振动测试与分析PPT.ppt

随机振动参数的测量 １、均值、均方值的测量 ２、均值、均方值的测量误差分析 2、电荷放大器 电压放大器与电荷放大器 电荷放大器输入信号时电荷，将加速度传感器与电荷放大器配套，可实现长距离测量。 电压放大器受电缆电容的影响，需与电缆配套使用 三、有效值、峰值检测器 1、有效值检测器 2、峰值检测器 四、模拟滤波器 模拟滤波器从复杂的信号中拾取获得所需要的信号，除去噪声。是振动、冲击和噪声测量中进行频谱分析的主要设备。 模拟滤波器用来分析处理测量所得连续信号，输出所需要的信号，衰减和组止不需要的信号。 传递函数 传递函数是一个复数，幅值和相位分别为 1、幅频特性 2、相频特性 3、滤波器的逼近 滤波器在不衰减所需信号的前提下，能百分之百滤掉不需要的信号，即具有如下幅度平方函数 实际上这种理想低通模拟滤波器是不可实现的。因此实际滤波器只能是一种逼近。 滤波器设计时，先设计一个逼近于归一化的理想低通滤波器，再经过频率变换，把这个基本的低通滤波器转化为实际的低通，高通、带阻、带通或更复杂的组合滤波器。归一化理想低通滤波器的特性如下 滤波器的逼近问题，就是寻找满足上式的函数。典型的有巴特沃思滤波函数、椭圆滤波函数、车比雪夫滤波函数等。 巴特沃思滤波器 幅度平方函数 n为滤波器阶数。其特点是，当频率大于零时，幅值随频率的增加而单调下降。 4、频率换算 1）归一化低通到低通的变换；用频率比代替归一化频率 2）归一化低通到高通的变换；电感电容互换； 3）归一化低通到带通的变换；低通可视为中心频率为零的单通带滤波器，因此需将单通带中心频率进行变换。 4）归一化低通到带阻的变换；低通到带通变化的倒数。 5、阻抗换算 把电路中所有元件的阻抗同时变换，使整个滤波电路与其他有关电路匹配。 6、几种典型的带通滤波器 恒定百分比带宽滤波器 恒定百分比带宽滤波器，分析低频时带宽窄。被分析频率越高，频谱分辨率越差。 调谐式带宽滤波器，通过调节滤波电路中的电阻、电容，使滤波器的中心频率与被分析信号的频率发生谐振，达到滤波作用。 1/3、1/1倍频程滤波器 每个滤波器带宽的上下限频率之比满足倍频程关系。 恒定带宽滤波器 第五章 振动、冲击的模拟量测量 一、复杂周期振动的频谱分析 信号的频谱是信号幅度或功率随频率变化的关系，为信号的傅立叶变换（FT），故又称信号的傅立叶谱，定义： 复杂振动周期信号的频谱由傅立叶级数求出。 模拟信号分析的几种方法 1、扫描分析法 带通滤波器的分析时间 对于理想的带通滤波器 对于实际的带通滤波器 带通滤波器的波形系数 带通滤波器的扫描速度 由于扫描分析是从低到高自动完成，因此要满足扫描速度、分析速度和记录速度同步，扫描速度不得快于分析速度。扫描一个带宽的时间，即扫描速度（每秒扫过的Hz数） 扫描分析法的总分析时间 用W表示所分析的频率范围，则整个分析时间为 2、实时频谱分析 定义：对于理想窄带滤波器来说，假如被分析信号的频谱分辨率（带宽）为BＨｚ，并且要求所得结果的统计自由度数为ｎ，若在整个分析频率范围内，其总的分析时间不超过n/(2B)s，则称此频谱分析为实时频谱分析。如果不考虑统计自由度数ｎ，即不进行平均化操作时，实时分析的含义就是：分析整个频率范围内Ｍ个带宽Ｂ所需的时间为分析一个带宽的时间。 平均化操作 对信号进行同步叠加平均处理。对于规则信号，可以消除或减小噪声干扰。 若被测为规则信号，且周期为Ｔ，对该信号进行ｎ次取样，将其同相累加，则 对于噪声，不可能全同相，理论上可以通过累加正负抵消。 则信噪比为 并联带通滤波器分析法 时基压缩法 将时间序列x(t)沿时间轴压缩ｋ倍，频率轴就会扩大ｋ倍，从而使分析带宽Ｂ扩大ｋ倍。从而实现时基压缩。 快速傅立叶变换与数字滤波 A/D FFT IFFT D/A 二、随机振动测量 １、基本统计量：均值、均方值、方差 ２、概率密度函数 ３、自相关函数 ４、自功率谱密度函数 时, 位移传感器的上限测量频率在理论上是无限的，但实际上受具体仪器结构和元器件特性．后继放大电路频响等条件的限制，不能太高。 下限测量频率则受弹性元件的强度和质量块尺寸、重量等因素的限制，使?n不能太小。 因此位移传感器的频率范围是有限的。 二、惯性式加速度传感器 时, 1. 惯性式加速度传感器的最大优点是它具有零频率特性, 即理论上它的下限测量频率为零，实际上是下限测量频率极低。 2. 此外，为使?n远大于被测振动频率，加速度传感器的尺寸、质量可作得很小(小于1g)，从而对被测对象的附加影响也小。 三、电测传感器 四、压电晶体式传感器 压电加速度传感器安装 加速度传感器对冲击测量的影响 应变式加速度传感器 第四章 振动、噪声测量系统