机械振动的测量
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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。
(1)测量机械设备或结构工作状态下的振动
如测量振动位移、速度、加速度、频率和相位等参数，了解 被测对象的振动状态、寻找振源，以及进行监测、分析、诊 断和预测。
(2)测量机械设备或结构动态特性
施加某种激励，测量其受迫振动测量固有频率、限尼、刚度 、响应和模态等。
振动的测量方法：机械法、电测法、光测法。
v dy Acos(t )
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：
18
一、绝对式测振传感器原理
1、测振幅
幅频特性： A( ) zm
xm
( / n )2 [1 ( / n )2 ]2 (2 / n )2
当 n , 1时，
幅频特性曲线近似为常数，A(ω)接近 于1，zm≈xm , 表明传感器的输出正比于被测物体振 动的位移。 一般：
/ n , 取3 ~ 5。
d2x dt 2
2 xm
sin t
解方程
z z(t)
( wenku.baidu.com n )2 xm
sin(t )
[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
。
tan1
2 ( / n ) 1 ( / n )2
➢ 幅值：反映振动强、弱程度，可以用振动的峰值、平均 值、有效值来描述；
➢ 通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，从 而可以寻找振源；
➢ 利用相位关系可确定共振点、进行振型测量以及旋转件 的平衡、有源振动的控制等。
9
一、振动的类型
振动的基本参数 幅值、 频率、相位
y A sin( t )
14
§2 常用测振传感器
一、绝对式测振传感器原理
x(t)为被测物体振动位移； y(t)为惯性质量块的振动位移； z(t)为壳体相对惯性质量块的振动位移； m为质量块质量； k 为支撑质量块的弹簧刚度； c为阻尼系数。 则惯性质量块的动力方程式可写成:
力学模型
d 2 y dz m c kz 0
2
机械振动的测量
有利：
➢ 振动输送机、清洗机、脱水机等就是利用振动的原理进行 工作的。
3
机械振动的测量
现代机电产品、设备提出了低振动和低噪声要求，设计机 械结构要求有高的抗振性能，要进行必要的振动分析和振 动设计；
为了保证大型机电设备正常、有效的运行，必须对其振动 信息进行监测、故障诊断。
振动的测试在生产和科研等各方面都十分重要
随机振动平稳随机振动
各态历经振动 非各态历经振动
非平稳随机振动
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一、振动的类型
2、按振动的原因分类 （1）自由振动 （2）受迫振动
3、按振动系统的自由度数目分类 （1）单自由度振动 （2）两自由度、多自由度系统振动
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一、振动的类型
振动的基本参数 幅值、 频率、相位
称为振动三要素。只要测定这3 个 要素，也就决定了整个振动运动 ．
➢ 而组成测试系统的任何一个环节都有其固有的频率响应特性，整个系统的 特性是由各个环节串联而成的。因此正确选用测试装置，对测试结果有一 定的影响。
12
§2 常用测振传感器
测振传感器的种类很多。 （1）按测振参数
位移传感器、速度传感器、加速度传感器。 （2）按传感器与被测物位置关系
接触式传感器、非接触式传感器。 接触式：电阻应变式、电感式、压电式、磁电式； 非接触式：电容式、电涡流式和光学式等。 （3）按测试参考坐标 相对式测振传感器、绝对式（惯性式）测振传感器。
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
1、测振幅
当测振传感器的输出量z正确感受和反映的是被测体振动的
振幅量xm时，
幅频特性： 相频特性：
A( ) zm
( / n )2
xm [1 ( / n )2 ]2 (2 / n )2
( )x
tan1
2 ( / n ) 1 ( / n )2
dt dt
z(t) y(t) x(t)
15
§2 常用测振传感器
一、绝对式测振传感器原理
d 2 y dz
m
dt 2
c dt
kz 0
d 2z dz
d2x
m dt 2 c dt kz m dt 2
设
力学模型
16
一、绝对式测振传感器原理
设 x(t ) xm sint
dx dt
xm
cos t
13
§2 常用测振传感器
相对式测振 传感器设置在被测物体外的静止基准上，测量振动物体相对 于基准点的相对振动。
绝对式测振 传感器固定在被测物体上，以大地为参考基准，测量物体相 对于大地的绝对振动， 因此传感器又称为惯性式测振传感器，如 惯性式位移传感器、 压电式加速度传感器等， 这类传感器在振动测量使用普遍。
机械振动的测量
1
机械振动的测量
振动： 物质运动的一种形式，当某物体受到外力作用， 就会在其平衡位置周围作往复运动，这种每隔一 定时间的往复机械运动即振动。
机械振动现象普遍。 机械设备运动时，都存在不同程度的振动。
有害：
➢ 大多数情况，破坏机器的正常工作，降低机器、设备的使 用寿命，
➢ 机械振动还能直接或问接地产生噪声，恶化环境和劳动条 件，危害人们的健康。
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机械振动的测量
振动给料机
水泥回转窑
5
§1 概述
一、振动的类型 1、按振动的规律分类 （1）稳态振动（确定性振动） 一般分为以下几种：
稳态振动
周期振动
正弦周期振动(简谐振动)
复杂周期振动(非简谐振动)
非周期振动
准周期振动
瞬态振动
6
§1 概述
一、振动的类型 1、按振动的规律分类 （2）随机振动 一般分为以下几种：
ω/ωn
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一、绝对式测振传感器原理
1、测振幅
( )x
tan1
2 ( / n ) 1 ( / n )2
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。
(1)测量机械设备或结构工作状态下的振动
如测量振动位移、速度、加速度、频率和相位等参数，了解 被测对象的振动状态、寻找振源，以及进行监测、分析、诊 断和预测。
(2)测量机械设备或结构动态特性
施加某种激励，测量其受迫振动测量固有频率、限尼、刚度 、响应和模态等。
振动的测量方法：机械法、电测法、光测法。
v dy Acos(t )
