機(jī)械振動(dòng)測(cè)量分析課件

1機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量1機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量2機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象普遍。機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)時(shí)，都存在不同程度的振動(dòng)。有害：大多數(shù)情況，破壞機(jī)器的正常工作，降低機(jī)器、設(shè)備的使用壽命，機(jī)械振動(dòng)還能直接或問(wèn)接地產(chǎn)生噪聲，惡化環(huán)境和勞動(dòng)條件，危害人們的健康。機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量振動(dòng)：

物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種形式，當(dāng)某物體受到外力作用，就會(huì)在其平衡位置周圍作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這種每隔一定時(shí)間的往復(fù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)即振動(dòng)。2機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象普遍。機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量振動(dòng)：

物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種形式3有利：振動(dòng)輸送機(jī)、清洗機(jī)、脫水機(jī)等就是利用振動(dòng)的原理進(jìn)行工作的。機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量3有利：機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量4機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品、設(shè)備提出了低振動(dòng)和低噪聲要求，設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)要求有高的抗振性能，要進(jìn)行必要的振動(dòng)分析和振動(dòng)設(shè)計(jì)；為了保證大型機(jī)電設(shè)備正常、有效的運(yùn)行，必須對(duì)其振動(dòng)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)、故障診斷。振動(dòng)的測(cè)試在生產(chǎn)和科研等各方面都十分重要4機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品、設(shè)備提出了低振動(dòng)和低噪聲要求，5機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量振動(dòng)給料機(jī)水泥回轉(zhuǎn)窯5機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量振動(dòng)給料機(jī)水泥回轉(zhuǎn)窯6周期振動(dòng)非周期振動(dòng)瞬態(tài)振動(dòng)穩(wěn)態(tài)振動(dòng)復(fù)雜周期振動(dòng)(非簡(jiǎn)諧振動(dòng))準(zhǔn)周期振動(dòng)正弦周期振動(dòng)(簡(jiǎn)諧振動(dòng))§1

概述

一、振動(dòng)的類型1、按振動(dòng)的規(guī)律分類（1）穩(wěn)態(tài)振動(dòng)（確定性振動(dòng)）一般分為以下幾種：6周期振動(dòng)非周期振動(dòng)瞬態(tài)振動(dòng)穩(wěn)態(tài)振動(dòng)復(fù)雜周期振動(dòng)(非簡(jiǎn)諧振動(dòng)7隨機(jī)振動(dòng)非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)各態(tài)歷經(jīng)振動(dòng)非各態(tài)歷經(jīng)振動(dòng)§1

概述

一、振動(dòng)的類型1、按振動(dòng)的規(guī)律分類（2）隨機(jī)振動(dòng)一般分為以下幾種：7隨機(jī)振動(dòng)非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)各態(tài)歷經(jīng)振動(dòng)非各態(tài)歷經(jīng)振8（1）自由振動(dòng)（2）受迫振動(dòng)一、振動(dòng)的類型2、按振動(dòng)的原因分類3、按振動(dòng)系統(tǒng)的自由度數(shù)目分類

（1）單自由度振動(dòng)（2）兩自由度、多自由度系統(tǒng)振動(dòng)8（1）自由振動(dòng)一、振動(dòng)的類型2、按振動(dòng)的原因分類3、按振動(dòng)9一、振動(dòng)的類型振動(dòng)的基本參數(shù)

幅值、頻率、相位稱為振動(dòng)三要素。只要測(cè)定這3個(gè)要素，也就決定了整個(gè)振動(dòng)運(yùn)動(dòng)．幅值：反映振動(dòng)強(qiáng)、弱程度，可以用振動(dòng)的峰值、平均值、有效值來(lái)描述；通過(guò)頻譜分析可以確定主要頻率成分及其幅值大小，從而可以尋找振源；利用相位關(guān)系可確定共振點(diǎn)、進(jìn)行振型測(cè)量以及旋轉(zhuǎn)件的平衡、有源振動(dòng)的控制等。9一、振動(dòng)的類型振動(dòng)的基本參數(shù)幅值、頻率、相位10一、振動(dòng)的類型振動(dòng)的基本參數(shù)

幅值、頻率、相位簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移、速度、加速度的振動(dòng)形式和振動(dòng)頻率都是一樣的，只是三者的相位和幅值不同。由此可得，任何一個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)都可以三者中的任意一個(gè)量與時(shí)間關(guān)系來(lái)表征。10一、振動(dòng)的類型振動(dòng)的基本參數(shù)幅值、頻率、相11(1)測(cè)量機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)下的振動(dòng)如測(cè)量振動(dòng)位移、速度、加速度、頻率和相位等參數(shù)，了解被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)狀態(tài)、尋找振源，以及進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析、診斷和預(yù)測(cè)。(2)測(cè)量機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性施加某種激勵(lì)，測(cè)量其受迫振動(dòng)測(cè)量固有頻率、限尼、剛度、響應(yīng)和模態(tài)等。

振動(dòng)的測(cè)量方法：機(jī)械法、電測(cè)法、光測(cè)法。二、振動(dòng)的測(cè)試內(nèi)容及測(cè)量方法測(cè)試的內(nèi)容包括兩方面：11(1)測(cè)量機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)下的振動(dòng)二、振動(dòng)的測(cè)試內(nèi)12三、振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成被測(cè)對(duì)象在激振力的作用下產(chǎn)生受迫振動(dòng)，測(cè)振傳感器測(cè)出振動(dòng)力學(xué)參量，通過(guò)振動(dòng)分析（時(shí)域中的相關(guān)技術(shù)，頻域中的功率譜分析）以及計(jì)算機(jī)數(shù)字處理技術(shù)，檢測(cè)出有用的信息。工程上，振動(dòng)的測(cè)試主要討論的是系統(tǒng)的傳輸特性，尤其是頻率響應(yīng)特性。通過(guò)測(cè)試的數(shù)據(jù)，推估出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。而組成測(cè)試系統(tǒng)的任何一個(gè)環(huán)節(jié)都有其固有的頻率響應(yīng)特性，整個(gè)系統(tǒng)的特性是由各個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成的。因此正確選用測(cè)試裝置，對(duì)測(cè)試結(jié)果有一定的影響。12三、振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成被測(cè)對(duì)象在激振力的作用下產(chǎn)生受迫振13§2

