1、機械振動的測試機械振動的測試第一節第一節 振動的概念振動的概念從狹義上說，從狹義上說，通常把具有時間周期性的運動稱為振動。通常把具有時間周期性的運動稱為振動。從廣義上說，從廣義上說，任何一個物理量在某一數值附近作周期任何一個物理量在某一數值附近作周期性的變化，都稱為振動。性的變化，都稱為振動。力學量（如位移）力學量（如位移）機械振動機械振動電磁振動電磁振動電磁量（如電磁量（如I 、V、 E、 B）1、機械振動定義、機械振動定義機械振動機械振動是物體在一定是物體在一定位置位置附近所作的附近所作的周期性周期性往往復的運動復的運動。機械振動系統機械振動系統，就是指圍繞其靜平衡位置作來回往，就是指圍繞

2、其靜平衡位置作來回往復運動的機械系統，單擺就是一種簡單的機械振動復運動的機械系統，單擺就是一種簡單的機械振動系統。系統。 構成機械振動系統的基本要素有構成機械振動系統的基本要素有慣性、恢復性和慣性、恢復性和阻尼。阻尼。慣性就是能使系統當前運動持續下去的性質，慣性就是能使系統當前運動持續下去的性質，恢復性就是能使系統位置恢復到平衡狀態的性質，恢復性就是能使系統位置恢復到平衡狀態的性質，阻尼就是能使系統能量消耗掉的性質。這三個基本阻尼就是能使系統能量消耗掉的性質。這三個基本要素通常分別由物理參數質量要素通常分別由物理參數質量M、剛度、剛度K和阻尼和阻尼C表征。表征。2 2、機械振動產生的物理原因、

3、機械振動產生的物理原因 機械在運動時，由于旋轉件的不平衡、負機械在運動時，由于旋轉件的不平衡、負載的不均勻、間隙、潤滑不良、支撐松動等載的不均勻、間隙、潤滑不良、支撐松動等因素，產生各種振動。因素，產生各種振動。3 3、振動測試的研究內容、振動測試的研究內容 測量設備運行時的振動參量，了解被測對測量設備運行時的振動參量，了解被測對象的振動狀態，尋找振源；象的振動狀態，尋找振源； 對設備激振，測試其受迫振動，以求得被對設備激振，測試其受迫振動，以求得被測對象的動態性能，如固有頻率、阻尼、機測對象的動態性能，如固有頻率、阻尼、機械阻抗等。械阻抗等。w 自由振動自由振動 系統僅受到初始條件系統僅受到

4、初始條件(初始位初始位移、初始速度移、初始速度)的激勵而引起的振動的激勵而引起的振動w 強迫振動強迫振動 系統在持續的外作用力激勵下系統在持續的外作用力激勵下的振動稱為的振動稱為 自由振動問題雖然比強迫振動問題自由振動問題雖然比強迫振動問題單純，但自由振動反映了系統內部結構單純，但自由振動反映了系統內部結構的所有信息，是研究強迫振動的基礎的所有信息，是研究強迫振動的基礎第二節第二節 機械振動的類型機械振動的類型（1 1）從產生振動的方式來分：）從產生振動的方式來分：（2 2）從振動的規律來分：）從振動的規律來分：單自由度系統單自由度系統 在簡化模型中，振動體的位置或形狀只需用一個獨立坐標來描述

5、的系統稱為單自由度系統。單自由度無阻尼自由振動系統單自由度無阻尼自由振動系統xok運動學特征運動學特征動力學特征動力學特征 合合F由由 kxmaF合合微分方程特征微分方程特征 0 xdtxd222 kx以彈簧振子為例得出普遍結論：以彈簧振子為例得出普遍結論：xxmka2 mk 加速度加速度22cos()cos()dvaAtAtdt 速速 度度sin()cos()2dxvAtAtdt 2468101214-1-0.50.51vt xa解解 可得可得0 xdtxd222 )tcos(Ax 位位 移移振動方程振動方程常數常數A和和 的確定的確定002020 xvtgvxA sincos00AvAx

