第9章振動(dòng)測(cè)試

1、第八章機(jī)械振動(dòng)的測(cè)試1、機(jī)械振動(dòng)定義、機(jī)械振動(dòng)定義物體在一定位置附近所做的周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)物體在一定位置附近所做的周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2、機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的物理原因、機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的物理原因機(jī)械在運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)件的不平衡、負(fù)載的不均勻、間隙、潤(rùn)滑機(jī)械在運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)件的不平衡、負(fù)載的不均勻、間隙、潤(rùn)滑不良、支撐松動(dòng)等因素，產(chǎn)生各種振動(dòng)。不良、支撐松動(dòng)等因素，產(chǎn)生各種振動(dòng)。3、振動(dòng)測(cè)試的研究?jī)?nèi)容、振動(dòng)測(cè)試的研究?jī)?nèi)容p 測(cè)量設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)參量，了解被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)狀態(tài)，尋找測(cè)量設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)參量，了解被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)狀態(tài)，尋找振源；振源；p 對(duì)設(shè)備激振，測(cè)試其受迫振動(dòng)，以求得被測(cè)對(duì)象的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)設(shè)備激振

2、，測(cè)試其受迫振動(dòng)，以求得被測(cè)對(duì)象的動(dòng)態(tài)性能，如固有頻率、阻尼、機(jī)械阻抗等。如固有頻率、阻尼、機(jī)械阻抗等。第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械振動(dòng)的概念機(jī)械振動(dòng)的概念2.1 振動(dòng)的分類（1）從產(chǎn)生振動(dòng)的方式來分：）從產(chǎn)生振動(dòng)的方式來分： 自由振動(dòng)：自由振動(dòng)：僅受初始條件（初始位移、初始速度）僅受初始條件（初始位移、初始速度）激勵(lì)而引起的振動(dòng)；激勵(lì)而引起的振動(dòng)； 受迫振動(dòng)：受迫振動(dòng)：系統(tǒng)在持續(xù)外力激勵(lì)下的振動(dòng)。系統(tǒng)在持續(xù)外力激勵(lì)下的振動(dòng)。第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械振動(dòng)的類型機(jī)械振動(dòng)的類型（2）從振動(dòng)的規(guī)律來分：）從振動(dòng)的規(guī)律來分： 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng) 復(fù)合周期振動(dòng)復(fù)合周期振動(dòng) 瞬態(tài)振動(dòng)瞬態(tài)振動(dòng) 隨機(jī)振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)第二節(jié)第二節(jié)

3、機(jī)械振動(dòng)的類型機(jī)械振動(dòng)的類型以以無阻尼自由振動(dòng)的無阻尼自由振動(dòng)的彈簧振子為例得出普遍結(jié)論：彈簧振子為例得出普遍結(jié)論：xok微分方程特征微分方程特征 運(yùn)動(dòng)學(xué)特征運(yùn)動(dòng)學(xué)特征由由 Fmakx 0 xdtxd222 xxmka2 mk ( (一）一） 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械振動(dòng)的類型機(jī)械振動(dòng)的類型加速度加速度22cos()cos()dvaAtAtdt 速速 度度sin()cos()2dxvAtAtdt 2468101214-1-0.50.51vt xa解解 可得可得222dx+ x = 0d t)tcos(Ax 位位 移移振動(dòng)方程振動(dòng)方程第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械振動(dòng)的類型機(jī)械振動(dòng)的類型常數(shù)常數(shù)A