常用測(cè)振傳感器

測(cè)振傳感器的種類很多。

（1）按測(cè)振參數(shù)位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器。

（2）按傳感器與被測(cè)物位置關(guān)系接觸式傳感器、非接觸式傳感器。

接觸式：電阻應(yīng)變式、電感式、壓電式、磁電式；

非接觸式：電容式、電渦流式和光學(xué)式等。（3）按測(cè)試參考坐標(biāo)相對(duì)式測(cè)振傳感器、絕對(duì)式（慣性式）測(cè)振傳感器。13§2常用測(cè)振傳感器測(cè)振傳感器的種類很多。

（114§2

常用測(cè)振傳感器

相對(duì)式測(cè)振傳感器設(shè)置在被測(cè)物體外的靜止基準(zhǔn)上，測(cè)量振動(dòng)物體相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)振動(dòng)。絕對(duì)式測(cè)振

傳感器固定在被測(cè)物體上，以大地為參考基準(zhǔn)，測(cè)量物體相對(duì)于大地的絕對(duì)振動(dòng)，

因此傳感器又稱為慣性式測(cè)振傳感器，如

慣性式位移傳感器、

壓電式加速度傳感器等，這類傳感器在振動(dòng)測(cè)量使用普遍。14§2常用測(cè)振傳感器相對(duì)式測(cè)振15§2

常用測(cè)振傳感器

一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理x(t)為被測(cè)物體振動(dòng)位移；y(t)為慣性質(zhì)量塊的振動(dòng)位移；z(t)為殼體相對(duì)慣性質(zhì)量塊的振動(dòng)位移；m為質(zhì)量塊質(zhì)量；k為支撐質(zhì)量塊的彈簧剛度；c為阻尼系數(shù)。則慣性質(zhì)量塊的動(dòng)力方程式可寫成:力學(xué)模型15§2常用測(cè)振傳感器一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理x(t)16§2

常用測(cè)振傳感器

一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理力學(xué)模型設(shè)

16§2常用測(cè)振傳感器一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理力學(xué)模型17一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理設(shè)

解方程

慣性系統(tǒng)阻尼比；

慣性系統(tǒng)的固有角頻率。傳感器輸出的輻值和相位角均與ω/ωn和ζ有關(guān)。17一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理設(shè)解方程慣性系統(tǒng)阻尼比；

18一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理1、測(cè)振幅

當(dāng)測(cè)振傳感器的輸出量z正確感受和反映的是被測(cè)體振動(dòng)的振幅量xm時(shí)，幅頻特性：相頻特性：18一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理1、測(cè)振幅

當(dāng)測(cè)振傳感器的輸出量19一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理1、測(cè)振幅幅頻特性：ω/ωn幅頻特性曲線近似為常數(shù)，A(ω)接近于1，zm≈xm,表明傳感器的輸出正比于被測(cè)物體振動(dòng)的位移。一般：19一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理1、測(cè)振幅幅頻特性：ω/ωn幅頻20一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理1、測(cè)振幅相位差接近180，相頻特性也接近直線。一般：20一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理1、測(cè)振幅相位差接近180，相頻21一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理2、測(cè)振動(dòng)速度測(cè)振傳感器的振動(dòng)參數(shù)是速度時(shí)，有：速度傳感器的工作區(qū)域是ω/ωn=1，此區(qū)域幅頻特性沒(méi)有平坦段。相頻特性曲線也不接近直線，當(dāng)被測(cè)頻率有微小變化時(shí)，將造成較大的幅值誤差，所以很少用這種方法來(lái)測(cè)量振動(dòng)速度。21一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理2、測(cè)振動(dòng)速度測(cè)振傳感器的振動(dòng)參22一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理3、測(cè)振動(dòng)加速度測(cè)振傳感器的振動(dòng)參數(shù)是加速度時(shí)，有：隨著ωn增大，測(cè)量上限頻率得到提高，但靈敏度會(huì)降低，因此。ωn不宜選得太高。一般?。汗逃蓄l率是被測(cè)頻率的3~5倍，使傳感器輸出z能正確反映被測(cè)振動(dòng)的加速度．必須滿足下列條件：

(1)，幅頻特性曲線趨于平坦，此時(shí)22一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理3、測(cè)振動(dòng)加速度測(cè)振傳感器的振動(dòng)23一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理3、測(cè)振動(dòng)加速度測(cè)振傳感器的振動(dòng)參數(shù)是加速度時(shí)，有：使傳感器輸出z能正確反映被測(cè)振動(dòng)的加速度．必須滿足下列條件：

(2)，出現(xiàn)共振峰值，選擇恰當(dāng)?shù)淖枘岜瓤梢种扑Ｒ话銊t保證幅值誤差不超過(guò)5%，此時(shí)相頻特性曲線接近直線。23一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理3、測(cè)振動(dòng)加速度測(cè)振傳感器的振動(dòng)24一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理位移傳感器的工作區(qū)域?yàn)橐驭?ωn>>l,且ξ＜l，一般ω/ωn取3~5；速度傳感器工作區(qū)域是ω/ω=1；加速度傳感器工作區(qū)域?yàn)棣?ωn<<l,且ξ＜0.6左右。絕對(duì)式測(cè)振傳感器工作時(shí)，固定在被測(cè)體上，因而它的質(zhì)量將影響被測(cè)體振動(dòng)的大小和固有頻率。只有當(dāng)傳感器的質(zhì)量遠(yuǎn)小于被測(cè)體質(zhì)量時(shí)，其影響才可以忽略。簡(jiǎn)單總結(jié)：24一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理位移傳感器的工作區(qū)域?yàn)橐驭?ωn25二、相對(duì)式測(cè)振傳感器原理相對(duì)式測(cè)振傳感器分接觸式和非接觸式兩種。接觸式：電感式位移傳感器、磁電式速度傳感器等；非接觸式：電渦流式、電容式等。25二、相對(duì)式測(cè)振傳感器原理相對(duì)式測(cè)振傳感器分接觸式和非接觸26磁電式速度傳感器1-頂桿2-彈簧3-輸出4-線圈5-磁鋼6-限幅器它可以直接檢測(cè)振動(dòng)速度。測(cè)量時(shí)，傳感器安裝在靜止基座上，活動(dòng)頂桿壓在被測(cè)物體上，使彈簧產(chǎn)生一定的變形和壓力，頂桿與被測(cè)物體接觸，跟隨被測(cè)物體一起運(yùn)動(dòng)。固定在頂桿上的線圈在磁場(chǎng)里運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其感應(yīng)電勢(shì)正比于物體振動(dòng)速度。設(shè)傳感器活動(dòng)部分的質(zhì)量為m，彈簧剛度為k，彈簧變形后的恢復(fù)力為F，根據(jù)牛頓定律恢復(fù)力能產(chǎn)生的最大加速度為正確反映被測(cè)物體振動(dòng)的關(guān)鍵是活動(dòng)頂桿要跟上被測(cè)振動(dòng)。為了保證被測(cè)振動(dòng)良好傳遞及頂桿與被測(cè)物休始終接觸，恢復(fù)力產(chǎn)生的最大加速度必須大于被測(cè)振動(dòng)的最大加速度，即26磁電式速度傳感器1-頂桿2-彈簧3-輸出427磁電式速度傳感器設(shè)被測(cè)振動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng):

