振動的檢測及傳感器課件

振動的檢測及傳感器振動的檢測及傳感器振動的檢測及傳感器1.機(jī)械振動2.產(chǎn)生原因3.振動檢測的研究內(nèi)容4.振動類型5.4.1基本知識振動的檢測及傳感器振動的檢測及傳感器振動的檢測及傳感器1.機(jī)11.機(jī)械振動2.產(chǎn)生原因3.振動檢測的研究內(nèi)容4.振動類型5.4.1基本知識1.機(jī)械振動5.4.1基本知識21.機(jī)械振動：物體在一定位置附近所做的周期性往復(fù)運(yùn)動2.產(chǎn)生原因旋轉(zhuǎn)件的不平衡、負(fù)載的不均勻、間隙、潤滑不良、支撐松動等3.振動檢測的研究內(nèi)容I. 測量設(shè)備運(yùn)行時的振動參量，尋找振源；1.機(jī)械振動：物體在一定位置附近所做的周期性往復(fù)運(yùn)動3某外圓磨床在空運(yùn)轉(zhuǎn)時工作臺的橫向振動記錄曲線經(jīng)過頻譜分析可以估計振源27.5Hz頻率成分為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動；50Hz、100Hz和150Hz的頻率成分都和工頻（電網(wǎng)的頻率，即發(fā)電機(jī)的工作頻率）和電機(jī)的振動有關(guān)；500Hz以上的高頻振動原因比較復(fù)雜，有軸承噪聲及其它振源。某外圓磨床在空運(yùn)轉(zhuǎn)時工作臺的橫向振動記錄曲線4II.對設(shè)備激振，以求得被測對象的動態(tài)性能，如固有頻率、阻尼、機(jī)械阻抗等可以通過頻譜分析確定螺旋漿的固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速工作范圍II.對設(shè)備激振，以求得被測對象的動態(tài)性能，如固有頻率、5a.從產(chǎn)生振動的方式來分：自由振動：僅受初始條件（初始位移、初始速度）激勵而引起的振動受迫振動：系統(tǒng)在持續(xù)外力激勵下的振動4.機(jī)械振動的類型a.從產(chǎn)生振動的方式來分：4.機(jī)械振動的類型6b.從振動的規(guī)律來分：

簡諧振動復(fù)合周期振動瞬態(tài)振動隨機(jī)振動b.從振動的規(guī)律來分：7以無阻尼自由振動的彈簧振子為例：xok簡諧振動vtxa以無阻尼自由振動的彈簧振子為例：xok簡諧振動vtxa8(1)單自由度無阻尼系統(tǒng)的自由振動位移隨時間按正弦規(guī)律變化，故稱為簡諧振動。(2)自由振動的頻率與初始條件無關(guān)，僅由系統(tǒng)本身參數(shù)確定。稱為(系統(tǒng)的固有頻率)(3)自由振動的振幅A和初相角φ由初始條件所確定。(1)單自由度無阻尼系統(tǒng)的自由振動位移隨時間按正弦規(guī)律變化9復(fù)合周期振動

由兩個或兩個以上頻率之比為有理數(shù)的簡諧振動復(fù)合而成。復(fù)合周期振動由兩個或兩個以上頻率之比為有理數(shù)的簡諧振動10準(zhǔn)周期振動

由頻率比不全為有理數(shù)的簡諧振動疊加而成準(zhǔn)周期振動由頻率比不全為有理數(shù)的簡諧振動疊加而成11瞬態(tài)振動瞬態(tài)振動：在極短時間內(nèi)僅持續(xù)幾個周期的振動。瞬態(tài)振動瞬態(tài)振動：在極短時間內(nèi)僅持續(xù)幾個周期的振動。12隨機(jī)振動

不能用確定的數(shù)學(xué)式來描述其運(yùn)動規(guī)律的振動。與一般的隨機(jī)信號處理方法一樣。隨機(jī)振動不能用確定的數(shù)學(xué)式來描述其運(yùn)動規(guī)律的振動。與一135.4.2振動的激勵如果知道了系統(tǒng)的輸入（激勵）和輸出（響應(yīng)），就可以求出系統(tǒng)的動態(tài)特性。5.4.2振動的激勵如果知道了系統(tǒng)的輸入（激勵）和輸出（響14振動測試系統(tǒng)包括：