6、)t sin( ) cos( AdtdxvtAx說明：說明：(1) 一般來說一般來說 的取值在的取值在和和(或或0和和2)之間；之間；(2) 在應用上面的式子求在應用上面的式子求 時，時，一般來說有兩個值，還要由初一般來說有兩個值，還要由初始條件來判斷應該取哪個值；始條件來判斷應該取哪個值；(3)常用方法：由常用方法：由2020vxA求求A，然后由，然后由x0=Acos v0=-Asin 兩者的共同部分求兩者的共同部分求 。 (1)單自由度無阻尼系統的自由振動是以正弦或余弦單自由度無阻尼系統的自由振動是以正弦或余弦函數或統稱為諧波函數表示的，故函數或統稱為諧波函數表示的，故稱為簡諧振動稱為簡諧

7、振動， (2)自由振動的角頻率即系統的自然頻率僅由系統本自由振動的角頻率即系統的自然頻率僅由系統本身的參數所確定，而與外界激勵、初始條件等均無身的參數所確定，而與外界激勵、初始條件等均無關關 (3)無阻尼自由振動的周期為無阻尼自由振動的周期為 (4)自由振動的振幅自由振動的振幅X和初相角由初始條件所確定。和初相角由初始條件所確定。 (5)單自由度無阻尼系統的自由振動是等幅振動。單自由度無阻尼系統的自由振動是等幅振動。12nmTfk 有阻尼系統的自由振動有阻尼系統的自由振動2( )( )( )0( )2( )( )0,22nnnnmx tcx tkx tx tx tx tkccmmmk式中：通解

8、為：21,2( )(1)stnx tXes 2. 復合周期振動復合周期振動 復合周期振動是由兩個或兩個以上的頻頻率之比為有理數率之比為有理數的簡諧振動復合而成。3. 準周期振動準周期振動 準周期振動是由頻率比不全為有理數的簡諧振動疊加而成。4. 瞬態振動、沖擊瞬態振動、沖擊w 瞬態振動是指在極短時間內僅持續幾個僅持續幾個周期周期的振動。w 沖擊是單個脈沖單個脈沖。w 特點：過程突然發生，持續時間短，能量很大。通常它由零到無限大的所有頻率的諧波分量構成。5. 隨機振動隨機振動 沒有確定的周期，振動量與時間也無一定的關系。實實 例例機器與基礎的振動機器與基礎的振動單自由度系統的受迫振動單自由度系統

9、的受迫振動1. 由作用在質量塊上的力所引起的受迫振動022202000222222222( )sin()2sin()1()4()1()11()4()nnnnnnnnf tFtd ydyyYtdtdtYFYM 00ny(t)=Ysin(t- )外加干擾力：為質量塊上作用有靜力時的靜位移Y =F /k式中：振幅 Y=2 (相位差： =arctan振幅放大因子：1.不管系統的阻尼比是多少，在 時位移始終落后于激勵力90o現象，稱為相位共振相位共振。1n2.率2. 由基礎運動所引起的受迫振動由基礎運動所引起的受迫振動 在許多情況下，振動系統的受迫振動是由基礎的運動在許多情況下，振動系統的受迫振動是由基

10、礎的運動所引起的。這種情況稱位移激勵。所引起的。這種情況稱位移激勵。 設基礎的絕對位移為設基礎的絕對位移為x(t)，質量塊，質量塊m的絕對位移為的絕對位移為y(t),考察質量塊考察質量塊M對基礎的相對運動，則對基礎的相對運動，則M的相對位移的的相對位移的(y-x)。其運動方程為：。其運動方程為：0)()(22xykxydtdcdtydm222)2()(1 )(nnnA2/1/2arctan)(nn 0)()(22xykxydtdcdtydm第二節第二節 振動的激勵振動的激勵w 根據第三章的討論，如果知道了系統的輸入(激勵)和輸出(響應)，就可以求出系統的數學模型，也即動態特性。振動系統測試就是

11、求取系統輸入和輸出的一種試驗方法。w 為了完成上述測試任務，一般說來測試系統應該包括下述三個主要部分： 1)激勵部分 實現對被測系統的激勵(輸入)，使系統發生振動。它主要由激勵信號源、功率放大器和激振裝置組成。 2)拾振部分 檢測并放大被測系統的輸入、輸出信號，并將信號轉換成一定的形式(通常為電信號)。它主要由傳感器、可調放大器組成。 3)分析記錄部分 將拾振部分傳來的信號記錄下來供以后分析處理或直接近行分析處理并記下處理結果。它主要由各種記錄設備和頻譜分析設備組成。第二節第二節 振動的激勵振動的激勵一、穩態正弦激勵方法 這是一種測量頻率響應的經典方法，它提供給被測系統的激勵信號激勵信號是一個

