第七课测动测试.docVIP

第七章 测动测试 本章学习要求 1.机械振动的基本原理　　　 2.常用振动传感器测量原理及其应用技术　　 3.振动分析仪器　　 §8.1 振动测试的力学原理 机械振动是物体在一定位置附近所作的周期性往复的运动。 机械振动系统，就是指围绕其静平衡位置作来回往复运动的机械系统，单摆就是一种简单的机械振动系统。 构成机械振动系统的基本要素有惯性、恢复性和阻尼。惯性就是能使系统当前运动持续下去的性质，恢复性就是能使系统位置恢复到平衡状态的性质，阻尼就是能使系统能量消耗掉的性质。这三个基本要素通常分别由物理参数质量M、刚度K和阻尼C表征。 振动测试两种主要类型 1.对工作着的结构或部件的振动进行实时测量和分析。 2.测定结构或部件的动态特性。 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。 单自由度系统强迫振动 1.单自由度系统 单自由度线性系统是最基本的振动模型，它仅用一个位移坐标（即一个自由度）来描述系统的运动，因此系统可由一个质量块、一个弹簧和一个粘性阻尼器组成，其结构如图所示。 ２．两种激励（即输入），引起输出 输入 质量块受激励 基础激励 质块受力分析 微分方程 频率特性 幅频特性 相频特性 ? §8.2测振传感器 目前常用的振动测量方法是电测法。电测法的测振传感器又称为拾振器。拾振器按工作原理分，有压电式、磁电式、电动式、电容式、电感式、电涡流式、电阻式和光电式等。在各类拾振器中，压电式和应变式加速度计使用较为广泛。压电式和应变式加速度计是用质量块对被测物的相对振动来测量被测物的绝对振动，因此又称为惯性式拾振器。 3 安装位置的影响 由于振动结构各点的响应有很大的差别，因此安装位置非常重要。一般传感器避免安装在结构振动的节点或节线上，应尽可能安装在结构响应信号较大的位置，以提高信噪比，提高测试的精度；如果安装局部较轻、较薄，则应该选用体积小质量轻的传感器、或采用非接触式传感器进行测量。 ??? 如左图对轴承振动进行监测时，C位置在轴承水平振动的直接传递路径上，可用于监测轴承水平振动的情况，是可选位置。A位置可反映轴承径向振动的情况。B位置上的振动不仅有来自轴承通过端盖传来的振动的贡献，而且还有其它部件振动的贡献，因此不是一个好的安装位置。D位置在端盖的正中，可能有局部模态的影响，因此也不是好位置。 ? ? 8.2.4 测振传感器的先择 测振传感器的合理选择选择测振传感器主要考虑被测量的参数（位移、速度或加速度）、测量的频率范围、量程及分辨率、使用环境和相移等问题。理论上，位移、速度和加速度三个参数互成积分或微分关系，可通过微积分运算来实现它们之间的转换，但实际测量时很难做到。微分将极大地放大被测信号中的高频噪声，甚至淹没有用信号。对宽频信号（如加速度）积分，往往会因信号的频宽超出积分网络的适用频宽而使信号失真。许多电荷放大器的积分网络，对单频加速度信号，可通过一次积分或二次积分获得速度或位移，但对宽频加速度信号，积分就不适合了。因此，应按直接测取参数来选用测振传感器，尽量避免积分，特别是微分去间接获得所需参数。对相位有严格要求的振动测试项目，如相关分析，传递函数分析等，还应特别注意传感器及测试系统的相频特性。或对供货商提出要求，或在振动台上实测相差，对传感器作筛选或在分析时作修正 § 8.3振动测试系统 8.3.1 测试系统应包括：试验结构、激励系统、测量系统、分析系统、检测系统。 8.3.2 激励系统（Excitation System） (1) 稳态激励（Stationary Excitation）：信号发生器、功放、激振器。 信号发生器：正弦、随机、瞬态激振器：无台面、小推力。有台面的激振器通常称为振动台。 (2) 冲击激励（Impact Excitation）：力锤（Hammer），适用于小阻尼线性结构。还有夯锤、落锤、摆式冲击锤、小火箭等；(3) 脉动等（Enviromental Excitation）：利用大地、地震、人工爆炸模拟地震风等条件引起的振动。 8.3.3 分析系统 8.3.4振动测试的实例 １．金属切削机床的振动试验 按国家标准及相应规范，金属切削机床新产品样机应进行多种振动试验，作为评定机床等级的主要指标之一。 (１)．绝对振动及相对振动试验 如外圆磨床，要求测量磨床空运转时砂轮架及头架沿水平方向的绝对振动速度、砂轮架与头架沿水平方向的相对振动位移峰－峰值。绝对振动拾振