則加速度為：所以：即：滿足該式，頂桿才能正確地傳遞振動(dòng)27磁電式速度傳感器設(shè)被測(cè)振動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng):則加速度為：所以28磁電式速度傳感器可以看出：傳遞和跟隨條件與被測(cè)振動(dòng)頻率、振幅和傳感器活動(dòng)部分的固有頻率有關(guān)。如果彈簧的預(yù)壓量△L不夠，或被測(cè)振動(dòng)的頻率較高時(shí)，則頂桿不能滿足跟隨條件，與被測(cè)物體之間發(fā)生撞擊。因此，傳感器使用范圍與被測(cè)最大位移和頻率有關(guān)。若把活動(dòng)部分的質(zhì)量和彈簧看成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，其固有角頻率則28磁電式速度傳感器可以看出：若把活動(dòng)部分的質(zhì)量和彈簧看成一29三、測(cè)振傳感器的選擇主要涉及：頻率特性、量程范圍和靈敏度。(1)不同類型的傳感器測(cè)量范圍不同，只有在恰當(dāng)?shù)念l率測(cè)量范圍內(nèi)．傳感器才能正確反映被測(cè)物休的振動(dòng)規(guī)律。據(jù)前分析：低頻振動(dòng)場(chǎng)合，加速度幅值不大，通常選擇振動(dòng)位移的測(cè)量；高頻振動(dòng)場(chǎng)合，且固有頻率高出被測(cè)頻率5倍以上，加速度幅值較大，通常選擇振動(dòng)加速度的測(cè)量。29三、測(cè)振傳感器的選擇主要涉及：頻率特性、量程范圍和靈敏度30三、測(cè)振傳感器的選擇(2)對(duì)于慣性式測(cè)振器，靈敏度的選擇與慣性質(zhì)量塊的質(zhì)量有關(guān)。一般：

質(zhì)量大的測(cè)振器上限頻率低、靈敏度高；

質(zhì)量輕的測(cè)振器上限頻率高、靈敏度低。如壓電式加速度計(jì)：作超低振級(jí)測(cè)量的質(zhì)量超過(guò)100g,靈敏度很高的加速度計(jì)，作高振級(jí)（如沖擊）測(cè)量的都是小到幾克或零點(diǎn)幾克的加速度計(jì)。

30三、測(cè)振傳感器的選擇(2)對(duì)于慣性式測(cè)振器，靈敏度的選31三、測(cè)振傳感器的選擇(3)對(duì)相位有嚴(yán)格要求的振動(dòng)測(cè)試（如作虛實(shí)頻譜、幅相圖、振型等測(cè)量），

除了應(yīng)注意測(cè)振傳感器的相頻特性外，

還要注意測(cè)試系統(tǒng)中其他環(huán)節(jié)和儀器的相頻特性，如放大器，特別是帶微積分網(wǎng)絡(luò)放大器的相頻特性。31三、測(cè)振傳感器的選擇(3)對(duì)相位有嚴(yán)格要求的振動(dòng)測(cè)試（32§3

振動(dòng)的激勵(lì)與激振器

一、振動(dòng)的激勵(lì)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性時(shí)，首先要激勵(lì)被測(cè)對(duì)象，讓其按測(cè)試的要求作受迫振動(dòng)或自由振動(dòng)。激勵(lì)方式通常3種：穩(wěn)態(tài)正弦激振瞬態(tài)激振隨機(jī)激振32§3振動(dòng)的激勵(lì)與激振器一、振動(dòng)的激勵(lì)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性時(shí)33一、振動(dòng)的激勵(lì)1、穩(wěn)態(tài)正弦激振對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)穩(wěn)定的單一頻率的正弦激振力。

優(yōu)點(diǎn)：激振功率大、信噪比高，能保證低頻響應(yīng)對(duì)象的測(cè)試精度。

缺點(diǎn)：需要很長(zhǎng)的測(cè)試周期才能得到足夠精度的測(cè)試數(shù)據(jù)，特別是對(duì)小阻尼對(duì)象，為了達(dá)到“穩(wěn)態(tài)”，要有足夠的時(shí)間。33一、振動(dòng)的激勵(lì)1、穩(wěn)態(tài)正弦激振34一、振動(dòng)的激勵(lì)對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)瞬態(tài)變化的力。2、瞬態(tài)激振

(1)脈沖激振用一個(gè)裝有傳感器的錘子（又稱脈沖錘）敲擊被測(cè)對(duì)象，對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)脈沖力。其有效頻率范圍取決于脈沖的持續(xù)時(shí)間τ

，τ則取決于錘端的材料，材料越硬τ越小，而頻率范圍越大。(2)階躍激振在激振點(diǎn)處用一根剛度大、質(zhì)量輕的弦通過(guò)力傳感器將弦的張力施加于被測(cè)對(duì)象上，使之產(chǎn)生初始變形，然后突然切斷張力弦，相當(dāng)于對(duì)被測(cè)對(duì)象突然卸載，施加一個(gè)負(fù)的階躍激振力。34一、振動(dòng)的激勵(lì)對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)瞬態(tài)變化的力。2、瞬態(tài)激35一、振動(dòng)的激勵(lì)3、隨機(jī)激振

一般用白噪聲或偽隨機(jī)信號(hào)作為信號(hào)源，是一種寬帶激振。特點(diǎn)：隨機(jī)激振測(cè)試系統(tǒng)具有快速、實(shí)時(shí)測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)。所用設(shè)備要復(fù)雜，價(jià)格較昂貴。許多機(jī)械結(jié)構(gòu)在工作時(shí)受到的干擾力或動(dòng)載荷往往都具有隨機(jī)的性質(zhì)。35一、振動(dòng)的激勵(lì)3、隨機(jī)激振一般用白噪聲或偽隨機(jī)信號(hào)作為36二、激振器由信號(hào)源輸出的各類激振電信號(hào)經(jīng)功率放大后，需通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為激振力信號(hào)，才能對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行激振。這類執(zhí)行裝置稱為激振器。要求激振器：在其頻率范圍內(nèi)良好波形、幅值，足夠和穩(wěn)定的交變力。