12、具有穩定幅值和頻率的正弦信號，測出激勵大小和響應大小，便可求出系統在該頻率點處的頻率響應的大小。 激勵系統激勵系統一般由正弦信號發生器、功率放大器和電磁激振器組成， 測量系統測量系統由跟蹤濾波器、峰值電壓表和相位計組成。二、瞬態激勵方法二、瞬態激勵方法w 激勵信號是一種瞬態信號，它屬于一種寬頻激勵信號是一種瞬態信號，它屬于一種寬頻帶激勵，即一次同時給系統提供頻帶內各個帶激勵，即一次同時給系統提供頻帶內各個頻率成份的能量和使系統產生相應頻帶內的頻率成份的能量和使系統產生相應頻帶內的頻率響應。頻率響應。w 一種快速測試方法。常在生產現場使用。一種快速測試方法。常在生產現場使用。w 常用的瞬態激勵方

13、法有常用的瞬態激勵方法有快速正弦掃描快速正弦掃描脈沖錘擊脈沖錘擊階躍松弛激勵階躍松弛激勵(一一)快速正弦掃描快速正弦掃描 這種測試方法是使正弦激勵信號在所需這種測試方法是使正弦激勵信號在所需的頻率范圍內作快速掃描的頻率范圍內作快速掃描(在數秒鐘內完在數秒鐘內完成成)，激振信號頻率在掃描周期激振信號頻率在掃描周期T內成線內成線性增加，而幅值保持恒定性增加，而幅值保持恒定。掃描信號的。掃描信號的頻譜曲線幾乎是一根平坦的曲線，從而頻譜曲線幾乎是一根平坦的曲線，從而能達到寬頻帶激勵的目的。能達到寬頻帶激勵的目的。掃描信號的頻譜曲線幾掃描信號的頻譜曲線幾乎是一根平坦的曲線，乎是一根平坦的曲線，從而能達到

14、寬頻帶激勵從而能達到寬頻帶激勵的目的。的目的。minmaxmin( )sin2 ()f tFtftffT (二二)脈沖錘擊激勵脈沖錘擊激勵 脈沖錘擊激勵是用脈沖錘對被測系統進行敲擊，給系統施加一個脈沖力，使之發生振動。由于錘擊力脈沖在一定頻率范圍內具有平坦的頻譜曲線，所以它是一種寬頻帶的快速激勵方法。(三三) 階躍松馳激勵階躍松馳激勵 1、 階躍松弛激勵定義 2、特點：由于階躍函數的導數是脈沖函數，階躍函數引起的響應的導數是脈沖響應函數，所以這種方法也是一種寬頻帶激勵方法。 3、實現：在實際應用中，常常是用一根剛度很大質量很輕的張力弦通過力傳感器對系統預加載，然后突然切斷張力弦。三、隨機激勵方

15、法三、隨機激勵方法(一)純隨機激勵 理想的純隨機信號是具有高斯分布的白理想的純隨機信號是具有高斯分布的白噪聲，噪聲，它在整個時間歷程上是隨機的，不具有周期性，在頻率域上它是一條幾乎平坦的直線。( )( )( )xyxSfH f Sf (二二)偽隨機激勵偽隨機激勵v 偽隨機信號是一種有周期性的隨機信號，它在一個周期內的信號是純隨機的，但各個周期內的信號是完全相同的。這種方法的優點在于試驗的可重復性。v 將白噪聲在T內截斷，然后按周期T反復重復，即形成偽隨機信號。激振器激振器(一）電動式激振器當Fi以簡諧規律變化時，則作用在激振對象上的力F也為同頻率的簡諧力，在使用時，往往在頂桿與激振對象之間加一

16、個力傳感器，以精確地測出激振力F(t) 激振器安裝原則：激振器安裝原則：w 為了使激振器的能量盡量用于激振對象的激勵上, 在激振時最好讓激振器基座在空間基本上保持靜止：w 在高頻激振時，往往用彈簧將激振器懸掛起來，降低安裝的自然頻率，使之低于激振頻率的l3；w 在低頻激振時，則將激振器的基座與靜止的地基剛性相連，使安裝的自然頻率高于激振頻率3倍以上。（二）電磁式激振器（二）電磁式激振器電磁激振器是非接觸式的，電磁激振器是非接觸式的，沒有附加質量和剛度的影沒有附加質量和剛度的影響，響，其頻率上限約為其頻率上限約為500800Hz。激振器是由通入激振器是由通入線圈中的交變電線圈中的交變電流產生交變