激勵部分實(shí)現(xiàn)對被測系統(tǒng)的激勵（輸入），使系統(tǒng)發(fā)生振動。它主要由激勵信號源、功率放大器和激振器組成拾振部分檢測并放大被測系統(tǒng)的輸出信號，并將信號轉(zhuǎn)換成一定的形式（通常為電信號）。它主要由傳感器、放大器組成。

分析記錄部分將拾振部分傳來的信號記錄下來供分析處理并記下處理結(jié)果。它主要由各種記錄設(shè)備和頻譜分析設(shè)備(或計算機(jī))組成。振動測試系統(tǒng)包括：15一.激勵信號1.穩(wěn)態(tài)正弦激勵激勵信號：穩(wěn)定幅值和頻率的正弦信號測出激勵大小和響應(yīng)大小系統(tǒng)在該頻率點(diǎn)處的頻率響應(yīng)激勵系統(tǒng):正弦信號發(fā)生器+功率放大器+激振器缺點(diǎn)：較長的測試周期(多個頻率+穩(wěn)態(tài))一.激勵信號1.穩(wěn)態(tài)正弦激勵162.瞬態(tài)激勵信號

激勵信號：瞬態(tài)信號寬頻帶激勵：一次同時給系統(tǒng)提供頻帶內(nèi)各個頻率成份的能量和使系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)快速測試(常用)常用的瞬態(tài)激勵方法有快速正弦掃描脈沖錘擊階躍松弛激勵2.瞬態(tài)激勵信號激勵信號：瞬態(tài)信號17(1)快速正弦掃描正弦激勵信號在所需的頻率范圍內(nèi)作快速掃描（可為數(shù)秒）：激振信號頻率在掃描周期T內(nèi)成線性增加，而幅值保持恒定(1)快速正弦掃描正弦激勵信號在所需的頻率范圍內(nèi)作快速掃描（18T:掃描周期fmax,fmin：上下限頻率可以快速測試研究對象的頻率特性具有類似正弦的形式，但頻率變化，屬于瞬態(tài)激振T:掃描周期可以快速測試研究對象的頻率特性19(2)脈沖錘擊激勵方法：用脈沖錘對被測系統(tǒng)進(jìn)行敲擊，施加一個脈沖力，使之發(fā)生振動。錘擊力脈沖：在一定頻率范圍內(nèi)具有平坦的頻譜曲線，近似半正弦波。1.有效頻率范圍取決于脈沖持續(xù)時間，錘頭墊越硬，時間越短，頻率范圍越大：錘頭墊的材料頻帶寬度2.錘頭配重的質(zhì)量和敲擊速度激振力的大小(2)脈沖錘擊激勵方法：用脈沖錘對被測系統(tǒng)進(jìn)行敲擊，施加一個20

(3)階躍（張弛）激勵1.在激振點(diǎn)，用一根剛度大、重量輕的弦經(jīng)過力傳感器對待側(cè)結(jié)構(gòu)施加張力，使之產(chǎn)生彈性變形2.然后突然切斷弦負(fù)的階越激振力(寬帶激振)建筑結(jié)構(gòu)的振動測試tf(t)(3)階躍（張弛）激勵1.在激振點(diǎn)，用一根剛度大、重量輕的213.隨機(jī)激勵信號(1)純隨機(jī)激勵純隨機(jī)信號:高斯分布的白噪聲在頻率域上它是一條幾乎平坦的直線。(白噪聲發(fā)生器或計算機(jī))3.隨機(jī)激勵信號(1)純隨機(jī)激勵22(2)偽隨機(jī)激勵偽隨機(jī)信號：周期性的隨機(jī)信號在一個周期內(nèi)的信號是純隨機(jī)的，但各個周期內(nèi)的信號是完全相同的(偽隨機(jī)信號發(fā)生器或計算機(jī))將白噪聲在T內(nèi)截斷，然后按周期T反復(fù)重復(fù)(2)偽隨機(jī)激勵偽隨機(jī)信號：周期性的隨機(jī)信號23振動的檢測及傳感器課件24二.激振器

