测量点，但由 于光点的亮度分布并不是均匀的，取中心点的演算结果与实际位移 误差较大，因此，现在新型的CCD传感器采用光点中最亮的点为测 量点，其测量精度较传统的PSD要高。
简谐振动位移幅值的测量
4、电涡流位移传感 器已知灵敏度
传 感 器
振动物体
前置放大器
u 测振仪
如 S 5000mv / mm 则振动位移为 d u S
5、速度传感器 6、加速度传感器
积分或微分 u
传
放大器
频率计
感
器
振动物体
测量放大器
简谐振动频率测量
1、频率计（直读法）
传
放大器
感
器
振动物体
频率计
第四部分 振动参数及结构特性参数测量
振动幅值的测量
▪ 位移幅值 ▪ 速度幅值 ▪ 加速度幅值 ▪ 力的幅值
机械法 光测法 电测法
简谐振动位移幅值的测量
1、测幅尺
C
是在一小块白色金属片上，画上带
b
有刻度的三角形制成。使用时，将 o 三角形按直角短边平行于振动方向
lB
粘帖在振动物体上，当振动频率较
快时，标尺上的三角形因视觉暂留 效果看起来形成上下两个灰色三角
放大器 测
放大器
振
放大器
仪
1 23
频率计
4
放大器
激
振
功放
信号源 示波器
器
1、2、3 位移传感器，4-力传感器
结构固有特性参数测量-共振法
共振的判别
（2）相位判别法
相位判别是根据共振时特殊的相位值以及共振前后相位变化规律所提出
来的一种共振判别法。在简谐力激振的情况下，用相位法来判定共振是一 种较为敏感的方法，而且共振时的频率就是系统的无阻尼固有频率，可以 排除阻尼因素的影响。
2、测量仪器
激励系统：正弦信号发生器、功率放大器、激振器 测量系统：传感器、放大器、示波器、频率计、测振仪
结构固有特性参数测量-共振法
3、固有频率的测量
☆ 固有频率与共振频率的区别
1）固有频率是由结构固有参数和边界条件决定的，与激励方式无关。 2）共振频率指结构共振时的强迫振动频率。 3）系统的每阶固有频率分别对应多个共振频率
o
2A
形，其重叠部分是一个白色三角形。
x
简谐振动位移幅值的测量
1、测幅尺
振动幅值与测幅尺 尺寸之间的关系
A x b 2l
o 2A
x
1、频率不能太低 f＞10Hz
使用限制
2、振幅不能太小，A ＞ 0.1mm
3、上限受测幅尺尺寸限制
应用：机械式4和、电单动一式方振向动台，振动筛等。
特点：方便、简单、精度较差。
由于
ti时刻，Ai
x e0tn o
tim时刻，Aim
x e0 (tmTd ) 0
则
Ai em0Td Aim
对数减幅 固有频率
ln m0Td
2 m 1 2
当 = 1时，有 1 ln Ai 2 m Aim
f0
0 2
2
d 1 2
Td
1
1 2
结构固有特性参数测量-共振法
1、原理与方法
通过激振器给结构施加一简谐激振力，使其产生强迫振动，然 后连续改变激振力的频率，当激励频率与结构固有频率相近时，结 构即产生共振（幅值出现极值），逐步调节激励频率，同时测量各 频率点的振动幅值，绘出幅频特性曲线，曲线上各峰值点所对应的 频率就是各阶固有频率。此法适用与各阶固有频率相隔较远的轻阻 尼结构。
简谐振动位移幅值的测量
2、读数显微镜
x
内读数
类型
0.05mm(min)
静止时
外读数 当读数显微0镜.0的1m放m大(倍mi数n)为k时，振动幅值为
A x 2k
测量过程：
振动时
在振动物体上贴一反光线或细砂纸，并用灯照亮，当结构静 止时，调整显微镜位置，以清晰的看到许多亮点，当结构振 动时，由于视觉的暂留效果，这些亮点就成为许多直线。
2、李莎育图形
法
传
放大器
X
y
信号发生器
感
器
振动物体
fx fy
00
900
1800
简谐振动频率测量
3、图形法
记忆示波器
传
放大器
感
器
振动物体
示波器
记录仪
传
放大器
感
器
记录仪
振动物体
信号发生器
复杂振动频率测量
▪ 频谱分析法
分析仪的设置
频率范围 输入量程与输入耦合方式
传
放大器
感
器
振动物体
窗函数
测量内容及坐标