4、和和 的確定的確定002020 xvtgvxA sincos00AvAx cos()sin( t)xAtdxvAdt 說明：說明：(1) 一般來說一般來說 的取值的取值在在-和和(或或0和和2)之之間；間；由初始條件：由初始條件：結(jié)論：結(jié)論： （1）單自由度無阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng)是以正弦或余弦函數(shù)表示的，故稱為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。（2）自由振動(dòng)的角頻率即系統(tǒng)的固有頻率僅由系統(tǒng)本身參數(shù)確 定，與外界激勵(lì)、初始條件無關(guān)。（3）自由振動(dòng)的振幅A和初相角由初始條件所確定。km（二）（二） 復(fù)合周期振動(dòng)復(fù)合周期振動(dòng) 由兩個(gè)或兩個(gè)以上由兩個(gè)或兩個(gè)以上頻率之比為有理數(shù)頻率之比為有理數(shù)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)復(fù)合而成。的簡(jiǎn)諧振動(dòng)復(fù)合而

5、成。第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械振動(dòng)的類型機(jī)械振動(dòng)的類型（三）（三） 準(zhǔn)周期振動(dòng)準(zhǔn)周期振動(dòng) 由頻率比不全為有理數(shù)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)疊加而成。由頻率比不全為有理數(shù)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)疊加而成。第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械振動(dòng)的類型機(jī)械振動(dòng)的類型（四）（四） 瞬態(tài)振動(dòng)、沖擊瞬態(tài)振動(dòng)、沖擊n瞬態(tài)振動(dòng)：在極短時(shí)間內(nèi)瞬態(tài)振動(dòng)：在極短時(shí)間內(nèi)僅持續(xù)幾個(gè)周期僅持續(xù)幾個(gè)周期的振動(dòng)。的振動(dòng)。n沖擊是沖擊是單個(gè)脈沖單個(gè)脈沖。n特點(diǎn)：特點(diǎn)：過程突然發(fā)生，持續(xù)時(shí)間短，能量很大。過程突然發(fā)生，持續(xù)時(shí)間短，能量很大。通常由零到無限大的所有頻率的諧波分量構(gòu)成。通常由零到無限大的所有頻率的諧波分量構(gòu)成。第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械振動(dòng)的類型機(jī)械振動(dòng)的類型（五）（五） 隨機(jī)振

6、動(dòng)隨機(jī)振動(dòng) 不能用確定的數(shù)學(xué)式來描述其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的振動(dòng)。與一般不能用確定的數(shù)學(xué)式來描述其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的振動(dòng)。與一般的隨機(jī)信號(hào)處理方法一樣。的隨機(jī)信號(hào)處理方法一樣。第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械振動(dòng)的類型機(jī)械振動(dòng)的類型2.2 2.2 單自由度系統(tǒng)的受迫振動(dòng)單自由度系統(tǒng)的受迫振動(dòng)1. 1. 由作用在質(zhì)量塊上的力所引起的受迫振動(dòng)由作用在質(zhì)量塊上的力所引起的受迫振動(dòng)022202( )sin()2sin()nnnf tFtd ydyyYtdtdt外加作用力：00 ,2YFcmk 00n為質(zhì)量塊上作用有靜力 時(shí)的靜位移Y =F /kk=m y(t)=Ysin( t-穩(wěn)態(tài)振動(dòng)方程-：)022202000222222022()

7、s i n ()2s i n ()1()4()1()11()4(nnnnnnnnftFtdyd yyYtd td tYFYYMY 00n外 加 干 擾 力 ：為 質(zhì) 量 塊 上 作 用 有 靜 力時(shí) 的 靜 位 移Y= F / k式 中 ：振 幅 Y =2(相 位 差 ： = a r c ty ( t ) = Y s i n (t -a n振 幅 放：-大)因 子2)M的極大值 max21021M21 2arctan此時(shí)的稱為位移共振頻率0211()nMM的極大值產(chǎn)生在 ，M與的值為：2/1 20n 相位差21 2n 設(shè)基礎(chǔ)的絕對(duì)位移為設(shè)基礎(chǔ)的絕對(duì)位移為x(t)x(t)，質(zhì)量塊，質(zhì)量塊m m的