對試件施加某種預(yù)定要求的激振力，激起試件振動的裝置（1）電動式激振器一般使用時在頂桿與激振對象之間加一個力傳感器，以精確地測出激振力線圈通過交流電，則線圈將受到與電流成正比的電動力的作用，此力通過頂桿傳到試件上磁場的產(chǎn)生方法：永磁式(小型激振器)；勵磁式(振動臺)二.激振器

對試件施加某種預(yù)定要求的激振力，激起試件振動的裝25（2）電磁式激振器電磁激振器是非接觸式的，沒有附加質(zhì)量和剛度的影響，頻率上限約為500-800Hz。激振器是由通入線圈中的交變電流產(chǎn)生交變磁場，而被測對象作為銜鐵，在交變磁場作用下產(chǎn)生振動．（2）電磁式激振器電磁激振器是非接觸式的，沒有附加質(zhì)量和剛度26（3）脈沖錘(力錘)常用的激振方法，設(shè)備最簡單脈沖錘由錘體、手柄和可以調(diào)換的錘頭和配重組成，產(chǎn)生瞬態(tài)激勵力；

錘擊力的大小由錘擊質(zhì)量和錘擊被測系統(tǒng)時的運(yùn)動速度決定。

激勵的頻率范圍主要由接觸表面剛度決定，錘頭的材料越硬則脈沖的持續(xù)時間越短，上限頻率ω越高。為了能調(diào)整激勵頻率范圍，通常使用一套不同材料的錘頭。測量大小不同的實(shí)驗對象，應(yīng)選用不同大小的錘子a.輕小型的結(jié)構(gòu),5g左右b.中型結(jié)構(gòu)[汽車車架、發(fā)動機(jī)等小型機(jī)械]，240g左右c.大中型結(jié)構(gòu)[如機(jī)床、小型坦克等],1400g左右d.重型結(jié)構(gòu)[如建筑物、大型發(fā)動機(jī)、船等]，5~6kg左右（3）脈沖錘(力錘)常用的激振方法，設(shè)備最簡單27北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所MSC系列彈性試驗力錘北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所285.4.3測振傳感器一.類型接觸式：磁電式速度傳感器、壓電式加速度計非接觸式：渦流式位移傳感器接觸式：按殼體的固定方式分為a.相對式：把儀器固定在不動的支架上，使觸桿與被測物體的振動方向一致，并借彈簧的彈性力與被測物體表面相接觸，當(dāng)物體振動時，觸桿就跟隨它一起運(yùn)動5.4.3測振傳感器一.類型291—頂桿

2—彈簧片

3—磁鋼

4—線圈

5—引出線

6—?dú)んw磁電式相對速度傳感器1—頂桿

2—彈簧片

3—磁鋼

4—線圈

5—引出線30b.絕對式：殼體固定在被測對象上，殼體的振動等于被測物的振動，質(zhì)量塊對殼體的相對運(yùn)動量，供機(jī)電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成電量，又稱為慣性式測振傳感器；拾振器的質(zhì)量成為附加質(zhì)量，改變振動特性b.絕對式：殼體固定在被測對象上，殼體的振動等于被測物的振動311.壓電式加速度傳感器殼體和被測對象一起運(yùn)動質(zhì)量塊相對于殼體產(chǎn)生位移(第一次轉(zhuǎn)換：輸入加速度相對位移)位移產(chǎn)生的彈性力加于壓電元件上，在壓電元件的兩個端面上就產(chǎn)生了極性相反的電荷(第二次轉(zhuǎn)換：相對位移電荷)?；A(chǔ)的加速度質(zhì)量塊與基礎(chǔ)的相對位移成正比1.壓電式加速度傳感器殼體和被測對象一起運(yùn)動基礎(chǔ)的加速度32墊圈應(yīng)盡量薄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。不得全部擰入基座螺孔，以免基座變形安裝面涂一層硅脂可增加不平整安裝表面的連接可靠性

