第七章振动测试
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振动测试的两种方式
测量机械设备或结构在工作状态下的振动。 对机械设备或结构施加某种激励，测量其受迫振动，以便求得被 测对象的振动力学参量或动态性能。
振动测试的意义
机械振动系统基本要素
惯性：是能使系统当前运动持续下去的性质，通常由物理参数质量 M表征； 恢复性：是能使系统位置恢复到平衡状态的性质，通常由物理参数 刚度K表征； 阻尼：是能使系统能量消耗掉的性质,由物理参数阻尼C表征。
将测振仪直接固定在被测振动 物体的测点上，当传感器外壳随被 测振动物体运动时，由弹性支承的 惯性质量块m 将与外壳发生相对运 动。惯性式测振传感器是由与传感 器壳体之间用弹簧和阻尼器联系着 的惯性质量块组成的单自由度振荡 系统。
振动测试原理
传感器的力学数学模型
壳体相对于惯性块的振动与被测振动之间的关系可由振动理论推出： y质量块的绝对位移，x表示被测物体的绝对位移，Z表示质量块
振动测试的意义
危害结构强度的振动
振动测试的意义
振动对人体的影响
实验表明： 振动频率在4~8Hz之
间时，人体将处于垂直方 向振动的共振状态，胸、 心脏不适。
振动频率在10~12Hz 之间时，腹部共振。
振动频率在0.1~0.3Hz 之间时，头晕。
振动测试的意义
振动给料机
振动测试的意义
振动按摩椅
振动测试原理
测振传感器分类
相对式：传感器测出的是被测振动相对某一取做参考相对静止 坐标的运动，又可分为直接式和跟随式。 绝对式（惯性式）：这种传感器不需要依赖外界，而是利用本 身惯性在惯性空间建立坐标，测定的是被测振动相对大地或惯性 空间的绝对运动，因此称为惯性式或绝对式。
振动测试原理
相对式测振传感器原理
2
振动测试原理
Байду номын сангаас
由于 因此有
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z
xm(n)2
sint()
(1(n)2]2(2n)2)
振动测试原理
电测法测振原理
振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量，而 是将原始要测的机械量作为振动传感器的输入量Mi，然后由机械 接收部分加以接收，形成另一个适合于变换的机械量Mt，最后由 机电变换部分再将Mt变换为电量E，因此一个传感器的工作性能 是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。
特点：抗干扰能力强，频率范围及动态、线性范围窄、测试时 会给工件加上一定的负荷，影响测试结果，用于低频大振幅振动及 扭振的测量
振动测试方法
光学式的测量方法
将工程振动的参量转换为光学信号，经光学系统放大后显示 和记录。
比如读数显微镜和激光测振仪等。
特点：不受电磁场干扰，测量精度高，适于对质量小及不易安 装传感器的试件作非接触测量。在精密测量和传感器、测振仪标定 中用得较多。
振动测试的基本参数
振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数。
位移 速度 加速度
x(t)xmsint() v(t)ddxtxmcost ()
a(t)d d v t 2xmsi n t() 2x
振动测试方法
机械式测量方法
将工程振动的参量转换成机械信号，再经机械系统放大后，进 行测量、记录。
常用的仪器有杠杆式测振仪和盖格尔测振仪，它能测量的频率 较低，精度也较差。但在现场测试时较为简单方便。
相对于被测物体的位移。 则有 Z=y-x
m d d22 ytCdy dx tkyx0
mdd22ztCd dztkzmdd22 xt
振动测试原理
若被测物体的振动为谐振动，则有
xxmsint
根据二阶系统响应特性得到传感器输出位移量应为
zAm s xi n t
同时
f t
A
mn2
1
n
2
2
4
2
n
例如：钟摆的振动 琴弦的振动 车船的振动 机床的振动 桥梁的振动等
振动测试的意义
振动的两重性
有害的一面：降低机械加工的精度和表面粗糙度，危害结 构的强度，发生大变形导致机器或结构的破坏甚至酿成灾难性 的事故。