8、絕對(duì)位移為的絕對(duì)位移為y(t)y(t)，質(zhì)量塊，質(zhì)量塊M M對(duì)對(duì)基礎(chǔ)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為(y-x)(y-x)。其運(yùn)動(dòng)方程為：。其運(yùn)動(dòng)方程為：2.2.由基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)所引起的受迫振動(dòng)由基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)所引起的受迫振動(dòng)2.2 2.2 單自由度系統(tǒng)的受迫振動(dòng)單自由度系統(tǒng)的受迫振動(dòng)2222 2232 22()()0()1 () ()()1 () ()nnnnnnd yd yxmck yxdtdt222假設(shè)基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)x(t)=Xsin t, 則穩(wěn)態(tài)振動(dòng)的解：y(t)=Ysin( t- )1+4Y振幅放大因子： =X4相位：2arctan4第三節(jié)第三節(jié) 振動(dòng)的激勵(lì)和激振器振動(dòng)的激勵(lì)和激振器 根據(jù)第二章的討論，如果

9、知道了系統(tǒng)的輸入（激勵(lì)）和輸出（響應(yīng)），就可以求出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試就是求取系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的一種試驗(yàn)方法。 為了完成上述測(cè)試任務(wù)，測(cè)試系統(tǒng)包括下述三個(gè)主要部分：v 激勵(lì)部分激勵(lì)部分 實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的激勵(lì)（輸入），使系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)。它主要由激勵(lì)信號(hào)源、功率放大器和激振器組成。v 拾振部分拾振部分 檢測(cè)并放大被測(cè)系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成一定的形式（通常為電信號(hào)）。它主要由傳感器、放大器組成。v 分析記錄部分分析記錄部分 將拾振部分傳來的信號(hào)記錄下來供分析處理并記下處理結(jié)果。它主要由各種記錄設(shè)備和頻譜分析設(shè)備組成。3.1 3.1 振動(dòng)的激勵(lì)振動(dòng)的激勵(lì)一、穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)方法一、穩(wěn)態(tài)正弦

10、激勵(lì)方法 激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)信號(hào)是一個(gè)具有穩(wěn)定幅值和頻率的正弦信號(hào)，測(cè)是一個(gè)具有穩(wěn)定幅值和頻率的正弦信號(hào)，測(cè)出激勵(lì)大?。ふ窳Υ笮。┖晚憫?yīng)大小，便可求出系統(tǒng)在出激勵(lì)大?。ふ窳Υ笮。┖晚憫?yīng)大小，便可求出系統(tǒng)在該頻率點(diǎn)處的頻率響應(yīng)的大小。該頻率點(diǎn)處的頻率響應(yīng)的大小。 激勵(lì)系統(tǒng)激勵(lì)系統(tǒng)一般由正弦信號(hào)發(fā)生器、功率放大器（恒流一般由正弦信號(hào)發(fā)生器、功率放大器（恒流輸出）和激振器組成；輸出）和激振器組成； 測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)由跟蹤濾波器、峰值電壓表和相位計(jì)組成。由跟蹤濾波器、峰值電壓表和相位計(jì)組成。二、瞬態(tài)激勵(lì)方法二、瞬態(tài)激勵(lì)方法p 激勵(lì)信號(hào)是一種瞬態(tài)信號(hào)，它屬于一種寬頻帶激勵(lì)，激勵(lì)信號(hào)是一種瞬態(tài)信號(hào)，它屬于一

11、種寬頻帶激勵(lì)，即即一次同時(shí)給系統(tǒng)提供頻帶內(nèi)各個(gè)頻率成份的能量，一次同時(shí)給系統(tǒng)提供頻帶內(nèi)各個(gè)頻率成份的能量，使系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)使系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)。p 一種一種快速測(cè)試快速測(cè)試方法。常在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。方法。常在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。p 常用的瞬態(tài)激勵(lì)方法有常用的瞬態(tài)激勵(lì)方法有 快速正弦掃描快速正弦掃描 脈沖錘擊脈沖錘擊 階躍松弛激勵(lì)階躍松弛激勵(lì)( (一一) )快速正弦掃描快速正弦掃描 正弦激勵(lì)信號(hào)在所需的頻率范圍內(nèi)作快速掃描（數(shù)秒內(nèi)完成），即激振信號(hào)頻率在掃描周期激振信號(hào)頻率在掃描周期T內(nèi)成線內(nèi)成線性增加，而幅值保持恒定性增加，而幅值保持恒定。掃描信號(hào)的頻譜曲線幾乎是一根掃描信號(hào)的