多點(diǎn)測試，誤差較大，重復(fù)性差，上限頻率不高于1kHz使用方便，低頻薄臘層墊圈應(yīng)盡量薄用螺栓固定是最好的方法，尤其適用于測沖擊波及高頻33某加速度計不同固定方法的共振頻率<粘接某加速度計不同固定方法的共振頻率<粘接34特點(diǎn)：動態(tài)范圍大、頻率范圍寬、堅固耐用、受外界干擾小以及壓電材料受力自產(chǎn)生電荷信號不需要任何外界電源最為廣泛使用的振動測量傳感器雖然壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，商業(yè)化使用歷史也很長，但因其性能指標(biāo)與材料特性、設(shè)計和加工工藝密切相關(guān)，因此在市場上銷售的同類傳感器性能的實(shí)際參數(shù)以及其穩(wěn)定性和一致性差別非常大。與壓阻和電容式相比，其最大的缺點(diǎn)是壓電式加速度傳感器不能測量零頻率的信號特點(diǎn)：352.磁電式速度傳感器磁電式絕對速度計1—彈簧

2—?dú)んw

3—阻尼環(huán)

4—磁鋼

5—線圈

6—芯軸阻尼環(huán)和線圈質(zhì)量塊電壓正比于質(zhì)量塊與基礎(chǔ)的相對速度2.磁電式速度傳感器磁電式絕對速度計1—彈簧

2—?dú)んw36相對速度近似于被測物的速度；盡量降低固有頻率，固有頻率：10~15Hz相對速度近似于被測物的速度；盡量降低固有頻率，373.電渦流位移傳感器旋轉(zhuǎn)機(jī)械中監(jiān)測轉(zhuǎn)軸的振動測量

3.電渦流位移傳感器旋轉(zhuǎn)機(jī)械中監(jiān)測轉(zhuǎn)軸的振動測量38半導(dǎo)體材料受到應(yīng)力作用時，其電阻率會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象就稱為壓阻效應(yīng)4.壓阻式加速度傳感器半導(dǎo)體材料受到應(yīng)力作用時，其電阻率會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象就稱為39頻率范圍也可從直流信號到測量頻率范圍到幾十千赫茲的高頻測量。超小型化的設(shè)計也是壓阻式傳感器的一個亮點(diǎn)。受溫度的影響較大，實(shí)用的傳感器一般都需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。在價格方面，大批量使用的壓阻式傳感器成本價具有很大的市場競爭力汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)頻率范圍也可從直流信號到測量頻率范圍到幾十千赫茲的高頻測量。40具有靈敏度高、零頻響應(yīng)、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，尤其是受溫度的影響比較??；但不足之處表現(xiàn)在信號的輸入與輸出為非線性，量程有限，受電纜的電容影響，在實(shí)際應(yīng)用中電容式加速度傳感器較多地用于低頻測量，其通用性不如壓電式加速度傳感器，且成本也比壓電式加速度傳感器高得多5.電容式加速度傳感器具有靈敏度高、零頻響應(yīng)、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，尤其是受溫度的影41二.測振傳感器的選擇1.直接測量參數(shù)的選擇:s/v/a