常用激振器：電動(dòng)式、電磁式、電液式

36二、激振器由信號(hào)源輸出的各類激振電信號(hào)經(jīng)功率放大后，需通37二、激振器電動(dòng)激振器主要用于絕對(duì)激振方式。低頻激振時(shí)可將激振器剛性地安裝在地面或剛性很好的架子上。有時(shí)必須在激振器與被激對(duì)象之間用一根激勵(lì)力向上、剛度很大而橫向剛度很小的柔性桿連接，以保證傳遞激振力。1、電動(dòng)式激振器永磁式：用于小型激振器激磁式：用于較大型的振動(dòng)臺(tái)工作頻率范圍：5Hz~2000Hz。驅(qū)動(dòng)線圈固裝在頂桿上，并由彈簧支承在殼休中，驅(qū)動(dòng)線圈位于磁極與鐵芯的氣隙中。當(dāng)驅(qū)動(dòng)線圈通入交變電流時(shí)，將產(chǎn)生交變的電動(dòng)力，此力通過(guò)頂桿傳到被測(cè)對(duì)象，即為激振力。37二、激振器電動(dòng)激振器主要用于絕對(duì)激振方式。1、電動(dòng)式激振38二、激振器2、電磁式激振器利用電磁鐵的磁力作為激振力，常川于非接觸激振場(chǎng)合，它由鐵芯、激勵(lì)線圈（包括一組直流線圈和一組交流線圈）、力檢測(cè)線圈和底座組成激勵(lì)線圈通電，產(chǎn)生磁通，從而在鐵芯和銜鐵之間產(chǎn)生電磁力。將鐵芯和銜鐵分別固定在兩個(gè)被測(cè)對(duì)象上，可實(shí)現(xiàn)兩者間無(wú)接觸相對(duì)激振銜鐵也可以由導(dǎo)磁材料的被測(cè)對(duì)象充當(dāng)。測(cè)力線圈檢測(cè)激振力。位移傳感器測(cè)量激振器與銜鐵之間的相對(duì)位移。38二、激振器2、電磁式激振器利用電磁鐵的磁力作為激振力，常392、電磁式激振器激勵(lì)線圈通過(guò)電流時(shí)，鐵芯對(duì)銜鐵產(chǎn)生的吸引力為：B：氣隙的磁感強(qiáng)度，

A：鐵芯截面積，

u0：真空磁導(dǎo)率，B0：直流電流I0

產(chǎn)生的不變磁感應(yīng)強(qiáng)度；B1：交流電流I1

產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的峰值得電磁吸力為靜態(tài)電磁力交變電磁力F1二次諧波交變電磁力F2392、電磁式激振器激勵(lì)線圈通過(guò)電流時(shí)，B：氣隙的磁感強(qiáng)度，40當(dāng)直流電流I0=0時(shí)，則B0=0,一次分量消失。由式可知，F(xiàn)-B曲線是非線性，如圖，且無(wú)論B1是正是負(fù)，F(xiàn)總是正的，因此B變化半周而力F變化一周，后者的頻率為前者的兩倍，且波形嚴(yán)重失真，幅值也很小。當(dāng)加上直流電流后，直流磁感應(yīng)強(qiáng)度B0不再為零，將工作點(diǎn)移到F-B近似直線的中段B0處，這時(shí)產(chǎn)生的電磁交變吸力F1的波形與交變磁感應(yīng)波形基本相同。由于存在二次分量，電磁吸力的波形有一定失真，二次分量與一次分量的福值比為B1／4B0，若取B0>>B1，則可忽略二次分量的影響。2、電磁式激振器電磁激振器頻率上限500~800Hz40當(dāng)直流電流I0=0時(shí)，則B0=0,一次分量消失。2、41特點(diǎn)：激振力大，行程大。高頻特性差。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。制造精度要求高，成本高。一般只適用于較低的頻率范圍，為零點(diǎn)幾赫到數(shù)百赫。3、電液式激振器信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后，操縱電液伺服閥控制油路，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出很大的位移和激振力，并以頂桿去激勵(lì)被激對(duì)象。41特點(diǎn)：3、電液式激振器信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后，操縱電42激振力通過(guò)頂桿加在雙簡(jiǎn)支梁上，支梁產(chǎn)生受迫振動(dòng)，振動(dòng)的幅值與激振力成正比，加速度傳感器檢測(cè)振動(dòng)的位移。依次改變激振信號(hào)頻率，可繪出加速度幅頻特性曲線，根據(jù)加速度曲線，找出系統(tǒng)的固有頻率?！?

振動(dòng)系統(tǒng)特性測(cè)試

以雙簡(jiǎn)支梁為例，測(cè)量系統(tǒng)的固有頻率42激振力通過(guò)頂桿加在雙簡(jiǎn)支梁上，支梁產(chǎn)生受迫振動(dòng)，振動(dòng)的幅43§5

機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的估計(jì)

機(jī)械振動(dòng)參數(shù)主要是指

固有領(lǐng)率、阻尼比等模態(tài)參數(shù)．實(shí)際系統(tǒng)大多是

多自由度振動(dòng)系統(tǒng)，

具有多個(gè)固有頻率，在頻率響應(yīng)曲線上會(huì)出現(xiàn)多個(gè)峰值根據(jù)線性振動(dòng)理論。對(duì)于多自由度線性系統(tǒng)，在它任何一點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)可以認(rèn)為是反映系統(tǒng)特性的多個(gè)單自由度響應(yīng)的疊加。本節(jié)討論單自由度系統(tǒng)：固有頻率和阻尼比的測(cè)試。方法：自由振動(dòng)法、共振法

43§5機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的估計(jì)機(jī)械振動(dòng)參數(shù)主要是指

44單自由度振動(dòng)系統(tǒng)，若給系統(tǒng)以初始沖擊，則系統(tǒng)將在阻尼作用下作衰減自由振動(dòng)，§5

機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的估計(jì)

1、自由振動(dòng)法其表達(dá)式為m——質(zhì)量；c——粘性阻尼系數(shù)k——彈簧的剛度系數(shù)設(shè)——系統(tǒng)的固有角頻率；——系統(tǒng)的阻尼比；44單自由度振動(dòng)系統(tǒng)，若給系統(tǒng)以初始沖擊，則系統(tǒng)將在阻尼作用45§5

機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的估計(jì)