12、頻譜曲線幾乎是一根平坦的曲線，從而能達(dá)到寬頻帶平坦的曲線，從而能達(dá)到寬頻帶激勵(lì)的目的。激勵(lì)的目的。minmaxmin( )sin2 ()f tFtftffT T：掃描周期 ( (二二) )脈沖錘擊激勵(lì)脈沖錘擊激勵(lì) 用脈沖錘對(duì)被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行敲擊，施加一個(gè)脈沖力脈沖力，使之發(fā)生振動(dòng)。由于脈沖錘擊力在一定頻率范圍內(nèi)具有平坦的頻譜曲線，所以它是一種寬頻帶的快速激勵(lì)方法。2,T 是所感興趣的頻率上限。三、隨機(jī)激勵(lì)方法三、隨機(jī)激勵(lì)方法n純隨機(jī)激勵(lì)純隨機(jī)激勵(lì) 理想的純隨機(jī)信號(hào)是具有高斯分布的白噪聲，理想的純隨機(jī)信號(hào)是具有高斯分布的白噪聲，它在整個(gè)時(shí)間歷程上是隨機(jī)的，不具有周期性，在頻率域上是一條幾乎平坦的直線

13、。( )( )( )xyxSfH f Sf輸入輸出的互譜與頻率響應(yīng)輸入輸出的互譜與頻率響應(yīng)函數(shù)成正比。函數(shù)成正比。只要測(cè)得互譜就可代表頻率只要測(cè)得互譜就可代表頻率響應(yīng)函數(shù)。響應(yīng)函數(shù)。n 偽隨機(jī)激勵(lì)偽隨機(jī)激勵(lì)v 偽隨機(jī)信號(hào)是一種有周期性的隨機(jī)信號(hào)，它在一個(gè)周期內(nèi)的信偽隨機(jī)信號(hào)是一種有周期性的隨機(jī)信號(hào)，它在一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)是純隨機(jī)的，但各個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)是完全相同的。這種方法號(hào)是純隨機(jī)的，但各個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)是完全相同的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于的優(yōu)點(diǎn)在于試驗(yàn)的可重復(fù)性試驗(yàn)的可重復(fù)性。v 將白噪聲在將白噪聲在T內(nèi)截?cái)啵缓蟀粗芷趦?nèi)截?cái)?，然后按周期T反復(fù)重復(fù)，即形成偽隨機(jī)信反復(fù)重復(fù)，即形成偽隨機(jī)信號(hào)。號(hào)。三、

14、隨機(jī)激勵(lì)方法三、隨機(jī)激勵(lì)方法3.2 3.2 激振器激振器（一）電動(dòng)式激振器（一）電動(dòng)式激振器當(dāng)當(dāng)F Fi i以簡(jiǎn)諧規(guī)律變化時(shí)，則以簡(jiǎn)諧規(guī)律變化時(shí)，則作用在激振對(duì)象上的力作用在激振對(duì)象上的力F F也也為同頻率的簡(jiǎn)諧力。為同頻率的簡(jiǎn)諧力。使用時(shí)在頂桿與激振對(duì)象之使用時(shí)在頂桿與激振對(duì)象之間加一個(gè)力傳感器，以精確間加一個(gè)力傳感器，以精確地測(cè)出激振力地測(cè)出激振力F(t)F(t)。00( )siniiFnlBI tFnlBIt3.2 3.2 激振器激振器 激振器安裝原則：激振器安裝原則：高頻激振高頻激振低頻激振低頻激振3.2 3.2 激振器激振器（二）電磁式激振器（二）電磁式激振器電磁激振器是非接觸式的，