a.信噪比高頻加速度低頻位移b.最重要的參數(shù)：慣性力的破壞(a);振動環(huán)境(v);位置變化(s)二.測振傳感器的選擇1.直接測量參數(shù)的選擇:s/v422.綜合考慮傳感器的指標(biāo)(頻率范圍/量程/靈敏度等)[例：壓電式加速度計—超低振級(m>100g)/高振級(m:幾克/0.幾克)]重量大上限頻率低；輕高2.綜合考慮傳感器的指標(biāo)(頻率范圍/量程/靈敏度等)43a.應(yīng)變式測量頻率:0~幾千Hz；測量加速度b.磁電式測量頻率:十幾~幾百Hz;常測位移，可測速度/加速度；地震測試(抗干擾性強(qiáng))c.壓電式高頻，常測加速度；可測速度/位移d.非接觸式電容/電感/渦流靈敏度高；非接觸性測量a.應(yīng)變式443.對具體使用的考慮環(huán)境/價格/壽命/可靠性/維修/校準(zhǔn)激光測振：高分辨率/高精確度；環(huán)境要求極嚴(yán)/設(shè)備昂貴；實(shí)驗室精密測量或校準(zhǔn)電渦流/電容式：非接觸式環(huán)境要求低[高溫/油污/蒸汽介質(zhì);長期可靠][汽輪發(fā)電機(jī)組/壓縮機(jī)組等的振動監(jiān)測]3.對具體使用的考慮454.其他a.接觸式測量：減輕被測對象的負(fù)載效應(yīng);非接觸式測量：靈敏度/初始安裝間隙b.估計被測量的頻率范圍，是否落入幅頻曲線的工作頻帶c.估計被測系統(tǒng)的最大振級，額定最大沖擊值的1/3d.估計被測點(diǎn)的振動方向正確按裝傳感器e.估計工作環(huán)境，溫度/磁場/聲場[防范措施]4.其他46三.傳感器的標(biāo)定1.絕對法被校準(zhǔn)傳感器固定在校準(zhǔn)振動臺上激光干涉儀直接測量振動臺的振幅與被校準(zhǔn)傳感器的輸出比較2.相對法螺栓安裝方法利用鉆孔螺紋連接加速度振動傳感器和設(shè)備。在測試和調(diào)試的時候，通常也稱之為“背對背”安裝。傳感器通過螺栓連接在一起，中間是振動平臺。比較兩個傳感器的輸出在該頻率點(diǎn)的靈敏度三.傳感器的標(biāo)定1.絕對法被校準(zhǔn)傳感器固定在校準(zhǔn)振動臺上2.47振動的檢測及傳感器課件48任何外界的干擾[包括地基的振動]，都會影響校準(zhǔn)工作高精度的校準(zhǔn)工作應(yīng)在隔振的基座上進(jìn)行工業(yè)現(xiàn)場很難辦到測量振動臺基座的絕對振動，同時測量臺面對基座的相對振動獲得臺面的絕對振動傳感器的振動輸入值任何外界的干擾[包括地基的振動]，都會影響校準(zhǔn)工作49謝謝謝謝50振動的檢測及傳感器振動的檢測及傳感器振動的檢測及傳感器1.機(jī)械振動2.產(chǎn)生原因3.振動檢測的研究內(nèi)容4.振動類型5.4.1基本知識振動的檢測及傳感器振動的檢測及傳感器振動的檢測及傳感器1.機(jī)511.機(jī)械振動2.產(chǎn)生原因3.振動檢測的研究內(nèi)容4.振動類型5.4.1基本知識1.機(jī)械振動5.4.1基本知識521.機(jī)械振動：物體在一定位置附近所做的周期性往復(fù)運(yùn)動2.產(chǎn)生原因旋轉(zhuǎn)件的不平衡、負(fù)載的不均勻、間隙、潤滑不良、支撐松動等3.振動檢測的研究內(nèi)容I. 測量設(shè)備運(yùn)行時的振動參量，尋找振源；1.機(jī)械振動：物體在一定位置附近所做的周期性往復(fù)運(yùn)動53某外圓磨床在空運(yùn)轉(zhuǎn)時工作臺的橫向振動記錄曲線經(jīng)過頻譜分析可以估計振源27.5Hz頻率成分為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動；50Hz、100Hz和150Hz的頻率成分都和工頻（電網(wǎng)的頻率，即發(fā)電機(jī)的工作頻率）和電機(jī)的振動有關(guān)；500Hz以上的高頻振動原因比較復(fù)雜，有軸承噪聲及其它振源。某外圓磨床在空運(yùn)轉(zhuǎn)時工作臺的橫向振動記錄曲線54II.對設(shè)備激振，以求得被測對象的動態(tài)性能，如固有頻率、阻尼、機(jī)械阻抗等可以通過頻譜分析確定螺旋漿的固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速工作范圍II.對設(shè)備激振，以求得被測對象的動態(tài)性能，如固有頻率、55a.從產(chǎn)生振動的方式來分：自由振動：僅受初始條件（初始位移、初始速度）激勵而引起的振動受迫振動：系統(tǒng)在持續(xù)外力激勵下的振動4.機(jī)械振動的類型a.從產(chǎn)生振動的方式來分：4.機(jī)械振動的類型56b.從振動的規(guī)律來分：

