4-振動(dòng)測(cè)試技術(shù)方案

1、振動(dòng)測(cè)試技術(shù)方案采用加速度計(jì)作為振動(dòng)傳感器，在各種工況下，對(duì)被測(cè)系統(tǒng)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)FFT頻譜分析，得到結(jié)構(gòu)的固有頻率，描述系統(tǒng)的振動(dòng)特性。圖 1 振動(dòng)測(cè)試硬件流程圖一、傳感器指標(biāo)分析最常用的振動(dòng)測(cè)量傳感器按各自的工作原理可分為壓電式、壓阻式、電容式、電感式以及光電式。壓電式加速度傳感器因?yàn)榫哂袦y(cè)量頻率范圍寬、量程大、體積小、重量輕、對(duì)被測(cè)件的影響小以及安裝使用方便，所以成為最常用的振動(dòng)測(cè)量傳感器。在一般通用振動(dòng)測(cè)量時(shí)，用戶主要關(guān)心的是加速度計(jì)傳感器的技術(shù)指標(biāo)，包括靈敏度、帶寬、量程、分辨率、輸出電氣特性等。（1） 靈敏度傳感器的靈敏度是傳感器的最基本指標(biāo)之一，靈敏度的大小直

2、接影響到傳感器對(duì)振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量。不難理解，傳感器的靈敏度應(yīng)根據(jù)被測(cè)振動(dòng)量加速度值大小而定，但由于加速度傳感器是測(cè)量振動(dòng)的加速度值，而在相同的位移幅值條件下加速度值與信號(hào)的頻率平方成正比，所以不同頻段的加速度信號(hào)大小相差甚大。選擇加速度傳感器靈敏度時(shí)應(yīng)對(duì)信號(hào)有充分的估計(jì)，最常用的振動(dòng)測(cè)量壓電式加速度計(jì)靈敏度，電壓輸出型IEPE 型為，電荷輸出型為。（2） 帶寬傳感器的帶寬是指?jìng)鞲衅髟谝?guī)定的頻率響應(yīng)幅值誤差內(nèi)±5%, ±10%, ±3dB傳感器所能測(cè)量的頻率范圍。頻率范圍的高，低限分別稱為高、低頻截止頻率。截止頻率與誤差直接相關(guān)，所允許的誤差范圍大則其頻率范圍也就寬。

3、作為一般原則，傳感器的高頻響應(yīng)取決于傳感器的機(jī)械特性，而低頻響應(yīng)則由傳感器和后繼電路的綜合電氣參數(shù)所決定。高頻截止頻率高的傳感器必然是體積小，重量輕，反之用于低頻測(cè)量的高靈敏度傳感器相對(duì)來(lái)說(shuō)則一定體積大和重量重。（3） 量程加速度傳感器的測(cè)量量程是指?jìng)鞲衅髟谝欢ǖ姆蔷€性誤差范圍內(nèi)所能測(cè)量的最大測(cè)量值。通用型壓電加速度傳感器的非線性誤差大多為1%。作為一般原則，靈敏度越高其測(cè)量范圍越小，反之靈敏度越小則測(cè)量范圍越大。IEPE電壓輸出型壓電加速度傳感器的測(cè)量范圍是由在線性誤差范圍內(nèi)所允許的最大輸出信號(hào)電壓所決定，最大輸出電壓量值一般都為±5V。通過(guò)換算就可得到傳感器的最大量程，即等于最大

4、輸出電壓與靈敏度的比值。需要指出的是IEPE壓電傳感器的量程除受非線性誤差大小影響外，還受到供電電壓和傳感器偏置電壓的制約。當(dāng)供電電壓與偏置電壓的差值小于傳感器技術(shù)指標(biāo)給出的量程電壓時(shí)，傳感器的最大輸出信號(hào)就會(huì)發(fā)生畸變。因此IEPE 型加速度傳感器的偏置電壓穩(wěn)定與否不僅影響到低頻測(cè)量也可能會(huì)使信號(hào)失真，這種現(xiàn)象在高低溫測(cè)量時(shí)需要特別注意，當(dāng)傳感器的內(nèi)置電路在非室溫條件下不穩(wěn)定時(shí)，傳感器的偏置電壓很可能不斷緩慢地漂移而造成測(cè)量信號(hào)忽大忽小。（4） 分辨率即能測(cè)量到的最小加速度變化量。加速度傳感器的分辨率受其噪聲的限制，輸出噪聲的大小隨頻帶寬度而變化。（5） 輸出電氣特性分為電壓輸出型和電流輸出型