15、沒有附加質(zhì)量和剛度的影響，頻率上限約電磁激振器是非接觸式的，沒有附加質(zhì)量和剛度的影響，頻率上限約為為500-800Hz500-800Hz。激振器是由通入線激振器是由通入線圈中的交變電流產(chǎn)圈中的交變電流產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，而被生交變磁場(chǎng)，而被測(cè)對(duì)象作為銜鐵，測(cè)對(duì)象作為銜鐵，在交變磁場(chǎng)作用下在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生振動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)。3.2 3.2 激振器激振器 由于在電磁鐵與銜鐵之間的作用力F(t)只會(huì)是吸力，而無斥力，為了形成往復(fù)的正弦激勵(lì)，應(yīng)該在其間施加一恒定的吸力F0，然后才能疊加上一個(gè)交變的諧波力F(t)，即:3.2 3.2 激振器激振器0( )sinI tIAt0( )( )F tFF t（二）電磁式

16、激振器（二）電磁式激振器2070012410/sinB AFAH mBBBt為導(dǎo)磁體截面積，3.2 3.2 激振器激振器（二）電磁式激振器（二）電磁式激振器（三）（三） 脈沖錘脈沖錘p脈沖錘由錘體、手柄和可以調(diào)換的錘頭和配重組成，產(chǎn)生瞬態(tài)激勵(lì)力；p錘擊力的大小錘擊力的大小由錘擊質(zhì)量和錘擊被測(cè)系統(tǒng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度決定。p激勵(lì)的頻率范圍激勵(lì)的頻率范圍主要由接觸表面剛度決定，錘頭的材料越硬則脈沖的持續(xù)時(shí)間越短，上限頻率越高。為了能調(diào)整激勵(lì)頻率范圍，通常使用一套不同材料的錘頭。2,T 是所感興趣的頻率上限。3.2 3.2 激振器激振器3.2 3.2 激振器激振器第四節(jié)第四節(jié) 測(cè)振傳感器測(cè)振傳感器p分類：接

17、觸式和非接觸式分類：接觸式和非接觸式p接觸式：按殼體的固定方式分為接觸式：按殼體的固定方式分為p 相對(duì)式：相對(duì)式：殼體固定在基礎(chǔ)上，測(cè)桿和被測(cè)對(duì)象相聯(lián)，敏感被測(cè)對(duì)象相對(duì)殼體固定在基礎(chǔ)上，測(cè)桿和被測(cè)對(duì)象相聯(lián)，敏感被測(cè)對(duì)象相對(duì)于基座的振動(dòng)；于基座的振動(dòng)；p 絕對(duì)式：絕對(duì)式：殼體固定在被測(cè)對(duì)象上，彈簧支撐一個(gè)慣性體感受振動(dòng)，又稱殼體固定在被測(cè)對(duì)象上，彈簧支撐一個(gè)慣性體感受振動(dòng)，又稱為慣性式測(cè)振傳感器；為慣性式測(cè)振傳感器；p振動(dòng)測(cè)試：對(duì)振動(dòng)測(cè)試：對(duì)振動(dòng)位移振動(dòng)位移、振動(dòng)速度振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度振動(dòng)加速度這些振動(dòng)量的檢測(cè)，這些振動(dòng)量的檢測(cè)，它們反映了振動(dòng)的強(qiáng)弱程度。它們反映了振動(dòng)的強(qiáng)弱程度。4.14.1