簡諧振動復(fù)合周期振動瞬態(tài)振動隨機(jī)振動b.從振動的規(guī)律來分：57以無阻尼自由振動的彈簧振子為例：xok簡諧振動vtxa以無阻尼自由振動的彈簧振子為例：xok簡諧振動vtxa58(1)單自由度無阻尼系統(tǒng)的自由振動位移隨時間按正弦規(guī)律變化，故稱為簡諧振動。(2)自由振動的頻率與初始條件無關(guān)，僅由系統(tǒng)本身參數(shù)確定。稱為(系統(tǒng)的固有頻率)(3)自由振動的振幅A和初相角φ由初始條件所確定。(1)單自由度無阻尼系統(tǒng)的自由振動位移隨時間按正弦規(guī)律變化59復(fù)合周期振動

由兩個或兩個以上頻率之比為有理數(shù)的簡諧振動復(fù)合而成。復(fù)合周期振動由兩個或兩個以上頻率之比為有理數(shù)的簡諧振動60準(zhǔn)周期振動

由頻率比不全為有理數(shù)的簡諧振動疊加而成準(zhǔn)周期振動由頻率比不全為有理數(shù)的簡諧振動疊加而成61瞬態(tài)振動瞬態(tài)振動：在極短時間內(nèi)僅持續(xù)幾個周期的振動。瞬態(tài)振動瞬態(tài)振動：在極短時間內(nèi)僅持續(xù)幾個周期的振動。62隨機(jī)振動

不能用確定的數(shù)學(xué)式來描述其運(yùn)動規(guī)律的振動。與一般的隨機(jī)信號處理方法一樣。隨機(jī)振動不能用確定的數(shù)學(xué)式來描述其運(yùn)動規(guī)律的振動。與一635.4.2振動的激勵如果知道了系統(tǒng)的輸入（激勵）和輸出（響應(yīng)），就可以求出系統(tǒng)的動態(tài)特性。5.4.2振動的激勵如果知道了系統(tǒng)的輸入（激勵）和輸出（響64振動測試系統(tǒng)包括：

激勵部分實(shí)現(xiàn)對被測系統(tǒng)的激勵（輸入），使系統(tǒng)發(fā)生振動。它主要由激勵信號源、功率放大器和激振器組成拾振部分檢測并放大被測系統(tǒng)的輸出信號，并將信號轉(zhuǎn)換成一定的形式（通常為電信號）。它主要由傳感器、放大器組成。

分析記錄部分將拾振部分傳來的信號記錄下來供分析處理并記下處理結(jié)果。它主要由各種記錄設(shè)備和頻譜分析設(shè)備(或計算機(jī))組成。振動測試系統(tǒng)包括：65一.激勵信號1.穩(wěn)態(tài)正弦激勵激勵信號：穩(wěn)定幅值和頻率的正弦信號測出激勵大小和響應(yīng)大小系統(tǒng)在該頻率點(diǎn)處的頻率響應(yīng)激勵系統(tǒng):正弦信號發(fā)生器+功率放大器+激振器缺點(diǎn)：較長的測試周期(多個頻率+穩(wěn)態(tài))一.激勵信號1.穩(wěn)態(tài)正弦激勵662.瞬態(tài)激勵信號

激勵信號：瞬態(tài)信號寬頻帶激勵：一次同時給系統(tǒng)提供頻帶內(nèi)各個頻率成份的能量和使系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)快速測試(常用)常用的瞬態(tài)激勵方法有快速正弦掃描脈沖錘擊階躍松弛激勵2.瞬態(tài)激勵信號激勵信號：瞬態(tài)信號67(1)快速正弦掃描正弦激勵信號在所需的頻率范圍內(nèi)作快速掃描（可為數(shù)秒）：激振信號頻率在掃描周期T內(nèi)成線性增加，而幅值保持恒定(1)快速正弦掃描正弦激勵信號在所需的頻率范圍內(nèi)作快速掃描（68T:掃描周期fmax,fmin：上下限頻率可以快速測試研究對象的頻率特性具有類似正弦的形式，但頻率變化，屬于瞬態(tài)激振T:掃描周期可以快速測試研究對象的頻率特性69(2)脈沖錘擊激勵方法：用脈沖錘對被測系統(tǒng)進(jìn)行敲擊，施加一個脈沖力，使之發(fā)生振動。錘擊力脈沖：在一定頻率范圍內(nèi)具有平坦的頻譜曲線，近似半正弦波。1.有效頻率范圍取決于脈沖持續(xù)時間，錘頭墊越硬，時間越短，頻率范圍越大：錘頭墊的材料頻帶寬度2.錘頭配重的質(zhì)量和敲擊速度激振力的大小(2)脈沖錘擊激勵方法：用脈沖錘對被測系統(tǒng)進(jìn)行敲擊，施加一個70

