1、 9 機械振動的測量 9.1單選題 1、 慣性式位移傳感器作為濾波器來說具有（ ）特性。 (A) 低通；(B) 高通；(C)帶通；(D) 帶阻 2 慣性式加速度計的測振頻率應（ ）其固有頻率 (A) 小于；(B) 大于；(C) 接近于；(D)不一定 3、壓電晶體傳感器與電荷放大器連接后，放大器的輸出正比于（ ）。 (A)放大器的放大倍數；(B) 放大器的反饋電阻； (C) 傳感器的等效電容；(D) 傳感器感生的電荷量。 4、為使信號電纜的長短不影響壓電傳感器的測量精度，傳感器的放大電路應選用（ ）放大器。 (A) 電壓；(B) 電荷；(C)功率；(D)積分 5、一壓電式壓力傳感器的靈敏度S=5

2、0pC/MPa，與靈敏度為與0.005V/pC的電荷放大器相連，放大器的輸出端又與靈敏度為20mm/V的示波器相連，當輸入壓力為10 MPa時，示波器的讀數為（ ）mm。(A) 12.5；(B) 25；(C)2；(D)506、用力錘激振時，激振頻率取決于（ ）。 (A) 錘頭的硬度；(B) 錘頭的的質量；(C)敲擊的速度；(D)敲擊的加速度 7、下列振動激勵方式中，（ ）中都是通過信號發生器產生寬帶激振信號的。 (A脈沖，隨機；(B) 穩態正弦，快速正弦掃描；(C) 快速正弦掃描隨機；(D)階躍，快速正弦掃描隨機8 下列與慣性式位移傳感器動態特性有關的表述中，（ ）是正確的。(A) 要求傳感器

3、的工作頻率遠低于固有頻率(B) 當工作頻率遠大于傳感器固有頻率并且阻尼比為0.60.7時，不能保證對多頻率成分信號的不失真測試(C) 為了準確地測量低頻成分，固有頻率要設計得很高(D) 當工作頻率接近于固有頻率，振動的幅值與阻尼比無關9 下列關于磁電式速度傳感器的表述中，（ ）是不正確的。(A) 相對式傳感器的彈簧力要大于線圈-頂桿的慣性力(B) 絕對式傳感器的彈簧要軟一些，以便擴展被測頻率的下限(C) 慣性式傳感器的動態特性與壓電加速度計相同(D) 這種傳感器不需要外接電源 9-2填空題 1、附加傳感器質量將使被測振動系統的固有頻率（ ）。 2、集中質量、彈簧 、阻尼系統構成的慣性式傳感器的

4、工作頻率應（ ） 其固有率應。 3、（ ）式拾振器在測振時固定在被測設備上。 4、（ ）是一種前置放大器，其主要優點是靈敏度與電纜長度無關，并且下限頻率較低。 5、用力錘激振時，用銅錘頭比用鋼錘頭激發的頻率范圍（ ）。 6、（ ）激振器和電液激振器常用于接觸激振場合，（ ）激振器常用于非接觸激振場合。9-3簡答題1、如何校準壓電加速度傳感器？絕對法：將壓電加速度傳感器固定在校準振動臺上進行激振，用激光干涉振動儀直接測量振動臺的振幅，再和被校準拾振器的輸出比較，以確定被校準拾振器的靈敏度；使用小型的、經過校準的已知振級的激振器，這種裝置不能全面標定頻率響應曲線，但可以在現場方便地核查傳感器在這給

5、定頻率點的靈敏度。相對法：此法是將待校準的傳感器和經過國家計量等部門嚴格校準過的傳感器背靠背地（或仔細地并排地）安裝在振動試驗臺上承受相同的振動。將兩個傳感器的輸出進行比較，就可以計算出在該頻率點待校準傳感器的靈敏度。2、壓電加速度傳感器的放大電路有哪些？為什么多采用電荷放大器？一是把電荷變成電壓再放大傳輸即采用電壓放大器；另一種是用電荷放大器直接放大電荷。荷放大器的輸出電壓可以認為與輸入回路的電容無關。9-4簡答題1、某車床加工外圓表面時，表面振紋主要由轉動軸上齒輪的不平衡慣性力而使主軸箱振動所引起。振紋的幅值譜如題圖9.1a所示，主軸箱傳動示意圖如題圖9.1b所示。傳動軸I、傳動軸II和主