18、慣性式測(cè)振傳感器的力學(xué)模型和特性分析（絕對(duì)式）（一）力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)方程式（一）力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)方程式（二）慣性式位移傳感器的響應(yīng)條件（二）慣性式位移傳感器的響應(yīng)條件慣性式位移傳感器的慣性式位移傳感器的輸出位移輸出位移zm反映反映被測(cè)振動(dòng)被測(cè)振動(dòng)的位移量的位移量xm。/3( )1( )180nxA n位移傳感器的上限測(cè)量頻率上限測(cè)量頻率在理論上是無限的，但實(shí)際上受具體儀器結(jié)構(gòu)和元器件特性、后繼放大電路頻響等條件的限制，不能太高。n下限測(cè)量頻率下限測(cè)量頻率則受彈性元件的強(qiáng)度和質(zhì)量塊尺寸、重量等因素的限制，使n不能太小。n因此位移傳感器的頻率范圍是有限的。 （三）慣性式加速度傳感器的響應(yīng)條件（三）慣性

19、式加速度傳感器的響應(yīng)條件慣性式加速度傳感器的質(zhì)量塊慣性式加速度傳感器的質(zhì)量塊相對(duì)位移相對(duì)位移Zm與被與被測(cè)振動(dòng)的測(cè)振動(dòng)的加速度加速度成正比，因而可用質(zhì)量塊的位成正比，因而可用質(zhì)量塊的位移來反映被測(cè)振動(dòng)的加速度大小。移來反映被測(cè)振動(dòng)的加速度大小。加速度傳感器幅頻特性的表達(dá)式加速度傳感器幅頻特性的表達(dá)式 :21/31( )20nnnAkHz 常數(shù)，很高，可達(dá)1. 慣性式加速度傳感器的最大優(yōu)點(diǎn)是它具有慣性式加速度傳感器的最大優(yōu)點(diǎn)是它具有零頻零頻率率持性持性, 理論下限測(cè)量頻率為零，實(shí)際下限測(cè)量理論下限測(cè)量頻率為零，實(shí)際下限測(cè)量頻率極低。頻率極低。為使為使 n遠(yuǎn)大于被測(cè)振動(dòng)頻率，加速度傳感器的遠(yuǎn)大于被

20、測(cè)振動(dòng)頻率，加速度傳感器的尺寸、質(zhì)量可做得很?。ㄐ∮诔叽?、質(zhì)量可做得很小（小于1g），從而對(duì)被），從而對(duì)被測(cè)對(duì)象的附加影響也小。測(cè)對(duì)象的附加影響也小。2. 3. 傳感器的影響：傳感器的影響：tnttmaammmffmmm為傳感器質(zhì)量固定在被測(cè)對(duì)象上的慣性式傳感器將作為附加質(zhì)量使整個(gè)系統(tǒng)的振動(dòng)特性發(fā)生變化。4.2 壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器n當(dāng)殼體連同基座和被測(cè)對(duì)象一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，慣性質(zhì)量塊相對(duì)于殼體或基座產(chǎn)生位移，由此位移產(chǎn)生的彈性力加于壓電元件上，在壓電元件的兩個(gè)端面上就產(chǎn)生了極性相反的電荷。n 屬于慣性式傳感器屬于慣性式傳感器 其中k1為彈簧剛度，k2為壓電元件的剛度；其中ms為慣性

21、質(zhì)量，mb為殼體或其座的質(zhì)量。 K為等效剛度，為等效剛度，M為折算質(zhì)為折算質(zhì)量量。222212121() ()() /()()nnnsbsbsbsbd xdtzxK Mkkmmm mKkkMm mmm2為被測(cè)振動(dòng)位移壓電式傳感器通常不用阻尼元件，且其元件的內(nèi)部阻尼也很?。?C+Cf)fyCqeK為放大器的開環(huán)放大倍數(shù)靈敏度：質(zhì)量塊靈敏度：質(zhì)量塊質(zhì)量越大，靈敏度越高；質(zhì)量越大，靈敏度越高； 頻率響應(yīng)范圍：頻率響應(yīng)范圍：傳感器的固有頻率越高，則其可測(cè)頻率范圍越寬，目前可測(cè)的最低頻率達(dá)0.1Hz。壓電式加速度計(jì)常用的安裝方法：壓電式加速度計(jì)常用的安裝方法：安裝狀態(tài)直接影響可測(cè)的頻率范圍安裝狀態(tài)直接影