17、磁場，流產生交變磁場，而被測對象作為而被測對象作為銜鐵，在交變磁銜鐵，在交變磁場作用下產生振場作用下產生振動動 由于在電磁鐵與銜鐵之間的作用力由于在電磁鐵與銜鐵之間的作用力F(t)只會只會是吸力，而無斥力，為了形成往復的正弦激勵，是吸力，而無斥力，為了形成往復的正弦激勵，應該在其間施加一恒定的吸力應該在其間施加一恒定的吸力F0，然后才能疊加，然后才能疊加上一個交變的諧波力上一個交變的諧波力F(t)，即，即: 為此，通入線圈中的電流為此，通入線圈中的電流I(t)也應該由直流與也應該由直流與交流兩部分組成，即交流兩部分組成，即:0( )sinI tIAt0( )( )F tFF t而由電磁理論知道

18、，電磁鐵所產生的磁力正比于所通過電流的平方，即有式中a為比例系數，與電磁鐵的尺寸、結構、材料與氣隙的大小有關在AI0的情況下，上式右邊第三項可略去，得如果條件AI0不成立，則將在激振力中引入二次諧波:電液式激振器電液式激振器 電液式激振器的優點是激振力大，行程亦大，單位力的體積小。但由于油液的可壓縮性和調整流動壓力油的摩擦，使電液式激 振器的高頻特性變差，一般只適用于較低的頻率范圍，通常為零點幾Hz到數百Hz，其波形也比電動式激振器差。此外，它的結構復雜，制造精度要求也高，并需一套液壓系統，成本較高。 在激振大型結構時，為得到較大的響應，有時需要很大的激振力，這時可采用電液式激振器。信號發生器

19、的信號經過放大后，經由電動激振器，操縱閥和功率閥所組成的電液伺服閥2，控制油路使活塞3作往復運動，并以頂桿1去激勵被激對象。活塞端部輸入一定油壓的油，形成靜壓力p* ，對被激對象施加預載荷。用力傳感器測量交變激勵力p1和靜壓力p*。（三）（三） 脈沖錘脈沖錘 脈沖錘是一種產生瞬態激勵力的激振器，它由錘體、手柄和可以調換的錘頭和配重組成，通常在錘體和錘頭之間裝有一個力傳感器，以測量被測系統所受錘擊力的大小。 一般來說，錘擊力的大小是由錘擊質量和錘擊被測系統時的運動速度決定的。 激勵的頻率范圍頻率范圍主要由接觸表面剛度接觸表面剛度決定，錘頭的材料越硬則脈沖的持續時間越短，上限額率fe越高。為了能調

20、整激勵頻率范圍，通常使用一套不同材料的錘頭。 當用脈沖錘進行沖擊激勵時，它相當于對被測系統施加了一個半正弦波的力脈沖，如圖 (a)所示。該類脈沖的頻譜如圖(b)所示，在小于上限頻率fe的頻段內，脈沖的頻譜基本上是平坦的，fe以后迅速下降。一般來說，錘頭的材料越硬則脈沖的持續時間越短，上限錘頭的材料越硬則脈沖的持續時間越短，上限額率額率fe越高越高。第四節第四節 測振傳感器測振傳感器傳感器的分類傳感器的分類 由于傳感器的分類原則不同，測振傳感器的分類方法很多。 按測振參數分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器； 按參考坐標分：相對式傳感器、絕對式傳感器； 按變分原理分：磁電式、壓電式、電阻應變

21、式、電感式、電容式、光學式； 按傳感器與被測物關系分：接觸式傳感器、非接觸式傳感器 相對式傳感器是以空間某一固定點作為參考點，測量物體上的某相對式傳感器是以空間某一固定點作為參考點，測量物體上的某點對參考點的相對位移或速度。點對參考點的相對位移或速度。絕對式傳感器是以大地為參考絕對式傳感器是以大地為參考 基準，即以慣性空間為基準測量振動物體相對于大地的絕對振基準，即以慣性空間為基準測量振動物體相對于大地的絕對振動，又稱慣性式傳感器。動，又稱慣性式傳感器。 接觸式傳感器有磁電式、壓電式及電阻應變式等，非接觸式傳感器有電渦流式和光學式等。在測試中所用的傳感器多數是磁電 式、電渦流式、電阻應變式和壓