1、自由振動(dòng)法——衰減振動(dòng)角頻率；阻尼比的測(cè)定，可以根據(jù)記錄曲線的相鄰峰值的衰減比來(lái)確定。根據(jù)衰減振動(dòng)記錄曲線，周期T可通過(guò)曲線確定，可得：在系統(tǒng)阻尼小的時(shí)候，可以認(rèn)為45§5機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的估計(jì)1、自由振動(dòng)法——衰減振動(dòng)角46§5

機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的估計(jì)

1、自由振動(dòng)法阻尼比的測(cè)定，可以根據(jù)記錄曲線的相鄰峰值的衰減比來(lái)確定：Mi和Mi+1分別為自由振動(dòng)記錄曲線的相鄰超調(diào)量。46§5機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的估計(jì)1、自由振動(dòng)法阻尼比的測(cè)定，472、共振法單自由度系統(tǒng)受迫振動(dòng)，當(dāng)激振頻率接近于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，其振動(dòng)幅值會(huì)急劇增大。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)正弦激振，通過(guò)改變激勵(lì)頻率可以得到一系列響應(yīng)曲線，如圖幅頻特性曲線相頻特性曲線472、共振法單自由度系統(tǒng)受迫振動(dòng)，幅頻特性曲線相頻特性曲線482、共振法在小阻尼時(shí)，可以直接用共振峰對(duì)應(yīng)的頻率ωr來(lái)近似地估計(jì)固有頻率ωn.

(1)利用幅頻曲線進(jìn)行參數(shù)估計(jì)當(dāng)對(duì)單自由度系統(tǒng)進(jìn)行正弦掃描激勵(lì)，幅值最大處的頻率為位移共振頻率ωr482、共振法在小阻尼時(shí)，可以直接用共振峰對(duì)應(yīng)的頻率ωr來(lái)近492、共振法(1)利用幅頻曲線進(jìn)行參數(shù)估計(jì)單自由度受迫振動(dòng)系統(tǒng)的幅頻特性可以表示為492、共振法(1)利用幅頻曲線進(jìn)行參數(shù)估計(jì)單自由度受迫振502、共振法(1)利用幅頻曲線進(jìn)行參數(shù)估計(jì)502、共振法(1)利用幅頻曲線進(jìn)行參數(shù)估計(jì)512、共振法(1)利用幅頻曲線進(jìn)行參數(shù)估計(jì)處作一條水平線，交曲線a、b兩點(diǎn)，它們對(duì)應(yīng)的頻率ω1、ω2，其阻尼比的估計(jì)值為必須指出：這種估計(jì)方法僅適用于小阻尼系統(tǒng)。因此，可在幅頻曲線峰值512、共振法(1)利用幅頻曲線進(jìn)行參數(shù)估計(jì)處作一條水平線522、共振法(2)利用相頻曲線進(jìn)行參數(shù)估計(jì)根據(jù)相頻特性曲線得知從所測(cè)得相頻特性曲線，求ω=ωn處的斜率，就可以直接估計(jì)阻尼比522、共振法(2)利用相頻曲線進(jìn)行參數(shù)估計(jì)根據(jù)相頻特性曲53機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量1機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量54機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象普遍。機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)時(shí)，都存在不同程度的振動(dòng)。有害：大多數(shù)情況，破壞機(jī)器的正常工作，降低機(jī)器、設(shè)備的使用壽命，機(jī)械振動(dòng)還能直接或問(wèn)接地產(chǎn)生噪聲，惡化環(huán)境和勞動(dòng)條件，危害人們的健康。機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量振動(dòng)：

物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種形式，當(dāng)某物體受到外力作用，就會(huì)在其平衡位置周圍作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這種每隔一定時(shí)間的往復(fù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)即振動(dòng)。2機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象普遍。機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量振動(dòng)：

物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種形式55有利：振動(dòng)輸送機(jī)、清洗機(jī)、脫水機(jī)等就是利用振動(dòng)的原理進(jìn)行工作的。機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量3有利：機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量56機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品、設(shè)備提出了低振動(dòng)和低噪聲要求，設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)要求有高的抗振性能，要進(jìn)行必要的振動(dòng)分析和振動(dòng)設(shè)計(jì)；為了保證大型機(jī)電設(shè)備正常、有效的運(yùn)行，必須對(duì)其振動(dòng)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)、故障診斷。振動(dòng)的測(cè)試在生產(chǎn)和科研等各方面都十分重要4機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品、設(shè)備提出了低振動(dòng)和低噪聲要求，57機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量振動(dòng)給料機(jī)水泥回轉(zhuǎn)窯5機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量振動(dòng)給料機(jī)水泥回轉(zhuǎn)窯58周期振動(dòng)非周期振動(dòng)瞬態(tài)振動(dòng)穩(wěn)態(tài)振動(dòng)復(fù)雜周期振動(dòng)(非簡(jiǎn)諧振動(dòng))準(zhǔn)周期振動(dòng)正弦周期振動(dòng)(簡(jiǎn)諧振動(dòng))§1

概述

一、振動(dòng)的類型1、按振動(dòng)的規(guī)律分類（1）穩(wěn)態(tài)振動(dòng)（確定性振動(dòng)）一般分為以下幾種：6周期振動(dòng)非周期振動(dòng)瞬態(tài)振動(dòng)穩(wěn)態(tài)振動(dòng)復(fù)雜周期振動(dòng)(非簡(jiǎn)諧振動(dòng)59隨機(jī)振動(dòng)非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)各態(tài)歷經(jīng)振動(dòng)非各態(tài)歷經(jīng)振動(dòng)§1

概述

一、振動(dòng)的類型1、按振動(dòng)的規(guī)律分類（2）隨機(jī)振動(dòng)一般分為以下幾種：7隨機(jī)振動(dòng)非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)各態(tài)歷經(jīng)振動(dòng)非各態(tài)歷經(jīng)振60（1）自由振動(dòng)（2）受迫振動(dòng)一、振動(dòng)的類型2、按振動(dòng)的原因分類3、按振動(dòng)系統(tǒng)的自由度數(shù)目分類

（1）單自由度振動(dòng)（2）兩自由度、多自由度系統(tǒng)振動(dòng)8（1）自由振動(dòng)一、振動(dòng)的類型2、按振動(dòng)的原因分類3、按振動(dòng)61一、振動(dòng)的類型振動(dòng)的基本參數(shù)

