第六章：第四節振動測量及頻譜分析

一、振動的基本概念振動可分為機械振動、土木結構振動、運輸工具振動、武器、爆炸引起的沖擊振動等。從振動的頻率范圍來分，有高頻振動、低頻振動和超低頻振動等。從振動信號的統計特征來看，可將振動分為周期振動、非周期振動以及隨機振動等。

2/3/20231地震的巨大威力

2/3/20232地震波形2/3/20233二、測振傳感器分類測振用的傳感器又稱拾振器，它有接觸式和非接觸式之分。接觸式中有磁電式、電感式、壓電式等；非接觸式中又有電渦流式、電容式、霍爾式、光電式等。下面介紹壓電式測振傳感器及其應用。2/3/20234三、壓電式振動加速度傳感器的結構及外形橫向振動測振器縱向振動測振器2/3/202352/3/20236四、壓電振動加速度傳感器的性能指標（以某小型“內裝IC的壓電加速度傳感器”為例）

技術指標：

靈敏度：500mV/g

量程：10g

頻率范圍：4-4000Hz

安裝諧振點:15kHz

分辨力：0.00004g

重量：40g

安裝螺紋：M5mm

線性：≤1%2/3/20237五、壓電加速度傳感器的安裝及使用a)雙頭螺絲固定b)磁鐵吸附c)膠水粘結d)手持探針式1—壓電式加速度傳感器2—雙頭螺栓3—磁鋼4—粘接劑5—頂針

2/3/20238六、壓電振動加速度傳感器在汽車中的應用加速度傳感器可以用于判斷汽車的碰撞，從而使安全氣囊迅速充氣，從而挽救生命；還可安裝在氣缸的側壁上，盡量使點火時刻接近爆震區而不發生爆震，但又能使發動機輸出盡可能大的扭矩。2/3/20239爆震波形汽車發動機中的氣缸點火時刻必須十分精確。如果恰當地將點火時間提前一些，即有一個提前角，就可使汽缸中汽油與空氣的混合氣體得到充分燃燒，使扭矩增大，排污減少。但提前角太大時，混合氣體產生自燃，就會產生沖擊波，發出尖銳的金屬敲擊聲，稱為爆震，可能使火花塞、活塞環熔化損壞，使缸蓋、連桿、曲軸等部件過載、變形，可用壓電傳感器檢測并控制之。2/3/202310爆震測量2/3/202311七、振動的頻譜分析及儀器時域圖形測量時域圖形用的是示波器，測量頻域圖形用頻譜儀.2/3/202312頻譜儀

頻域圖形（頻譜圖）頻譜圖或頻域圖：它的橫坐標為頻率f，縱坐標可以是加速度，也可以是振幅或功率等。它反映了在頻率范圍之內，對應于每一個頻率分量的幅值。2/3/202313頻譜儀外形（續）

頻域圖（頻譜圖）（參考深圳安泰信電子有限公司資料）2/3/202314頻域圖形對應于時域波形（失真的正弦波）的譜線圖2/3/202315振動時域/頻域圖形（參考東方振動和噪聲技術研究所資料）不同頻率的正弦波頻譜變化2/3/202316振動時域/頻域圖形（續）

（參考東方振動和噪聲技術研究所資料）包含高次諧波的頻譜2/3/202317基波與三次諧波的頻譜2/3/202318基波與3次諧波合成的波形2/3/202319方波可分解成同頻基波及

3、5、

7……奇次

諧波2/3/202320依靠頻譜分析法進行故障診斷減速箱故障分析a）時域波形b）頻域波形2/3/202321爆破振動記錄儀打印機2/3/202322

地震是引發海嘯的主要原因之一。地震中斷層移動導致斷層間產生空洞，當海水填充這個空洞時產生巨大的海水波動。這種海水波動從深海傳至淺海時，海浪陡然升到十幾米高，并以每秒數百米的速度傳播。海浪沖到岸上后，將造成重大破壞。海嘯預警系統通過海底的振動壓力傳感器記錄海浪變化的數據，并傳送到信息浮標，由信息浮標發送到氣象衛星，再從氣象衛星傳送到衛星地面站。海嘯預警系統2/3/202323氣象接收及發射天線振動壓力傳感器6000m海底浮標深海地溝2/3/2023242/3/202