6、軸III上的齒輪齒數為，。傳動軸轉速=2000r/min。試分析哪一根軸上的齒輪不平衡量對加工表面的振紋影響最大？為什么？a) 振紋的幅值譜 b) 傳動示意圖圖9.1 主軸箱示意圖及其頻譜解：傳動軸軸頻 Hz軸軸頻 Hz軸軸頻 Hz因幅值最大處25Hz對應軸軸頻，所以軸上的齒輪不平衡量對加工表面的振紋影響最大2、某產品性能試驗需要測試溢流閥的壓力響應曲線（即流量階躍變化時，溢流閥壓力上升的過渡曲線）。已知，該閥為二階系統，穩態壓力10Mpa，超調量<20%。閥的剛度K=6400N/m，運動部分質量m=0.1kg。試：（1） 計算閥的固有頻率。（2） 選用一種精度高、抗振性能好、可靠性高、

7、頻率響應特性能滿足上述測試要求的壓力傳感器。寫出其名稱、工作原理、量程、選用理由等。解：閥的固有頻率 Hz量程 MPa考慮過載選量程，取MPa選應變式壓力傳感器，利用金屬的應變效應測壓力，能滿足頻響要求、靈敏度高、電路簡單、穩定性好。3、用壓電式加速度傳感器及電荷放大器測量振動，若傳感器靈敏度為7pC/g，電荷放大器靈敏度為100mV/pC，試確定輸入a=3g時系統的輸出電壓。解：輸出電壓 mV=2.1V4、若某旋轉機械的工作轉速為3000轉/分，為分析機組的動態特性，需要考慮的最高頻率為工作頻率的10倍，問：1) 應選擇何種類型的振動傳感器，并說明原因？2) 在進行A/D轉換時，選用的采樣頻

8、率至少為多少？解：工作頻率 Hz最高頻率 Hz跟據頻響范圍可選電渦流式位移傳感器，磁電式速度傳感器，壓電式加速度傳感器。采樣頻率至少為 Hz5、設一振動體作簡諧振動,在振動頻率為10Hz及10kHz時,(1) 如果它的位移幅值是1mm，求其加速度幅值。(2) 如果加速度幅值為1g, 求其位移幅值。解：(1) 如果它的位移幅值是1mm，求其加速度幅值。若f=10Hz, 若f=10kHz, (2) 如果加速度幅值為1g, 求其位移幅值。若f=10Hz, 若f=10kHz, 6、用絕對法標定某加速度計, 振動臺位移峰值為 2mm, 頻率為 80Hz, 測得加速度計的輸出電壓為 640mV, 求該加速

9、度計的靈敏度。(50mV/(m/s2)解：7、慣性式位移傳感器具有1Hz的固有頻率, 認為是無阻尼的振動系統, 當它受到頻率為2Hz的振動時, 儀表指示振幅為1.25mm, 求該振動的真實振幅是多少？(0.9375mm)解： 6 設一振動體作簡諧振動，當振動頻率為10 Hz及10 kHz時：(1) 如果它的位移幅值是1 mm，求其加速度幅值。(2) 如果加速度幅值為1 g，求其位移幅值。解：(1) 當位移幅值為1 mm，加速度幅值當f=10 Hz，當f=10 kHz，(2) 加速度幅值于是，位移幅值當f=10 Hz，當f=10 kHz，9 一個由壓電晶體構成的力傳感器，其固有頻率fn=37 k

10、Hz，阻尼比=0.01，電容Ca= 100 pF，電荷靈敏度D=2 pCN1。測量時，連接電纜很短，可以忽略電纜的電容和電阻；負載為純電阻，電阻值R=10 M，測量電路如圖9.2(a)所示。(1) 根據以上數據，試確定該系統的傳遞函數和頻率響應特性。加長連接電纜對測量系統的靈敏度有何影響？(2) 如果在以上測量系電路中增加電荷放大器，其反饋電容CF=1000 pF，反饋電阻RF=100 M，如圖9.2(b)所示。試確定該系統的傳遞函數和頻率響應特性。與(1)比較，增加電荷放大器的測量系統有何優點？圖9.2解：(1) 由受迫振動的力學模型，輸入力F與壓電晶體的變形量x之間的傳遞函數為壓電晶體因變形產生的電流兩邊取拉氏變換，有如圖9.2(a)所示，可以列出電流等式：兩邊取拉氏變換，有其中 壓電力傳感器總的傳遞函數其中 時間常數；電荷靈敏度D=q/f=K/k；固有圓頻率 rad/s代入數值，有于是，幅頻特性相頻特性因為系統的靜態靈敏度A(0)=D/C，所以會受到電纜電容的影響，并隨電容的