(3)階躍（張弛）激勵1.在激振點(diǎn)，用一根剛度大、重量輕的弦經(jīng)過力傳感器對待側(cè)結(jié)構(gòu)施加張力，使之產(chǎn)生彈性變形2.然后突然切斷弦負(fù)的階越激振力(寬帶激振)建筑結(jié)構(gòu)的振動測試tf(t)(3)階躍（張弛）激勵1.在激振點(diǎn)，用一根剛度大、重量輕的713.隨機(jī)激勵信號(1)純隨機(jī)激勵純隨機(jī)信號:高斯分布的白噪聲在頻率域上它是一條幾乎平坦的直線。(白噪聲發(fā)生器或計算機(jī))3.隨機(jī)激勵信號(1)純隨機(jī)激勵72(2)偽隨機(jī)激勵偽隨機(jī)信號：周期性的隨機(jī)信號在一個周期內(nèi)的信號是純隨機(jī)的，但各個周期內(nèi)的信號是完全相同的(偽隨機(jī)信號發(fā)生器或計算機(jī))將白噪聲在T內(nèi)截斷，然后按周期T反復(fù)重復(fù)(2)偽隨機(jī)激勵偽隨機(jī)信號：周期性的隨機(jī)信號73振動的檢測及傳感器課件74二.激振器

對試件施加某種預(yù)定要求的激振力，激起試件振動的裝置（1）電動式激振器一般使用時在頂桿與激振對象之間加一個力傳感器，以精確地測出激振力線圈通過交流電，則線圈將受到與電流成正比的電動力的作用，此力通過頂桿傳到試件上磁場的產(chǎn)生方法：永磁式(小型激振器)；勵磁式(振動臺)二.激振器

對試件施加某種預(yù)定要求的激振力，激起試件振動的裝75（2）電磁式激振器電磁激振器是非接觸式的，沒有附加質(zhì)量和剛度的影響，頻率上限約為500-800Hz。激振器是由通入線圈中的交變電流產(chǎn)生交變磁場，而被測對象作為銜鐵，在交變磁場作用下產(chǎn)生振動．（2）電磁式激振器電磁激振器是非接觸式的，沒有附加質(zhì)量和剛度76（3）脈沖錘(力錘)常用的激振方法，設(shè)備最簡單脈沖錘由錘體、手柄和可以調(diào)換的錘頭和配重組成，產(chǎn)生瞬態(tài)激勵力；

錘擊力的大小由錘擊質(zhì)量和錘擊被測系統(tǒng)時的運(yùn)動速度決定。

激勵的頻率范圍主要由接觸表面剛度決定，錘頭的材料越硬則脈沖的持續(xù)時間越短，上限頻率ω越高。為了能調(diào)整激勵頻率范圍，通常使用一套不同材料的錘頭。測量大小不同的實(shí)驗對象，應(yīng)選用不同大小的錘子a.輕小型的結(jié)構(gòu),5g左右b.中型結(jié)構(gòu)[汽車車架、發(fā)動機(jī)等小型機(jī)械]，240g左右c.大中型結(jié)構(gòu)[如機(jī)床、小型坦克等],1400g左右d.重型結(jié)構(gòu)[如建筑物、大型發(fā)動機(jī)、船等]，5~6kg左右（3）脈沖錘(力錘)常用的激振方法，設(shè)備最簡單77北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所MSC系列彈性試驗力錘北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所785.4.3測振傳感器一.類型接觸式：磁電式速度傳感器、壓電式加速度計非接觸式：渦流式位移傳感器接觸式：按殼體的固定方式分為a.相對式：把儀器固定在不動的支架上，使觸桿與被測物體的振動方向一致，并借彈簧的彈性力與被測物體表面相接觸，當(dāng)物體振動時，觸桿就跟隨它一起運(yùn)動5.4.3測振傳感器一.類型791—頂桿