有利的一面：振动给料机、振动筛选机、振动破碎机、振动 球磨机、振动打桩、振动测桩、振动抛光、结构的减振、抗震等 都是利用振动的特性进行工作的。
第七章 振动测试
本章主要内容
振动测试简介 振动测试方法及系统组成 振动测试原理 振动参量的测试 加速度测试及其系统构成
振动测试的意义
从狭义上讲，把具有时间周期性的运动称为振动。从广义上讲，任 何一个物理量在某一数值附近所做的周期性变化都称做振动。机械振动 是指物体在平衡位置附近所作的往复运动。
在测量时，把仪器固定在 不动的支架上，使触杆与被测 物体的振动方向一致，并借弹 簧的弹性力与被测物体表面相 接触，当物体振动时，触杆就 跟随它一起运动，并推动记录 笔杆在移动的纸带上描绘出振 动物体的位移随时间的变化曲 线，根据这个记录曲线可以计 算出位移的大小及频率等参数。
振动测试原理
绝对式测振传感器原理
振动测试方法
电测法
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。 电测法的要点在于先将机械振动量转换为电量（电动势、电荷、及其 它电量），然后再对电量进行测量，从而得到所要测量的机械量。这 是目前应用得最广泛的测量方法。
特点：灵敏度高，频率范围及动态、线性范围宽，便于分析和遥测， 但易受电磁场干扰，是目前最广泛采用的方法。
振动测试的意义
确定系统的特性（固有频率、振型等），预防共振 研究动平衡、隔振、减振方法，以消除振动的影响 进行振动检测、故障诊断及环境噪声控制 振动技术的利用
振动测试的意义
振动测试的主要内容
振动基本参数的测量：测量振动物体上某点的位移、速度、加速 度、频率和相位。 振动系统特征参数的测试：固有频率、阻尼、刚度和振型等动态 参数。
振动测试系统的组成
振动测试系统组成
振动传感器
对应二次仪表
振动分析仪
显示、记录
振动传感器：把被测的机械振动量转换为机械的、光学的或电的信 号，对于电测法是转换为电量进行测试。 二次仪表：专配压电式传感器的测量线路有电压放大器、电荷放大 器等；此外，还有积分线路、微分线路、滤波线路、归一化装置等等。 振动分析及显示、记录环节：从测量线路输出的电压信号，可按测 量的要求输入给信号分析仪或输送给显示仪器、记录设备等。
测量机械设备或结构在工作状态下的振动。 对机械设备或结构施加某种激励，测量其受迫振动，以便求得被 测对象的振动力学参量或动态性能。
振动测试的意义
机械振动系统基本要素
惯性：是能使系统当前运动持续下去的性质，通常由物理参数质量 M表征； 恢复性：是能使系统位置恢复到平衡状态的性质，通常由物理参数 刚度K表征； 阻尼：是能使系统能量消耗掉的性质,由物理参数阻尼C表征。
将测振仪直接固定在被测振动 物体的测点上，当传感器外壳随被 测振动物体运动时，由弹性支承的 惯性质量块m 将与外壳发生相对运 动。惯性式测振传感器是由与传感 器壳体之间用弹簧和阻尼器联系着 的惯性质量块组成的单自由度振荡 系统。
振动测试原理
传感器的力学数学模型
壳体相对于惯性块的振动与被测振动之间的关系可由振动理论推出： y质量块的绝对位移，x表示被测物体的绝对位移，Z表示质量块
振动测试的意义
危害结构强度的振动
振动测试的意义
振动对人体的影响
实验表明： 振动频率在4~8Hz之
间时，人体将处于垂直方 向振动的共振状态，胸、 心脏不适。
振动频率在10~12Hz 之间时，腹部共振。
振动频率在0.1~0.3Hz 之间时，头晕。
振动测试的意义
振动给料机
振动测试的意义
振动按摩椅
振动测试原理
测振传感器分类
相对式：传感器测出的是被测振动相对某一取做参考相对静止 坐标的运动，又可分为直接式和跟随式。 绝对式（惯性式）：这种传感器不需要依赖外界，而是利用本 身惯性在惯性空间建立坐标，测定的是被测振动相对大地或惯性 空间的绝对运动，因此称为惯性式或绝对式。
振动测试原理
相对式测振传感器原理
2
振动测试原理
Байду номын сангаас
由于 因此有
afm td d v t 2xm si n t
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(1(n)2]2(2n)2)
振动测试原理
电测法测振原理