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。
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二、振动的测试内容及测量方法
测试的内容包括两方面：
18
一、绝对式测振传感器原理
1、测振幅
幅频特性： A( ) zm
xm
( / n )2 [1 ( / n )2 ]2 (2 / n )2
当 n , 1时，
幅频特性曲线近似为常数，A(ω)接近 于1，zm≈xm , 表明传感器的输出正比于被测物体振 动的位移。 一般：
/ n , 取3 ~ 5。
d2x dt 2
2 xm
sin t
解方程
z z(t)
( wenku.baidu.com n )2 xm
sin(t )
[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
。
tan1
2 ( / n ) 1 ( / n )2
➢ 幅值：反映振动强、弱程度，可以用振动的峰值、平均 值、有效值来描述；
➢ 通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，从 而可以寻找振源；
➢ 利用相位关系可确定共振点、进行振型测量以及旋转件 的平衡、有源振动的控制等。
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一、振动的类型
振动的基本参数 幅值、 频率、相位
y A sin( t )
14
§2 常用测振传感器
一、绝对式测振传感器原理
x(t)为被测物体振动位移； y(t)为惯性质量块的振动位移； z(t)为壳体相对惯性质量块的振动位移； m为质量块质量； k 为支撑质量块的弹簧刚度； c为阻尼系数。 则惯性质量块的动力方程式可写成:
力学模型
d 2 y dz m c kz 0
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机械振动的测量
有利：
➢ 振动输送机、清洗机、脱水机等就是利用振动的原理进行 工作的。
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机械振动的测量
现代机电产品、设备提出了低振动和低噪声要求，设计机 械结构要求有高的抗振性能，要进行必要的振动分析和振 动设计；
为了保证大型机电设备正常、有效的运行，必须对其振动 信息进行监测、故障诊断。
振动的测试在生产和科研等各方面都十分重要
随机振动平稳随机振动
各态历经振动 非各态历经振动
非平稳随机振动
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一、振动的类型
2、按振动的原因分类 （1）自由振动 （2）受迫振动
3、按振动系统的自由度数目分类 （1）单自由度振动 （2）两自由度、多自由度系统振动
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一、振动的类型
振动的基本参数 幅值、 频率、相位
称为振动三要素。只要测定这3 个 要素，也就决定了整个振动运动 ．
➢ 而组成测试系统的任何一个环节都有其固有的频率响应特性，整个系统的 特性是由各个环节串联而成的。因此正确选用测试装置，对测试结果有一 定的影响。
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§2 常用测振传感器
测振传感器的种类很多。 （1）按测振参数
位移传感器、速度传感器、加速度传感器。 （2）按传感器与被测物位置关系
接触式传感器、非接触式传感器。 接触式：电阻应变式、电感式、压电式、磁电式； 非接触式：电容式、电涡流式和光学式等。 （3）按测试参考坐标 相对式测振传感器、绝对式（惯性式）测振传感器。
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
1、测振幅
当测振传感器的输出量z正确感受和反映的是被测体振动的
振幅量xm时，
幅频特性： 相频特性：
A( ) zm
( / n )2
xm [1 ( / n )2 ]2 (2 / n )2
( )x
tan1
2 ( / n ) 1 ( / n )2
dt dt
z(t) y(t) x(t)
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§2 常用测振传感器
一、绝对式测振传感器原理
d 2 y dz
m
dt 2
c dt
kz 0
d 2z dz
d2x
m dt 2 c dt kz m dt 2
设
力学模型
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一、绝对式测振传感器原理
设 x(t ) xm sint
dx dt
xm
cos t
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§2 常用测振传感器
相对式测振 传感器设置在被测物体外的静止基准上，测量振动物体相对 于基准点的相对振动。
绝对式测振 传感器固定在被测物体上，以大地为参考基准，测量物体相 对于大地的绝对振动， 因此传感器又称为惯性式测振传感器，如 惯性式位移传感器、 压电式加速度传感器等， 这类传感器在振动测量使用普遍。
机械振动的测量
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机械振动的测量
振动： 物质运动的一种形式，当某物体受到外力作用， 就会在其平衡位置周围作往复运动，这种每隔一 定时间的往复机械运动即振动。
机械振动现象普遍。 机械设备运动时，都存在不同程度的振动。
有害：
➢ 大多数情况，破坏机器的正常工作，降低机器、设备的使 用寿命，
➢ 机械振动还能直接或问接地产生噪声，恶化环境和劳动条 件，危害人们的健康。
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机械振动的测量
振动给料机
水泥回转窑
5
§1 概述
一、振动的类型 1、按振动的规律分类 （1）稳态振动（确定性振动） 一般分为以下几种：
稳态振动
周期振动
正弦周期振动(简谐振动)
复杂周期振动(非简谐振动)
非周期振动
准周期振动
瞬态振动
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§1 概述
一、振动的类型 1、按振动的规律分类 （2）随机振动 一般分为以下几种：
ω/ωn
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一、绝对式测振传感器原理
1、测振幅
( )x
tan1
2 ( / n ) 1 ( / n )2