22、電式。 1、慣性式測振傳感器的力學模型和特性分析（一）力學模型和運動方程式（二）慣性式位移傳感器的響應條件慣性式位慣性式位移傳感器移傳感器的輸出位的輸出位移移zm反映反映被測振動被測振動的位移量的位移量xmw 位移傳感器的上限測量頻率在理論上是無限的，但實際上受具體儀器結構和元器件特性后繼放大電路頻響等條件的限制，不能太高。w 下限測量頻率則受彈性元件的強度和質量塊尺寸、重量等因素的限制，使n不能太小。w 因此位移傳感器的頻率范圍是有限的。（三）慣性式加速度傳感器的響應條件慣性式加速度傳感器的質量塊相對位移Zm與被測振動的加速度成正比，因而可用質量塊的可用質量塊的位移來反映被測振動的加速度大小

23、位移來反映被測振動的加速度大小。加速度傳感器的幅頻特性的表達式 :1. 慣性式加速度傳感器的最大優點是它具有慣性式加速度傳感器的最大優點是它具有零頻率持性零頻率持性, 即理論上它的下限測量頻率為即理論上它的下限測量頻率為零，實際上是下限測量頻率極低。零，實際上是下限測量頻率極低。2. 此外，為使此外，為使 n遠大于被測振動頻率，加速遠大于被測振動頻率，加速度傳感器的尺寸、質量可作得很小度傳感器的尺寸、質量可作得很小(小于小于1g)，從而對被測對象的附加影響也小。從而對被測對象的附加影響也小。3. 傳感器的影響：傳感器的影響：tnttmaammmffmmm為傳感器質量2、 壓電式加速度傳感器壓電

24、式加速度傳感器內部通常有以高密度合金制成的慣性質量塊，當殼當殼體連同基座和被測對象一體連同基座和被測對象一起運動時，慣性質量塊相起運動時，慣性質量塊相對于殼體或基座產生一定對于殼體或基座產生一定的位移，由此位移產生的的位移，由此位移產生的彈性力加于壓電元件上，彈性力加于壓電元件上，在壓電元件的兩個端面上在壓電元件的兩個端面上就產生了極性相反的電荷。就產生了極性相反的電荷。 壓電式傳感器通常不用阻尼元件，且其元件的內部阻尼也很小(0.02)，系統可視為無阻尼系統可視為無阻尼其中k1為彈簧剛度，k2為壓電元件的剛度；其中ms為慣性質量，mb為殼體或其座的質量。 K為等效剛度，為等效剛度，M為折算質

25、量為折算質量。壓電元件表面產生的電荷Q為作用在壓電元件上的力F為: 靈敏度：質量越大，靈敏度越高； 頻率響應范圍：傳感器的固有頻率越高，則其可測頻率范圍越寬，目前可測的最低頻率達0.1Hz。 壓電式加速度計常用的安裝方法：安裝狀態直接影響可測的頻率范圍 。一般用粘結法固定的可測頻率不超過5kHz。手持探針法只能用于1Hz以下的近似測量。用螺栓固定是最好的方法，尤其適用于測沖擊波及高用螺栓固定是最好的方法，尤其適用于測沖擊波及高頻振動。頻振動。 安裝方法安裝方法加速度計品說明書給出的幅頻曲線是在剛性連接的加速度計品說明書給出的幅頻曲線是在剛性連接的情況下得到的。實際使用時，往往難以達到加速度計情

26、況下得到的。實際使用時，往往難以達到加速度計與被測物的剛性連接，此時加速度計的共振頻率和使與被測物的剛性連接，此時加速度計的共振頻率和使用上限頻率會隨之下降。用上限頻率會隨之下降。加速度計的安裝方法主要有加速度計的安裝方法主要有鋼螺栓固定鋼螺栓固定、粘接粘接、永永久磁鐵久磁鐵和和手持探針手持探針等等 四種方法四種方法 。多數廠家配套提供絕。多數廠家配套提供絕緣螺栓、薄云母墊片、永久磁鐵片及探針。粘接劑可緣螺栓、薄云母墊片、永久磁鐵片及探針。粘接劑可用用502膠水和薄蠟等。共振頻率與加速度計固定方式有膠水和薄蠟等。共振頻率與加速度計固定方式有關，用鋼螺栓及硬性粘接固定時降低很少，用永久磁關，用鋼