2—彈簧片

3—磁鋼

4—線圈

5—引出線

6—?dú)んw磁電式相對速度傳感器1—頂桿

2—彈簧片

3—磁鋼

4—線圈

5—引出線80b.絕對式：殼體固定在被測對象上，殼體的振動等于被測物的振動，質(zhì)量塊對殼體的相對運(yùn)動量，供機(jī)電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成電量，又稱為慣性式測振傳感器；拾振器的質(zhì)量成為附加質(zhì)量，改變振動特性b.絕對式：殼體固定在被測對象上，殼體的振動等于被測物的振動811.壓電式加速度傳感器殼體和被測對象一起運(yùn)動質(zhì)量塊相對于殼體產(chǎn)生位移(第一次轉(zhuǎn)換：輸入加速度相對位移)位移產(chǎn)生的彈性力加于壓電元件上，在壓電元件的兩個端面上就產(chǎn)生了極性相反的電荷(第二次轉(zhuǎn)換：相對位移電荷)?；A(chǔ)的加速度質(zhì)量塊與基礎(chǔ)的相對位移成正比1.壓電式加速度傳感器殼體和被測對象一起運(yùn)動基礎(chǔ)的加速度82墊圈應(yīng)盡量薄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。不得全部擰入基座螺孔，以免基座變形安裝面涂一層硅脂可增加不平整安裝表面的連接可靠性

多點(diǎn)測試，誤差較大，重復(fù)性差，上限頻率不高于1kHz使用方便，低頻薄臘層墊圈應(yīng)盡量薄用螺栓固定是最好的方法，尤其適用于測沖擊波及高頻83某加速度計不同固定方法的共振頻率<粘接某加速度計不同固定方法的共振頻率<粘接84特點(diǎn)：動態(tài)范圍大、頻率范圍寬、堅固耐用、受外界干擾小以及壓電材料受力自產(chǎn)生電荷信號不需要任何外界電源最為廣泛使用的振動測量傳感器雖然壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，商業(yè)化使用歷史也很長，但因其性能指標(biāo)與材料特性、設(shè)計和加工工藝密切相關(guān)，因此在市場上銷售的同類傳感器性能的實(shí)際參數(shù)以及其穩(wěn)定性和一致性差別非常大。與壓阻和電容式相比，其最大的缺點(diǎn)是壓電式加速度傳感器不能測量零頻率的信號特點(diǎn)：852.磁電式速度傳感器磁電式絕對速度計1—彈簧

2—?dú)んw

3—阻尼環(huán)

4—磁鋼

5—線圈

6—芯軸阻尼環(huán)和線圈質(zhì)量塊電壓正比于質(zhì)量塊與基礎(chǔ)的相對速度2.磁電式速度傳感器磁電式絕對速度計1—彈簧

2—?dú)んw86相對速度近似于被測物的速度；盡量降低固有頻率，固有頻率：10~15Hz相對速度近似于被測物的速度；盡量降低固有頻率，873.電渦流位移傳感器旋轉(zhuǎn)機(jī)械中監(jiān)測轉(zhuǎn)軸的振動測量

3.電渦流位移傳感器旋轉(zhuǎn)機(jī)械中監(jiān)測轉(zhuǎn)軸的振動測量88半導(dǎo)體材料受到應(yīng)力作用時，其電阻率會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象就稱為壓阻效應(yīng)4.壓阻式加速度傳感器半導(dǎo)體材料受到應(yīng)力作用時，其電阻率會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象就稱為89頻率范圍也可從直流信號到測量頻率范圍到幾十千赫茲的高頻測量。超小型化的設(shè)計也是壓阻式傳感器的一個亮點(diǎn)。受溫度的影響較大，實(shí)用的傳感器一般都需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。在價格方面，大批量使用的壓阻式傳感器成本價具有很大的市場競爭力汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)頻率范圍也可從直流信號到測量頻率范圍到幾十千赫茲的高頻測量。90具有靈敏度高、零頻響應(yīng)、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，尤其是受溫度的影響比