幅值、頻率、相位稱為振動(dòng)三要素。只要測(cè)定這3個(gè)要素，也就決定了整個(gè)振動(dòng)運(yùn)動(dòng)．幅值：反映振動(dòng)強(qiáng)、弱程度，可以用振動(dòng)的峰值、平均值、有效值來(lái)描述；通過(guò)頻譜分析可以確定主要頻率成分及其幅值大小，從而可以尋找振源；利用相位關(guān)系可確定共振點(diǎn)、進(jìn)行振型測(cè)量以及旋轉(zhuǎn)件的平衡、有源振動(dòng)的控制等。9一、振動(dòng)的類型振動(dòng)的基本參數(shù)幅值、頻率、相位62一、振動(dòng)的類型振動(dòng)的基本參數(shù)

幅值、頻率、相位簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移、速度、加速度的振動(dòng)形式和振動(dòng)頻率都是一樣的，只是三者的相位和幅值不同。由此可得，任何一個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)都可以三者中的任意一個(gè)量與時(shí)間關(guān)系來(lái)表征。10一、振動(dòng)的類型振動(dòng)的基本參數(shù)幅值、頻率、相63(1)測(cè)量機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)下的振動(dòng)如測(cè)量振動(dòng)位移、速度、加速度、頻率和相位等參數(shù)，了解被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)狀態(tài)、尋找振源，以及進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析、診斷和預(yù)測(cè)。(2)測(cè)量機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性施加某種激勵(lì)，測(cè)量其受迫振動(dòng)測(cè)量固有頻率、限尼、剛度、響應(yīng)和模態(tài)等。

振動(dòng)的測(cè)量方法：機(jī)械法、電測(cè)法、光測(cè)法。二、振動(dòng)的測(cè)試內(nèi)容及測(cè)量方法測(cè)試的內(nèi)容包括兩方面：11(1)測(cè)量機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)下的振動(dòng)二、振動(dòng)的測(cè)試內(nèi)64三、振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成被測(cè)對(duì)象在激振力的作用下產(chǎn)生受迫振動(dòng)，測(cè)振傳感器測(cè)出振動(dòng)力學(xué)參量，通過(guò)振動(dòng)分析（時(shí)域中的相關(guān)技術(shù)，頻域中的功率譜分析）以及計(jì)算機(jī)數(shù)字處理技術(shù)，檢測(cè)出有用的信息。工程上，振動(dòng)的測(cè)試主要討論的是系統(tǒng)的傳輸特性，尤其是頻率響應(yīng)特性。通過(guò)測(cè)試的數(shù)據(jù)，推估出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。而組成測(cè)試系統(tǒng)的任何一個(gè)環(huán)節(jié)都有其固有的頻率響應(yīng)特性，整個(gè)系統(tǒng)的特性是由各個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成的。因此正確選用測(cè)試裝置，對(duì)測(cè)試結(jié)果有一定的影響。12三、振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成被測(cè)對(duì)象在激振力的作用下產(chǎn)生受迫振65§2

常用測(cè)振傳感器

測(cè)振傳感器的種類很多。

（1）按測(cè)振參數(shù)位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器。

（2）按傳感器與被測(cè)物位置關(guān)系接觸式傳感器、非接觸式傳感器。

接觸式：電阻應(yīng)變式、電感式、壓電式、磁電式；

非接觸式：電容式、電渦流式和光學(xué)式等。（3）按測(cè)試參考坐標(biāo)相對(duì)式測(cè)振傳感器、絕對(duì)式（慣性式）測(cè)振傳感器。13§2常用測(cè)振傳感器測(cè)振傳感器的種類很多。

（166§2

常用測(cè)振傳感器

相對(duì)式測(cè)振傳感器設(shè)置在被測(cè)物體外的靜止基準(zhǔn)上，測(cè)量振動(dòng)物體相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)振動(dòng)。絕對(duì)式測(cè)振

傳感器固定在被測(cè)物體上，以大地為參考基準(zhǔn)，測(cè)量物體相對(duì)于大地的絕對(duì)振動(dòng)，

因此傳感器又稱為慣性式測(cè)振傳感器，如

慣性式位移傳感器、

壓電式加速度傳感器等，這類傳感器在振動(dòng)測(cè)量使用普遍。14§2常用測(cè)振傳感器相對(duì)式測(cè)振67§2

常用測(cè)振傳感器

一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理x(t)為被測(cè)物體振動(dòng)位移；y(t)為慣性質(zhì)量塊的振動(dòng)位移；z(t)為殼體相對(duì)慣性質(zhì)量塊的振動(dòng)位移；m為質(zhì)量塊質(zhì)量；k為支撐質(zhì)量塊的彈簧剛度；c為阻尼系數(shù)。則慣性質(zhì)量塊的動(dòng)力方程式可寫成:力學(xué)模型15§2常用測(cè)振傳感器一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理x(t)68§2

常用測(cè)振傳感器

一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理力學(xué)模型設(shè)

16§2常用測(cè)振傳感器一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理力學(xué)模型69一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理設(shè)

解方程

慣性系統(tǒng)阻尼比；

慣性系統(tǒng)的固有角頻率。傳感器輸出的輻值和相位角均與ω/ωn和ζ有關(guān)。17一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理設(shè)解方程慣性系統(tǒng)阻尼比；

70一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理1、測(cè)振幅

當(dāng)測(cè)振傳感器的輸出量z正確感受和反映的是被測(cè)體振動(dòng)的振幅量xm時(shí)，幅頻特性：相頻特性：18一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理1、測(cè)振幅

當(dāng)測(cè)振傳感器的輸出量71一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理1、測(cè)振幅幅頻特性：ω/ωn幅頻特性曲線近似為常數(shù)，A(ω)接近于1，zm≈xm,表明傳感器的輸出正比于被測(cè)物體振動(dòng)的位移。一般：19一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理1、測(cè)振幅幅頻特性：ω/ωn幅頻72一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理1、測(cè)振幅相位差接近180，相頻特性也接近直線。一般：20一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理1、測(cè)振幅相位差接近180，相頻73一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理2、測(cè)振動(dòng)速度測(cè)振傳感器的振動(dòng)參數(shù)是速度時(shí)，有：速度傳感器的工作區(qū)域是ω/ωn=1，此區(qū)域幅頻特性沒(méi)有平坦段。相頻特性曲線也不接近直線，當(dāng)被測(cè)頻率有微小變化時(shí)，將造成較大的幅值誤差，所以很少用這種方法來(lái)測(cè)量振動(dòng)速度。21一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理2、測(cè)振動(dòng)速度測(cè)振傳感器的振動(dòng)參74一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理3、測(cè)振動(dòng)加速度測(cè)振傳感器的振動(dòng)參數(shù)是加速度時(shí)，有：隨著ωn增大，測(cè)量上限頻率得到提高，但靈敏度會(huì)降低，因此。ωn不宜選得太高。一般?。汗逃蓄l率是被測(cè)頻率的3~5倍，使傳感器輸出z能正確反映被測(cè)振動(dòng)的加速度．必須滿足下列條件：

