测试技术振动测试

特 性
等号左右两边对时间t一次微分： m
d 2v01 dt 2
c
dv01 dt
k v01
m
d 3z1 dt3
传递函数：
H (s)
ms 3 ms 2 cs k
频率响应函数：
H
()
jm 3 m 2 jc
k
H
(
)
n
2{[1
(
n
j 3
)2 ]
2
j
(
n
)}
d. 若以基础的绝对位移为输入，质量块的绝对位移为输出
相对式输出两被测物之间的相对振动）
绝对式的壳体固定在被测件上，其内部利用一个弹 簧—质量块系统来感受振动。
振 动 测 量 传 感 器
相对式的壳体和测杆分别和不同被测件相连，其输出 描述两试件间的相对振动。
1） 涡流位移传感器
电涡流式位移传感器
振 动 测 量 传 感 器
电涡流位移传感器测量轴的振动
传
线圈振动，属于基础运动引起的受迫
感
器
振动。
相对式速度计：壳体（包括磁钢）紧固在被测物1上，
顶杆（包括线圈）压紧在被测物2上，
线圈与磁钢的相对速度即为两被测物
的相对振动速度。
磁电式绝对速度计分析：
输入量被测物的绝对速度，输出为线圈与被测物的相
对速度，查表7-1得幅频特性为：
振 动
A()
( / n )2
振
动
特
性
质量块受力引起的受迫振动
运动方程式：
m
d2z dt 2
c dz dt
kz
f (t)
传递函数：
H
(s)
ms2
1 cs
k
频率响应函数：
H ()
m 2
1
jc
k
H ()
1/ k
(1 m 2 ) 2 j c m
振
k
2 mk k
动
特 性
令： n
k m
c
2 mk
H ()
[1
(
1/ k )2] 2
相对式拾振器
振 动
测 a. 涡流式传感器原理 见第三章
量 传 b. 为什么称为位移传感器？ 感 因为输入值是位移，输出与输入（位移）成比例关系。 器 c. 优点：线性范围大，灵敏度高，频率范围宽，抗干扰能力强，
不受油污，非接触式测量。适宜测量运动部件与相对静止部件 间的间隙变化。用于回转轴系的振动监测、故障诊断。
第六章 振动测试
本章主要内容
信
号
调
6.1 概述
理 处
6.2 振动特性
理
6.3 振动测量传感器
与 分
6.4 振动测试系统及其标定
析
6.5 振动的激励
6.1 概述
振动测试目的
信
号
1）一类是测量设备和结构所存在的振动；
调 理
2）另一类是对设备或结构施加某种激励，使其产
处
生振动，然后测量其振动，目的是研究设备或
m
d 2z0 dt 2
c
d(z0 dt
z1 )
k ( z0
z1 )
0
振
动
特 性
m
d 2z0 dt
c
dz0 dt
k z0
c
dz1 dt
k z1
传递函数：
H (s)
cs k ms2 cs k
频率响应函数： H ()
jc m 2
k
jc
k
2 j 1
振 动 特 性
H ()
[1 (
n
)2] 2
j
(
b. 若以基础的速度为输入，质量块的相对位移为输出
基础的绝对速度：
v1
dz1 dt
运动方式式为：
m
d 2 z01 dt 2
c
dz01 dt
k z01
m
d 2 z1 dt 2
振 动
m
d 2 z01 dt 2
c
dz01 dt
k z01
m
dv dt
特 性
传递函数：
H (s)
ms ms2 cs k
频率响应函数：
运动方程式：
m
d 2z0 dt 2
c
d(z0 dt
z1 )
k ( z0
z1 )
0
a. 若以基础的绝对位移为输入，质量块的相对位移为 输出
相对位移: z01 z0 z1
振 动 特
则：
m
d 2 z01 dt 2
c
dz01 dt
k z01
m
d 2 z1 dt 2
性
传递函数：
H
(s)
ms 2 ms 2 cs
)
n
n
e. abcd等情况的频率响应均可查教材P192 表7-1
6.3 振动测量传感器
6.3.1 测量方法
目前广泛采用电测法，将被测件的振动量转换成电
振 动
量，然后用电量测试仪器进行测量。
测
量 6.3.2 传感器
传 振动传感器也称为拾振器
感
器 分类：
1）接触式和非接触式
2）绝对式和相对式（绝对式输出被测物的绝对振动，
H
()
m 2
jm jc
k
H
(
)
n
2
{[1
(
) n
j
2]
2
j
( n
)}
c. 若以基础的位移为输入，质量块的相对速度为输出
质量块的相对速度：v01
dz01 dt
运动方式式为：
m
d 2 z01 dt 2
c
dz01 dt
k z01
m
d 2 z1 dt 2
振 动
m
dv01 dt
cv01
k
v01dt
m
d 2 z1 dt 2
被广泛用来测量汽轮机、压缩机、电机等旋转轴系的振动、 轴向位移、转速等
2）磁电式速度计
振 动 测 量 传 感 器
磁电式相对速度计
a. 磁电式传感器原理
线圈在磁场中作直线运动，所产生的感应电动势为：
e WBlv
振 输出e与线速度v成正比，v为线圈与磁场的相对速度。
动
测 b. 传感器安放
量 绝对式速度计：壳体（包括磁钢）紧固于被测物上，
[1 ( / n )2 ]2 (2 / n )2
测
量
传
感
器
若 n ，Z01 接近0；
若 n ，Z01 接近1；
振 动
因此，
n
大较好，即弹簧+线圈组成的质量块的质量m大，
弹簧的刚度k小，则 n小，n 大
测
量 磁电式相对速度计分析：
传
感 保证顶杆不脱落被测物，线圈的最大加速度amax不能小于被 器 测物的加速度a，所以被测物的加速度a要求较小，而a=ω2xF，
理
结构的力学动态特性。
与
分
析
6.2 振动特性
6.2.1 单自由度系统的振动分类 分为自由振动和受迫振动
振
受迫振动：1）质量块受力引起的受迫振动；
动 特
2）基础运动所引起的受迫振动
性
1）自由振动的运动方程
m
d 2z dz m dt2 c dt kz 0
k
z c
自由振动
2）质量块受力所引起ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ受迫振动
j
(
)
n
n
幅频特性： A()
1/ k
[1 ( )2 ]2 (2 )2
n
n
振 动 特 性
振 动 特 性
当ω小于ωn时，幅值较大，成线性变化；当ω大于ωn 时，幅值较小，成线性变化；当ω接近于ωn时，幅值 大，且与阻尼比ζ大小相关。
3）由基础运动所引起的受迫振动
振 动 特 性
基础运动所引起的受迫振动
k
频率响应函数：
H
()
m 2 m 2 jc
k
( )2
H
()
[1
(
n
)2 ]
2
j
(
)
n
n
振
动
特
性 幅频特性： A()
( )2 n
[1 ( )2 ]2 (2 )2
n
n
幅频特性曲线
振 动 特 性
当 n 时， Z01 接近0，说明相对位移小，
质量块与基础一起振动。
当 n 时， Z01 接近1，说明质量块绝对静止。