振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量，而 是将原始要测的机械量作为振动传感器的输入量Mi，然后由机械 接收部分加以接收，形成另一个适合于变换的机械量Mt，最后由 机电变换部分再将Mt变换为电量E，因此一个传感器的工作性能 是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。
特点：抗干扰能力强，频率范围及动态、线性范围窄、测试时 会给工件加上一定的负荷，影响测试结果，用于低频大振幅振动及 扭振的测量
振动测试方法
光学式的测量方法
将工程振动的参量转换为光学信号，经光学系统放大后显示 和记录。
比如读数显微镜和激光测振仪等。
特点：不受电磁场干扰，测量精度高，适于对质量小及不易安 装传感器的试件作非接触测量。在精密测量和传感器、测振仪标定 中用得较多。
振动测试的基本参数
振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数。
位移 速度 加速度
x(t)xmsint() v(t)ddxtxmcost ()
a(t)d d v t 2xmsi n t() 2x
振动测试方法
机械式测量方法
将工程振动的参量转换成机械信号，再经机械系统放大后，进 行测量、记录。
常用的仪器有杠杆式测振仪和盖格尔测振仪，它能测量的频率 较低，精度也较差。但在现场测试时较为简单方便。
相对于被测物体的位移。 则有 Z=y-x
m d d22 ytCdy dx tkyx0
mdd22ztCd dztkzmdd22 xt
振动测试原理
若被测物体的振动为谐振动，则有
xxmsint
根据二阶系统响应特性得到传感器输出位移量应为
zAm s xi n t
同时
f t
A
mn2
1
n
2
2
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例如：钟摆的振动 琴弦的振动 车船的振动 机床的振动 桥梁的振动等
振动测试的意义
振动的两重性
有害的一面：降低机械加工的精度和表面粗糙度，危害结 构的强度，发生大变形导致机器或结构的破坏甚至酿成灾难性 的事故。
有利的一面：振动给料机、振动筛选机、振动破碎机、振动 球磨机、振动打桩、振动测桩、振动抛光、结构的减振、抗震等 都是利用振动的特性进行工作的。
第七章 振动测试
本章主要内容
振动测试简介 振动测试方法及系统组成 振动测试原理 振动参量的测试 加速度测试及其系统构成
振动测试的意义
从狭义上讲，把具有时间周期性的运动称为振动。从广义上讲，任 何一个物理量在某一数值附近所做的周期性变化都称做振动。机械振动 是指物体在平衡位置附近所作的往复运动。
在测量时，把仪器固定在 不动的支架上，使触杆与被测 物体的振动方向一致，并借弹 簧的弹性力与被测物体表面相 接触，当物体振动时，触杆就 跟随它一起运动，并推动记录 笔杆在移动的纸带上描绘出振 动物体的位移随时间的变化曲 线，根据这个记录曲线可以计 算出位移的大小及频率等参数。
振动测试原理
绝对式测振传感器原理
振动测试方法
电测法
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。 电测法的要点在于先将机械振动量转换为电量（电动势、电荷、及其 它电量），然后再对电量进行测量，从而得到所要测量的机械量。这 是目前应用得最广泛的测量方法。
特点：灵敏度高，频率范围及动态、线性范围宽，便于分析和遥测， 但易受电磁场干扰，是目前最广泛采用的方法。
振动测试的意义
确定系统的特性（固有频率、振型等），预防共振 研究动平衡、隔振、减振方法，以消除振动的影响 进行振动检测、故障诊断及环境噪声控制 振动技术的利用
振动测试的意义
振动测试的主要内容
振动基本参数的测量：测量振动物体上某点的位移、速度、加速 度、频率和相位。 振动系统特征参数的测试：固有频率、阻尼、刚度和振型等动态 参数。
振动测试系统的组成
振动测试系统组成
振动传感器
对应二次仪表
振动分析仪
显示、记录
振动传感器：把被测的机械振动量转换为机械的、光学的或电的信 号，对于电测法是转换为电量进行测试。 二次仪表：专配压电式传感器的测量线路有电压放大器、电荷放大 器等；此外，还有积分线路、微分线路、滤波线路、归一化装置等等。 振动分析及显示、记录环节：从测量线路输出的电压信号，可按测 量的要求输入给信号分析仪或输送给显示仪器、记录设备等。