机械工程中常用参量的测试pp.ppt

中北大学机电工程学院 2008年4月 6.1 位移测量 6.1.0 概述 位移测量包括：① 线位移测量；② 角位移测量。 诸如力、压力、扭矩、速度、加速度、温度、物位等参数，都是以位移测量为基础、通过位移间接测量的。 位移是向量，位移测量，既要确定其大小，还应确定其方向，测量方向还必须与位移方向一致。 位移对时间的一次、二次导数，即速度、加速度，统称为运动量。 位移测量时，应根据测量对象的特点，选择恰当的测量点、测量方向和测量系统；其中，传感器的选择，对测试精度影响很大。 6.1.1 常用的位移测量传感器 ⑴ 滑线电阻式位移传感器 ⑵ 应变片式位移传感器 （悬臂梁） 原理：位移δ与应变ε成正比。用于小位移测量。 ⑵ 应变片式位移传感器 （圆环和半圆环） ⑶ 差动变压器式位移传感器 6.1.2 位移测量举例（1） 回转轴 径向运动误差的测量 原理：在主轴端部粘结一个精密钢球2 ，球的中心与主轴回转轴线略有偏心e （由摆动盘1 进行调整），在球的横向互相垂直的位置上安装两个位移传感器3 和6 ，并与钢球保持一定间隙，如果钢球是绝对圆的，主轴回转无误差，则示波器将显示一个以偏心e 为半径的真圆；反之，若主轴旋转存在径向圆跳动，则其跳动量叠加到球心所作圆周运动上。包容该图形半径为最小的两个同心圆的半径差，即为主轴回转轴线径向圆跳动。 原理：汽轮机在启停和运行中，如果转子轴推力轴瓦已烧坏，则转子就要发生前后窜动，因而引起转子轴的轴向位移增大，使汽轮机内部动、静部件间发生摩擦和碰撞，导致大批叶片折断，隔板和叶轮碎裂，造成严重事故。因此，一般汽轮机都设置了轴向位移的监测和保护装置，如图所示，电涡流传感器1 与转子轴端面保持一定的初始距离。当汽轮机转子轴产生轴向位移时，传感器的输出电压与轴向位移成比例。当位移值超过规定的允许值时，传感器的输出电压可控制报警电路发出报警信号。 6.1.2 位移测量举例（2） 物位测量 6.2 振动测试 6.2.0 概述 ⑴ 振动测试重要性： 许多情况下，机械振动会造成危害。它影响精密仪器设备的功能；降低加工零件的精度和表面质量；加剧构件的疲劳破坏和磨损，导致构件损坏造成事故。但也利用振动来作有益的事情，如钟表、清洗、超声振动切削等。振动问题在生产实践中一直占有相当重要的地位。因此必须对机械振动进行观测、分析、研究，而测试始终是一个重要的、必不可少的手段。 6.2.0 概述 ⑵ 振动测试的目的 ① 确定振源，减少或消除振动； ② 测定结构或部件的动态特性，改进结构设计，提高抗振能力。 6.2.0 概述 ⑶ 惯性式振动测试传感器的力学模型 ① 单自由度系统的受迫振动 6.2.0 概述 ⑶ 惯性式振动测试传感器的 力学模型 ② 基础激励引起的受迫振动 6.2.1 振动测试传感器 ⑴ 涡流位移传感器 6.2.1 振动测试传感器 ⑵ 电容传感器 6.2.1 振动测试传感器 ⑶ 磁电式速度计 6.2.1 振动测试传感器 ⑷ 压电加速度计 6.2.1 振动测试传感器 ⑷ 压电加速度计 6.2.1 振动测试传感器 ⑷ 压电加速度计 6.2.1 振动测试传感器 ⑷ 压电加速度计 6.2.1 振动测试传感器 ⑷ 压电加速度计 6.2.1 振动测试传感器 ⑸ 阻抗头 6.2.1 振动测试传感器 ⑹ 现代振动测量 6.2.2 振动测量系统 分类： 1.仅测量系统的输出（响应） 2.同时测量输入和输出（激励和响应） 6.2.2 振动测量系统 6.2.2 振动测量系统 6.2.3 激振试验设备及振动信号 ⑴ 振动台 a)工作原理； b)向上运动； c)向下运动。 6.2.3 激振试验设备及振动信号 ⑵ 电动式激振器结构如图， 功率激振信号输入到线圈6，线圈6受到 电磁力作用，带动顶杆12运动。 6.2.3 激振试验设备及振动信号 ⑶ 力锤 产生瞬态激振力， 常用于模态分析。 6.2.3 激振试验设备及振动信号 ⑷ 模态分析中常用的激励信号 稳态正弦激励 用于测量频响函数，离散频率点， 自动正弦扫描激励 用自动控制的方法使激励信号的频率缓慢而连续地变化，从低到高扫过所关心的频率范围。 瞬态激励：常用力锤敲击，多次激励，取平均消除误差。 随机激励：应用功率谱的总体平均可以消除噪声影响，由谱密度函数求频响函数。 6.3 声学测量 6.3.1 概述 ⑴ 声与声场 声音是由声