27、螺栓及硬性粘接固定時降低很少，用永久磁鐵固定時降低較大。手持探針法僅能測低于鐵固定時降低較大。手持探針法僅能測低于1kHz以下以下的振動，方便隨時更換測點，但測量誤差較大，重復的振動，方便隨時更換測點，但測量誤差較大，重復性差。性差。3、 磁電式速度傳感器磁電式速度傳感器810eBNlv1n 磁電式絕對速度計磁電式絕對速度計1彈簧彈簧 2殼體殼體 3阻尼環阻尼環 4磁鋼磁鋼 5線圈線圈 6芯軸芯軸靈敏度：靈敏度：頻率范圍：下限：頻率范圍：下限：10-15Hz，上限：，上限：1000Hz810eSBNlv1頂桿頂桿 2彈簧片彈簧片 3磁鋼磁鋼 4線圈線圈 5引出線引出線 6殼體殼體磁電式相對速度

28、傳感器磁電式相對速度傳感器測量振動系統中兩部件之間的測量振動系統中兩部件之間的相對振動速度，殼體固定于一相對振動速度，殼體固定于一部件上，而頂桿與另一部件相部件上，而頂桿與另一部件相連接。從而使傳感器內部的連接。從而使傳感器內部的 線圈與磁鋼產生相對運動，發線圈與磁鋼產生相對運動，發出相應的電動勢來。出相應的電動勢來。 4、 電渦流測振傳感器電渦流測振傳感器第五節第五節 振動測量系統振動測量系統 1、 振動量的測量 振動量通常指反映振動的強弱程度的量，亦即指振動位移振動位移，振動速度振動速度和振動加速振動加速度度的大小。這三者之間存在著確定的微分或積分關系。在低頻振動場合，加速度的幅值不大，宜

29、選用振動位移測量；在中頻振動場合，宜選擇振動速度測量，在高頻振動場合，加速度幅值較大，宜選擇加速度測量。測振傳感器的合理選擇測振傳感器的合理選擇 選擇測振傳感器主要考慮被測量的參數（位移、速度或加選擇測振傳感器主要考慮被測量的參數（位移、速度或加速度）、測量的頻率范圍、量程及分辨率、使用環境和相移等速度）、測量的頻率范圍、量程及分辨率、使用環境和相移等問題。問題。理論上，位移、速度和加速度三個參數互成積分或微分關系，理論上，位移、速度和加速度三個參數互成積分或微分關系，可通過微積分運算來實現它們之間的轉換，但實際測量時很難可通過微積分運算來實現它們之間的轉換，但實際測量時很難做到。做到。微分將

30、極大地放大被測信號中的高頻噪聲，甚至淹沒有微分將極大地放大被測信號中的高頻噪聲，甚至淹沒有用信號用信號。對寬頻信號（如加速度）積分，往往會因信號的頻寬。對寬頻信號（如加速度）積分，往往會因信號的頻寬超出積分網絡的適用頻寬而使信號失真。許多電荷放大器的積超出積分網絡的適用頻寬而使信號失真。許多電荷放大器的積分網絡，對分網絡，對單頻加速度信號，可通過一次積分或二次積分獲得單頻加速度信號，可通過一次積分或二次積分獲得速度或位移速度或位移，但對寬頻加速度信號，積分就不適合了。因此，但對寬頻加速度信號，積分就不適合了。因此，應按直接測取參數來選用測振傳感器，盡量避免積分，特別是應按直接測取參數來選用測振

31、傳感器，盡量避免積分，特別是微分去間接獲得所需參數。微分去間接獲得所需參數。對相位有嚴格要求的振動測試項目，如相關分析，傳遞函數對相位有嚴格要求的振動測試項目，如相關分析，傳遞函數分析等，還應特別注意傳感器及測試系統的相頻特性。或對供分析等，還應特別注意傳感器及測試系統的相頻特性。或對供貨商提出要求，或在振動臺上實測相差，對傳感器作篩選或在貨商提出要求，或在振動臺上實測相差，對傳感器作篩選或在分析時作修正。分析時作修正。（1）正弦測量系統）正弦測量系統振動量測量通常有以下幾種系統：振動量測量通常有以下幾種系統： 正弦測量系統圖正弦測量系統圖 n 正弦測量系統適用于按簡諧振動規律的系統。正弦測量

