第七章 振动作用的结果: 振动的测试

振动的测试

第一节 概述

1. 设备或结构振动参数的测量 s, v, a, f 机床设备工作时

测

振幅, 速度, 加速度 频率成分, 噪声

传感器

放大器

记录/分析

2. 设备或结构动态特性的测量 被测物

n , , 刚度，振型等

传感器

放大器

记录/分析

激振器

功率放大器 信号发生器第二节 单自由度系统的受迫振动

一.质量块受力所引起的受迫振动d2z dz m 2 c kz f (t ) dt dt

输入：力f (t ) 输出：振动位移Z

1 S k

从特性曲线看： 1。位移共振频率 r n 1 2 2

,

r 愈接近 n在小阻尼时： r n 加速度共振频率 n

速度共振频率： n

2。相位共振：无论 为何，位移始终滞后于激振力 3。测固有频率 n

n 1,2

相频曲线：用相频曲线测较准确

4。当激振频率 n,输出位移几乎和“静态” 激振力所引起的位移一样。 当 n,响应特性主要取决于 ,且随f的 变化而剧烈地变化； 当 n,质量块接近静态二、由基础运动所引起的受迫振动 Z1 : 基础的绝对位移 Z 0 : m的绝对位移d 2 z0 d m 2 c ( z0 z1 ) k ( z0 z1 ) 0 dt dt

m的相对位移：Z 01 Z 0 Z1d 2 z01 dz01 d 2 z1 m 2 c kz01 m 2 dt dt dt

输入：基础的绝对位移Z1 输出：质量块相对于 基础的位移Z 011。当 n 质量块相对于基础 几乎一起运动 2。当 n Z 01 Z1 即Z 0 Z1 Z1 Z 0 0 质量块几乎处于静止状态

特性:

三. 单自由度振动系统受迫振动小结

工程中的振动问题,可用弹簧—阻尼—质量块构成的单自由度 振动系统模型来描述; 第三节激励的方式: 一. 稳态正弦激振: 最普通的激振方法; 激振力:

振动的激励稳态正弦激励 随机激励 瞬态激励

宽频带激振

F0 sin wt

优缺点:功率大,信噪比高,能保证精度,设备通用 但测试周期长 二. 随机激振 S xy ( f ) H ( f ) S x ( f ) 白噪声或伪随机信号 优点:快速甚至”实时” 缺点: 设备复杂,价 高

快速正弦扫描激振 三. 瞬态激振 脉冲激振 阶跃激振 (一) 快速正弦激振p(t T ) p(t ) p(t ) sin 2 (at b)t (0 t T ) a ( f max f min ) / T , b f min

测试时:先用扫描激振求得被测 系统的概略特征,进而对靠近 n 的重要频段严格用稳态正弦扫描 激振校核

(二)脉冲激振 脉冲捶 脉冲捶材料与频带宽度的关系

材料越硬 脉冲持续时间 有效频率范围 (三) 阶跃(张驰)激振

信号发生器 功率放大器 激振器 力(施加给被测件) 对激振器的要求: 在要求的频率范围之内波形好, 体

积小

第四节

激振器

一. 电动式激振器 试件 模型:

永磁式: 小型 励磁式: 大型

工作原理:

m

F电动

m : 线圈，联接骨架， 顶杆，连接杆

F电 F 惯性 F k F c F 激振 (需测定 :力传感器)当前三项较小时，电 F 激振 F2 电动激振器的安装

(1 )高频激振 1 使f n f 激振力 3 激振器柔性安装fn

f

f

n

k m

(2)低频激振ffn

f

使f n 3 f 激振力

刚性安装

二. 电磁式激振器 工作原理: 特点:非接触激振 频率上限 500-800HZ

三. 电液式激振器 工作原理： 优点：激振力大，行程大，单位力的体积小 缺点：高频特性差， 适用频率：0~100Hz 最高可达1000Hz 波形较电动激振器差 结构复杂， 制造精度要求高， 一套液压设备

第五节 振动测量方法及测振传感器按信号 转换后的形式

电测法(最广泛) 机械法 是否与被测件接触 光学法

接触式 非接触式

按所测的振动性质

绝对式 相对式

绝对拾振器:

拾振器的壳体与被测件固接 输入:壳体的振动 ( Z1 , Z1 , Z1 ) 输出:质量块对壳体的相对位移Z 01Z1 (t ) Z01 e t (电量)

设: 输入: 被测件的加速度

Z 1 (t )

输出: 质量块对壳体的相对位移 Z01

则:

注意：拾振器的质量应尽量小 1. m a a m mt'

2.许多拾振器 往往带有简单的 微积分网络

m f fn m mt' n

只有当mt m时，mt的影响方可忽略；