(1)，幅頻特性曲線趨于平坦，此時(shí)22一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理3、測(cè)振動(dòng)加速度測(cè)振傳感器的振動(dòng)75一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理3、測(cè)振動(dòng)加速度測(cè)振傳感器的振動(dòng)參數(shù)是加速度時(shí)，有：使傳感器輸出z能正確反映被測(cè)振動(dòng)的加速度．必須滿足下列條件：

(2)，出現(xiàn)共振峰值，選擇恰當(dāng)?shù)淖枘岜瓤梢种扑?。一般則保證幅值誤差不超過(guò)5%，此時(shí)相頻特性曲線接近直線。23一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理3、測(cè)振動(dòng)加速度測(cè)振傳感器的振動(dòng)76一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理位移傳感器的工作區(qū)域?yàn)橐驭?ωn>>l,且ξ＜l，一般ω/ωn取3~5；速度傳感器工作區(qū)域是ω/ω=1；加速度傳感器工作區(qū)域?yàn)棣?ωn<<l,且ξ＜0.6左右。絕對(duì)式測(cè)振傳感器工作時(shí)，固定在被測(cè)體上，因而它的質(zhì)量將影響被測(cè)體振動(dòng)的大小和固有頻率。只有當(dāng)傳感器的質(zhì)量遠(yuǎn)小于被測(cè)體質(zhì)量時(shí)，其影響才可以忽略。簡(jiǎn)單總結(jié)：24一、絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理位移傳感器的工作區(qū)域?yàn)橐驭?ωn77二、相對(duì)式測(cè)振傳感器原理相對(duì)式測(cè)振傳感器分接觸式和非接觸式兩種。接觸式：電感式位移傳感器、磁電式速度傳感器等；非接觸式：電渦流式、電容式等。25二、相對(duì)式測(cè)振傳感器原理相對(duì)式測(cè)振傳感器分接觸式和非接觸78磁電式速度傳感器1-頂桿2-彈簧3-輸出4-線圈5-磁鋼6-限幅器它可以直接檢測(cè)振動(dòng)速度。測(cè)量時(shí)，傳感器安裝在靜止基座上，活動(dòng)頂桿壓在被測(cè)物體上，使彈簧產(chǎn)生一定的變形和壓力，頂桿與被測(cè)物體接觸，跟隨被測(cè)物體一起運(yùn)動(dòng)。固定在頂桿上的線圈在磁場(chǎng)里運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其感應(yīng)電勢(shì)正比于物體振動(dòng)速度。設(shè)傳感器活動(dòng)部分的質(zhì)量為m，彈簧剛度為k，彈簧變形后的恢復(fù)力為F，根據(jù)牛頓定律恢復(fù)力能產(chǎn)生的最大加速度為正確反映被測(cè)物體振動(dòng)的關(guān)鍵是活動(dòng)頂桿要跟上被測(cè)振動(dòng)。為了保證被測(cè)振動(dòng)良好傳遞及頂桿與被測(cè)物休始終接觸，恢復(fù)力產(chǎn)生的最大加速度必須大于被測(cè)振動(dòng)的最大加速度，即26磁電式速度傳感器1-頂桿2-彈簧3-輸出479磁電式速度傳感器設(shè)被測(cè)振動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng):

則加速度為：所以：即：滿足該式，頂桿才能正確地傳遞振動(dòng)27磁電式速度傳感器設(shè)被測(cè)振動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng):則加速度為：所以80磁電式速度傳感器可以看出：傳遞和跟隨條件與被測(cè)振動(dòng)頻率、振幅和傳感器活動(dòng)部分的固有頻率有關(guān)。如果彈簧的預(yù)壓量△L不夠，或被測(cè)振動(dòng)的頻率較高時(shí)，則頂桿不能滿足跟隨條件，與被測(cè)物體之間發(fā)生撞擊。因此，傳感器使用范圍與被測(cè)最大位移和頻率有關(guān)。若把活動(dòng)部分的質(zhì)量和彈簧看成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，其固有角頻率則28磁電式速度傳感器可以看出：若把活動(dòng)部分的質(zhì)量和彈簧看成一81三、測(cè)振傳感器的選擇主要涉及：頻率特性、量程范圍和靈敏度。(1)不同類型的傳感器測(cè)量范圍不同，只有在恰當(dāng)?shù)念l率測(cè)量范圍內(nèi)．傳感器才能正確反映被測(cè)物休的振動(dòng)規(guī)律。據(jù)前分析：低頻振動(dòng)場(chǎng)合，加速度幅值不大，通常選擇振動(dòng)位移的測(cè)量；高頻振動(dòng)場(chǎng)合，且固有頻率高出被測(cè)頻率5倍以上，加速度幅值較大，通常選擇振動(dòng)加速度的測(cè)量。29三、測(cè)振傳感器的選擇主要涉及：頻率特性、量程范圍和靈敏度82三、測(cè)振傳感器的選擇(2)對(duì)于慣性式測(cè)振器，靈敏度的選擇與慣性質(zhì)量塊的質(zhì)量有關(guān)。一般：

質(zhì)量大的測(cè)振器上限頻率低、靈敏度高；

質(zhì)量輕的測(cè)振器上限頻率高、靈敏度低。如壓電式加速度計(jì)：作超低振級(jí)測(cè)量的質(zhì)量超過(guò)100g,靈敏度很高的加速度計(jì)，作高振級(jí)（如沖擊）測(cè)量的都是小到幾克或零點(diǎn)幾克的加速度計(jì)。

30三、測(cè)振傳感器的選擇(2)對(duì)于慣性式測(cè)振器，靈敏度的選83三、測(cè)振傳感器的選擇(3)對(duì)相位有嚴(yán)格要求的振動(dòng)測(cè)試（如作虛實(shí)頻譜、幅相圖、振型等測(cè)量），

除了應(yīng)注意測(cè)振傳感器的相頻特性外，

還要注意測(cè)試系統(tǒng)中其他環(huán)節(jié)和儀器的相頻特性，如放大器，特別是帶微積分網(wǎng)絡(luò)放大器的相頻特性。31三、測(cè)振傳感器的選擇(3)對(duì)相位有嚴(yán)格要求的振動(dòng)測(cè)試（84§3