32、系統適用于按簡諧振動規律的系統。n 應用正弦測量系統，除了測量振幅外，有時還要求應用正弦測量系統，除了測量振幅外，有時還要求測量振幅對于激勵力的相位差，以及觀察振動波形的測量振幅對于激勵力的相位差，以及觀察振動波形的畸變情況。畸變情況。 （2）動態應變測量系統）動態應變測量系統動態應變測量系統將電阻應變片貼在結構的測振點處，或直接制動態應變測量系統將電阻應變片貼在結構的測振點處，或直接制成應變片式加速度計，安裝在測振點處，將應成應變片式加速度計，安裝在測振點處，將應 變片接入電橋，電變片接入電橋，電橋由動態應變儀的振蕩器供給穩定的載波電壓。測振時由于振動橋由動態應變儀的振蕩器供給穩定的載波電壓

33、。測振時由于振動位移引起電橋失衡而輸出一電壓，經放大并轉位移引起電橋失衡而輸出一電壓，經放大并轉 換成電流，由表頭換成電流，由表頭指示，或由光學示波器、計算機記錄。指示，或由光學示波器、計算機記錄。 圖圖8.23 動態應變測量系統的組成動態應變測量系統的組成模擬量頻譜分析系統模擬量頻譜分析系統 傳感器經微傳感器經微/積分放大器后，進入模擬量頻譜分積分放大器后，進入模擬量頻譜分析儀。模擬式頻譜分析儀，由跟蹤濾波析儀。模擬式頻譜分析儀，由跟蹤濾波 器或一器或一系列窄帶帶通濾波器構成，隨著濾波器中心頻率系列窄帶帶通濾波器構成，隨著濾波器中心頻率的變化，信號中的相應頻率的諧波分量得以通過，的變化，信號

34、中的相應頻率的諧波分量得以通過，從而可以得到不同頻率從而可以得到不同頻率 的諧波分量的幅值或功的諧波分量的幅值或功率的值，由儀表顯示或記錄；率的值，由儀表顯示或記錄；數字頻譜分析系統數字頻譜分析系統 現代振動分析系統大都是數字式分析系統。將現代振動分析系統大都是數字式分析系統。將來自傳感器的模擬信號經過來自傳感器的模擬信號經過A/D轉換，把模擬信轉換，把模擬信號轉換成數字序列信號，然后通過快速傅里葉號轉換成數字序列信號，然后通過快速傅里葉（FFT）的運算，獲得被測系統的頻譜。）的運算，獲得被測系統的頻譜。 （3）頻譜分析系統）頻譜分析系統（3）數字頻譜分析系統）數字頻譜分析系統圖圖a為某外圓磨

35、床在空運轉時工作臺的橫向振動記錄曲線，它是用磁電式速為某外圓磨床在空運轉時工作臺的橫向振動記錄曲線，它是用磁電式速度傳感器測得的。振動信號的時域曲線度傳感器測得的。振動信號的時域曲線 表明振動信號中含有復雜的頻率成分，表明振動信號中含有復雜的頻率成分，但很難對其頻率和振源作出判斷。圖但很難對其頻率和振源作出判斷。圖b為該信號的頻譜圖，經過頻譜分析可為該信號的頻譜圖，經過頻譜分析可以估計振動的根源和干擾。結合磨床的實際結構，可判明以估計振動的根源和干擾。結合磨床的實際結構，可判明27.5Hz頻率成分為頻率成分為砂輪不平衡所引起的振動；砂輪不平衡所引起的振動；329Hz頻率成分為油泵脈動引起的振頻率成分為油泵脈動引起的振 動；動；50Hz、100Hz和和150Hz的頻率成分都和工頻（電網的頻率，即發電機的工作頻率）的頻率成分都和工頻（電網的頻率，即發電機的工作頻率）和電機的振動有關；和電機的振動有關；500Hz以上的高頻振動原因比較復雜，有軸承噪聲及其以上的高頻振動原因比較復雜，有軸承噪聲及其它振源。它振源。 5.2 機械振動參數的估計機械振動參數的估計 固有頻率和阻尼的測量固有頻率和阻尼的測量1. 自由振動法自由振動法 一個單自由度振動系統，若給予初始沖擊(其初速度為dz(0)dt)或初始位移z0,則系統將在阻尼作用下作衰減自由振動。機械振動