5、兩種。現(xiàn)在通用的加速度傳感器內(nèi)部集成有放大電路，成為具有電壓輸出功能的傳感元件，這使得在低頻測(cè)量時(shí)可以獲得良好的性能。它可分雙電源(四線)和單電源(二線、 帶偏置， 又稱ICP) 兩種，內(nèi)置電路傳感器一般是與數(shù)據(jù)采集儀配套。除了以上五個(gè)技術(shù)指標(biāo)外，加速度傳感器的性能還受具體工作環(huán)境、安裝方式等影響，實(shí)際使用時(shí)應(yīng)參照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)來(lái)操作。由于本次試驗(yàn)被測(cè)對(duì)象的質(zhì)量很小，考慮到附加質(zhì)量對(duì)固有頻率的影響，采用重量1.2g的DH132單向加速度傳感器和DH906非接觸式位移傳感器，具體的指標(biāo)如表1和表2所示：產(chǎn)品型號(hào)類(lèi)型特點(diǎn)量程ms-2靈敏度(pC/ ms-2)頻響范圍(Hz)工作溫度()結(jié)構(gòu)形式常見(jiàn)應(yīng)用

6、場(chǎng)合DH132微型200000120k-40120環(huán)形剪切小型構(gòu)件振動(dòng)測(cè)量表1：DH132 加速度傳感器產(chǎn)品型號(hào)類(lèi)型量程(mm)頻響范圍工作溫度()DH906電渦流位移傳感器6010kHz10150表2：DH906 非接觸式傳感器二、DH5922動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系n 通用型動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)；n 并行總線擴(kuò)展通道,實(shí)現(xiàn)多通道同步采樣；n 最高采樣速率128kHz/通道；n DMA方式實(shí)時(shí)傳送，保證了數(shù)據(jù)傳送的高速、不漏碼、不死機(jī)；n 高度實(shí)時(shí)：實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)儲(chǔ)存、實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)分析等；n 轉(zhuǎn)速/計(jì)數(shù)器通道；n 信號(hào)源輸出通道；n 電腦通過(guò)1394/PCI通訊，可對(duì)采集器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。指標(biāo)性能

7、輸入保護(hù)當(dāng)滿度值不大于10V時(shí)，輸入信號(hào)大于±15V直流或交流峰值時(shí),輸入全保護(hù)當(dāng)滿度值為20V時(shí)，輸入信號(hào)大于±30V直流或交流峰值時(shí),輸入全保護(hù)工作方式數(shù)據(jù)采集器單端輸入、差分輸入、ICP適調(diào)輸入外接適調(diào)器(選件)ICP適調(diào)器帶雙積分硬件網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)變適調(diào)器、電荷適調(diào)器、電荷適調(diào)器帶雙積分硬件網(wǎng)絡(luò)、420mA適調(diào)器、熱電阻適調(diào)器滿度值±20mV、±50mV、±100mV、±200mV、±500mV、±1V、±2V、±5V、±10V、±20V系統(tǒng)不確定度小于0.5(F.S)(預(yù)

8、熱半小時(shí)后測(cè)量)系統(tǒng)穩(wěn)定度0.05/h(同上)線性度滿度的0.05失真度不大于0.5放大器帶寬DC50kHz信號(hào)狀態(tài)指示過(guò)載指示輸入大于滿度值，指示燈為紅色，表示過(guò)載欠壓指示輸入小于滿度的5%，指示燈為綠色，表示欠載噪聲不大于5VRMS(輸入短路，在最大增益和最大帶寬時(shí)折算至輸入端)共模抑制(CMR)不小于100dB共模電壓(DC或AC峰值)小于±10V、DC60Hz模數(shù)轉(zhuǎn)換器16位A/D轉(zhuǎn)換器儀器工作電源交流電源220V±10V，50Hz直流電源12VDC1018V最大功率100W使用環(huán)境組條件外形尺寸236mm寬×88mm高×317mm深(16通道)236mm寬×177mm高×317mm深(32通道)482mm寬×177mm高×317mm深(64通道)可選調(diào)理器：DH3810N 應(yīng)變適調(diào)器、DH5857-1 電荷適調(diào)器、DH3811 電流適調(diào)器、DH3814 熱電阻適調(diào)器、DH5855-1 電荷適調(diào)器三、測(cè)試方案及分析圖2：振動(dòng)