振動(dòng)的激勵(lì)與激振器

一、振動(dòng)的激勵(lì)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性時(shí)，首先要激勵(lì)被測(cè)對(duì)象，讓其按測(cè)試的要求作受迫振動(dòng)或自由振動(dòng)。激勵(lì)方式通常3種：穩(wěn)態(tài)正弦激振瞬態(tài)激振隨機(jī)激振32§3振動(dòng)的激勵(lì)與激振器一、振動(dòng)的激勵(lì)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性時(shí)85一、振動(dòng)的激勵(lì)1、穩(wěn)態(tài)正弦激振對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)穩(wěn)定的單一頻率的正弦激振力。

優(yōu)點(diǎn)：激振功率大、信噪比高，能保證低頻響應(yīng)對(duì)象的測(cè)試精度。

缺點(diǎn)：需要很長(zhǎng)的測(cè)試周期才能得到足夠精度的測(cè)試數(shù)據(jù)，特別是對(duì)小阻尼對(duì)象，為了達(dá)到“穩(wěn)態(tài)”，要有足夠的時(shí)間。33一、振動(dòng)的激勵(lì)1、穩(wěn)態(tài)正弦激振86一、振動(dòng)的激勵(lì)對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)瞬態(tài)變化的力。2、瞬態(tài)激振

(1)脈沖激振用一個(gè)裝有傳感器的錘子（又稱脈沖錘）敲擊被測(cè)對(duì)象，對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)脈沖力。其有效頻率范圍取決于脈沖的持續(xù)時(shí)間τ

，τ則取決于錘端的材料，材料越硬τ越小，而頻率范圍越大。(2)階躍激振在激振點(diǎn)處用一根剛度大、質(zhì)量輕的弦通過(guò)力傳感器將弦的張力施加于被測(cè)對(duì)象上，使之產(chǎn)生初始變形，然后突然切斷張力弦，相當(dāng)于對(duì)被測(cè)對(duì)象突然卸載，施加一個(gè)負(fù)的階躍激振力。34一、振動(dòng)的激勵(lì)對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)瞬態(tài)變化的力。2、瞬態(tài)激87一、振動(dòng)的激勵(lì)3、隨機(jī)激振

一般用白噪聲或偽隨機(jī)信號(hào)作為信號(hào)源，是一種寬帶激振。特點(diǎn)：隨機(jī)激振測(cè)試系統(tǒng)具有快速、實(shí)時(shí)測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)。所用設(shè)備要復(fù)雜，價(jià)格較昂貴。許多機(jī)械結(jié)構(gòu)在工作時(shí)受到的干擾力或動(dòng)載荷往往都具有隨機(jī)的性質(zhì)。35一、振動(dòng)的激勵(lì)3、隨機(jī)激振一般用白噪聲或偽隨機(jī)信號(hào)作為88二、激振器由信號(hào)源輸出的各類激振電信號(hào)經(jīng)功率放大后，需通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為激振力信號(hào)，才能對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行激振。這類執(zhí)行裝置稱為激振器。要求激振器：在其頻率范圍內(nèi)良好波形、幅值，足夠和穩(wěn)定的交變力。

常用激振器：電動(dòng)式、電磁式、電液式

36二、激振器由信號(hào)源輸出的各類激振電信號(hào)經(jīng)功率放大后，需通89二、激振器電動(dòng)激振器主要用于絕對(duì)激振方式。低頻激振時(shí)可將激振器剛性地安裝在地面或剛性很好的架子上。有時(shí)必須在激振器與被激對(duì)象之間用一根激勵(lì)力向上、剛度很大而橫向剛度很小的柔性桿連接，以保證傳遞激振力。1、電動(dòng)式激振器永磁式：用于小型激振器激磁式：用于較大型的振動(dòng)臺(tái)工作頻率范圍：5Hz~2000Hz。驅(qū)動(dòng)線圈固裝在頂桿上，并由彈簧支承在殼休中，驅(qū)動(dòng)線圈位于磁極與鐵芯的氣隙中。當(dāng)驅(qū)動(dòng)線圈通入交變電流時(shí)，將產(chǎn)生交變的電動(dòng)力，此力通過(guò)頂桿傳到被測(cè)對(duì)象，即為激振力。37二、激振器電動(dòng)激振器主要用于絕對(duì)激振方式。1、電動(dòng)式激振90二、激振器2、電磁式激振器利用電磁鐵的磁力作為激振力，常川于非接觸激振場(chǎng)合，它由鐵芯、激勵(lì)線圈（包括一組直流線圈和一組交流線圈）、力檢測(cè)線圈和底座組成激勵(lì)線圈通電，產(chǎn)生磁通，從而在鐵芯和銜鐵之間產(chǎn)生電磁力。將鐵芯和銜鐵分別固定在兩個(gè)被測(cè)對(duì)象上，可實(shí)現(xiàn)兩者間無(wú)接觸相對(duì)激振銜鐵也可以由導(dǎo)磁材料的被測(cè)對(duì)象充當(dāng)。測(cè)力線圈檢測(cè)激振力。位移傳感器測(cè)量激振器與銜鐵之間的相對(duì)位移。38二、激振器2、電磁式激振器利用電磁鐵的磁力作為激振力，常912、電磁式激振器激勵(lì)線圈通過(guò)電流時(shí)，鐵芯對(duì)銜鐵產(chǎn)生的吸引力為：B：氣隙的磁感強(qiáng)度，

A：鐵芯截面積，

u0：真空磁導(dǎo)率，B0：直流電流I0

產(chǎn)生的不變磁感應(yīng)強(qiáng)度；B1：交流電流I1

產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的峰值得電磁吸力為靜態(tài)電磁力交變電磁力F1二次諧波交變電磁力F2392、電磁式激振器激勵(lì)線圈通過(guò)電流時(shí)，B：氣隙的磁感強(qiáng)度，92當(dāng)直流電流I0=0時(shí)，則B0=0,一次分量消失。由式可知，F(xiàn)-B曲線是非線性，如圖，且無(wú)論B1是正是負(fù)，F(xiàn)總是正的，因此B變化半周而力F變化一周，后者的頻率為前者的兩倍，且波形嚴(yán)重失真，幅值也很小。當(dāng)加上直流電流后，直流磁感應(yīng)強(qiáng)度B0不再為零，將工作點(diǎn)移到F-B近似直線的中段B0處，這時(shí)產(chǎn)生的電磁交變吸力F1的波形與交變磁感應(yīng)波形基本相同。由于存在二次分量，電磁吸力的波形有一定失真，二次分量與一次分量的福值比為B1／4B0，若取B0>>B1，則可忽略二次分量的影響。2、電磁式激振器電磁激振器頻率上限500~800