22、響可測(cè)的頻率范圍 。一般用粘結(jié)法固定的可測(cè)頻率不超過5kHz。手持探針法只能用于1Hz以下的近似測(cè)量。壓電式加速度傳感器的主要特性壓電式加速度傳感器的主要特性4.2 壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器用螺栓固定是最好的方法，尤其適用于測(cè)沖擊波及高頻振動(dòng)。 4.2 壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器壓電式阻抗頭的結(jié)構(gòu)和安裝安裝表面激振平臺(tái)4.2 壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器4.3 磁電式速度傳感器磁電式速度傳感器磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將輸入運(yùn)動(dòng)速度變換成感應(yīng)電勢(shì)輸出的傳感器。 對(duì)恒磁通磁電式傳感器恒磁通磁電式傳感器而言，工作氣隙中的磁通恒定，感應(yīng)電勢(shì)是由于永久磁鐵與線圈之間

23、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)線圈切割磁力線而產(chǎn)生。這類結(jié)構(gòu)有兩種： （a）動(dòng)圈式；）動(dòng)圈式； （b）動(dòng)鐵式）動(dòng)鐵式 常用的是動(dòng)圈式。1彈簧彈簧 2殼體殼體 3阻尼環(huán)阻尼環(huán) 4磁鋼磁鋼 5線圈線圈 6芯軸芯軸要盡量降低n，采用薄片式彈性元件，并配以阻尼環(huán)3加大阻尼，使阻尼比達(dá)0.6-0.7，以增加低頻段的測(cè)量范圍。810eBNlv1n屬于的受迫振動(dòng)磁電式絕對(duì)速度傳感器4.3 磁電式速度傳感器磁電式速度傳感器1頂桿頂桿 2彈簧片彈簧片 3磁鋼磁鋼 4線圈線圈 5引出線引出線 6殼體殼體磁電式相對(duì)速度傳感器磁電式相對(duì)速度傳感器 測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)中兩部件之間的相對(duì)振動(dòng)速度；測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)中兩部件之間的相對(duì)振動(dòng)速度； 殼體固定

24、于一部件上，而頂桿與另一部件相連接，使傳感器殼體固定于一部件上，而頂桿與另一部件相連接，使傳感器內(nèi)部線圈與磁鋼產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，發(fā)出相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)。內(nèi)部線圈與磁鋼產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，發(fā)出相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)。 4.3 磁電式速度傳感器磁電式速度傳感器靈敏度：靈敏度：頻率范圍：頻率范圍：下限：下限：10-15Hz，上限：，上限：1000Hz非線性度：非線性度：速度越大，失真越嚴(yán)重速度越大，失真越嚴(yán)重溫度誤差：溫度誤差：溫度變化引起溫度變化引起B(yǎng)、L、R都會(huì)變化，使靈敏都會(huì)變化，使靈敏度下降。度下降。810eSBNlv4.3 磁電式速度傳感器磁電式速度傳感器性能指標(biāo)：4.4 電渦流測(cè)振傳感器電渦流測(cè)振傳感器4.5 激

25、光測(cè)振儀激光測(cè)振儀當(dāng)光程差每變化半個(gè)光波波長(zhǎng)時(shí)，明暗條紋變化一次。設(shè)一個(gè)振動(dòng)周當(dāng)光程差每變化半個(gè)光波波長(zhǎng)時(shí)，明暗條紋變化一次。設(shè)一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)，計(jì)得干涉條紋變化數(shù)為期內(nèi)，計(jì)得干涉條紋變化數(shù)為N，則：，則：428mmNXNX邁邁克克爾爾遜遜干干涉涉儀儀第五節(jié)第五節(jié) 振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng) 5.1 振動(dòng)量的測(cè)量振動(dòng)量的測(cè)量 振動(dòng)量：振動(dòng)量：通常指反映振動(dòng)的強(qiáng)弱程度的量，亦即指振動(dòng)振動(dòng)位移位移，振動(dòng)速度振動(dòng)速度和振動(dòng)加速度振動(dòng)加速度的大小。這三者之間存在著確定的微分或積分關(guān)系。 究竟測(cè)量哪個(gè)振動(dòng)量是振動(dòng)測(cè)量中必須考慮的問題之一。加速度加速度22cos()cos()dvaAtAtdt 速速 度度si

26、n()cos()2dxvAtAtdt )cos(tAx位位 移移振動(dòng)位移、振動(dòng)速度和振動(dòng)加速度三者的幅值之間的關(guān)系與頻率有關(guān)。在低頻振動(dòng)場(chǎng)合，加速度的幅值不大，宜選用振動(dòng)位移測(cè)量；在中頻振動(dòng)場(chǎng)合，宜選擇振動(dòng)速度測(cè)量，在高頻振動(dòng)場(chǎng)合，加速度幅值較大，宜選擇加速度測(cè)量。第五節(jié)第五節(jié) 振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)（1）正弦測(cè)量系統(tǒng)）正弦測(cè)量系統(tǒng)振動(dòng)量測(cè)量通常有以下幾種系統(tǒng)：振動(dòng)量測(cè)量通常有以下幾種系統(tǒng)： 正弦測(cè)量系統(tǒng)圖正弦測(cè)量系統(tǒng)圖 n 正弦測(cè)量系統(tǒng)適用于按簡(jiǎn)諧振動(dòng)規(guī)律的系統(tǒng)。正弦測(cè)量系統(tǒng)適用于按簡(jiǎn)諧振動(dòng)規(guī)律的系統(tǒng)。n 應(yīng)用正弦測(cè)量系統(tǒng)，除了測(cè)量振幅外，有時(shí)還要求測(cè)量振幅對(duì)于激應(yīng)用正弦測(cè)量系統(tǒng)，除了測(cè)量

27、振幅外，有時(shí)還要求測(cè)量振幅對(duì)于激勵(lì)力的相位差，以及觀察振動(dòng)波形的畸變情況。勵(lì)力的相位差，以及觀察振動(dòng)波形的畸變情況。 第五節(jié)第五節(jié) 振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)（2）動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)）動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)將電阻應(yīng)變片貼在結(jié)構(gòu)的測(cè)振點(diǎn)處，或直接制成應(yīng)變片式動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)將電阻應(yīng)變片貼在結(jié)構(gòu)的測(cè)振點(diǎn)處，或直接制成應(yīng)變片式位移計(jì)或加速度計(jì)，安裝在測(cè)振點(diǎn)處，將應(yīng)位移計(jì)或加速度計(jì)，安裝在測(cè)振點(diǎn)處，將應(yīng) 變片接入電橋，電橋由動(dòng)態(tài)應(yīng)變變片接入電橋，電橋由動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的振蕩器供給穩(wěn)定的載波電壓。測(cè)振時(shí)由于振動(dòng)位移引起電橋失衡而輸出儀的振蕩器供給穩(wěn)定的載波電壓。測(cè)振時(shí)由于振動(dòng)位移引起電橋失衡而輸出一電壓，經(jīng)放大并轉(zhuǎn)一電壓，經(jīng)放大并轉(zhuǎn) 換成電流，由表頭指示，或由光學(xué)示波器、計(jì)算機(jī)記錄。換成電流，由表頭指示，或由光學(xué)示波器、計(jì)算機(jī)記錄。 圖圖8.23 動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的組成動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的組成第五節(jié)第五節(jié) 振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng) 模擬量頻譜分析系統(tǒng)模擬量頻譜分析系統(tǒng) 傳感器經(jīng)微/積分放大器后，進(jìn)入模擬量頻譜分析儀。模擬式頻譜分析儀，由跟蹤濾波器或一系列窄帶帶通濾波器構(gòu)成，隨著濾波器中心頻率的變化，信號(hào)中的