《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》配套PPT課件,機(jī)械工程測(cè)試技術(shù),機(jī)械工程,測(cè)試,技術(shù),配套,PPT,課件 1第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試第第7 7章章 振動(dòng)的測(cè)量振動(dòng)的測(cè)量 VibrationMeasurement7.1概述概述7.2慣性式傳感器的力學(xué)模型慣性式傳感器的力學(xué)模型7.3振動(dòng)測(cè)量傳感器振動(dòng)測(cè)量傳感器SensorsofVibrationMeasurement7.4振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及標(biāo)定振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及標(biāo)定7.5激振實(shí)驗(yàn)設(shè)備及振動(dòng)信號(hào)簡(jiǎn)介激振實(shí)驗(yàn)設(shè)備及振動(dòng)信號(hào)簡(jiǎn)介2第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試1、機(jī)械振動(dòng)定義、機(jī)械振動(dòng)定義振動(dòng)振動(dòng) ：在一定條件下，振動(dòng)體在其平衡位置附近：在一定條件下，振動(dòng)體在其平衡位置附近隨時(shí)間作來(lái)回往復(fù)變化的運(yùn)動(dòng)。隨時(shí)間作來(lái)回往復(fù)變化的運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)有各種不同的形式：振動(dòng)有各種不同的形式：機(jī)械振動(dòng)，電磁振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)，電磁振動(dòng) 2、機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的物理原因、機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的物理原因機(jī)機(jī)械械在在運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)，由由于于旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)件件的的不不平平衡衡、負(fù)負(fù)載載的的不不均均勻勻、間間隙隙、潤(rùn)潤(rùn)滑滑不不良良、支支撐撐松松動(dòng)動(dòng)等等因因素素，產(chǎn)產(chǎn)生生各種振動(dòng)。各種振動(dòng)。3、振動(dòng)測(cè)試的研究?jī)?nèi)容、振動(dòng)測(cè)試的研究?jī)?nèi)容p測(cè)測(cè)量量設(shè)設(shè)備備運(yùn)運(yùn)行行時(shí)時(shí)的的振振動(dòng)動(dòng)參參量量，了了解解被被測(cè)測(cè)對(duì)對(duì)象象的的振動(dòng)狀態(tài)振動(dòng)狀態(tài)，尋找振源尋找振源；p對(duì)對(duì)設(shè)設(shè)備備激激振振，測(cè)測(cè)試試其其受受迫迫振振動(dòng)動(dòng)，以以求求得得被被測(cè)測(cè)對(duì)對(duì)象的動(dòng)態(tài)性能象的動(dòng)態(tài)性能，如，如固有頻率固有頻率、阻尼阻尼、機(jī)械阻抗機(jī)械阻抗等。等。7.1 概 述3第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試?yán)豪豪豪虹姳?、振?dòng)篩、振動(dòng)沉樁機(jī)等鐘表、振動(dòng)篩、振動(dòng)沉樁機(jī)等。4、振動(dòng)的利弊、振動(dòng)的利弊4第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試弊：弊：弊：弊：磨損，減少壽命，影響強(qiáng)度；磨損，減少壽命，影響強(qiáng)度；引起噪聲，影響勞動(dòng)條件；引起噪聲，影響勞動(dòng)條件；消耗能量，降低精度等。消耗能量，降低精度等。5第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試一、振動(dòng)的分類一、振動(dòng)的分類（1）從產(chǎn)生振動(dòng)的原因來(lái)分）從產(chǎn)生振動(dòng)的原因來(lái)分：系系統(tǒng)統(tǒng)僅僅受受到到初初始始條條件件(初初始始位位移移、初初始始速速度度)的的激激勵(lì)勵(lì)而而引引起起的的振振動(dòng)動(dòng)稱稱為為自自由由振振動(dòng)動(dòng)，系系統(tǒng)統(tǒng)在在持持續(xù)續(xù)的外作用力激勵(lì)下的振動(dòng)稱為的外作用力激勵(lì)下的振動(dòng)稱為強(qiáng)迫振動(dòng)。強(qiáng)迫振動(dòng)。自自由由振振動(dòng)動(dòng)問問題題雖雖然然比比強(qiáng)強(qiáng)迫迫振振動(dòng)動(dòng)問問題題單單純純但但自自由由振振動(dòng)動(dòng)反反映映了了系系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)內(nèi)部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的所所有有信信息息，是是研研究究強(qiáng)迫振動(dòng)的基礎(chǔ)。強(qiáng)迫振動(dòng)的基礎(chǔ)。7.1.1 7.1.1 振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)(BasicofVibration)6第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試（2）從振動(dòng)的規(guī)律來(lái)分：）從振動(dòng)的規(guī)律來(lái)分：w簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)w復(fù)合周期振動(dòng)復(fù)合周期振動(dòng)w瞬態(tài)振動(dòng)瞬態(tài)振動(dòng)w隨機(jī)振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)（3）從自由度個(gè)數(shù)來(lái)分：）從自由度個(gè)數(shù)來(lái)分：w單自由度振動(dòng)單自由度振動(dòng)w多自由度振動(dòng)多自由度振動(dòng)7第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)信號(hào)三要素：振動(dòng)信號(hào)三要素：1）幅值幅值amplitude振動(dòng)體離開其平衡位置的最大位移振動(dòng)體離開其平衡位置的最大位移。振。振動(dòng)強(qiáng)度的標(biāo)志。峰值、有效值平均值。動(dòng)強(qiáng)度的標(biāo)志。峰值、有效值平均值。2）頻率頻率frequency周期的倒數(shù)。周期的倒數(shù)。頻譜分析頻譜分析主要主要頻率成分及其幅值大小頻率成分及其幅值大小尋找振源尋找振源3）相位相位phase確定共振頻率、振型、動(dòng)平衡、有源振動(dòng)控確定共振頻率、振型、動(dòng)平衡、有源振動(dòng)控制等制等7.1.2振動(dòng)的類型及其表征參數(shù)振動(dòng)的類型及其表征參數(shù)8第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試簡(jiǎn)簡(jiǎn)諧諧振振動(dòng)動(dòng)是是最最基基本本的的周周期期運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，各各種種不不同同的的周周期期運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)都都可可以以用用無(wú)無(wú)窮窮個(gè)個(gè)不不同同頻頻率率的的簡(jiǎn)簡(jiǎn)諧諧運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的組組合合來(lái)來(lái)表表示示。其其運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)規(guī)律可用簡(jiǎn)諧函數(shù)表示規(guī)律可用簡(jiǎn)諧函數(shù)表示9第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試對(duì)應(yīng)于該簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度對(duì)應(yīng)于該簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度v和加速度和加速度a位移振動(dòng)方程加速度速度速度速度v的的最大值最大值比位移的最大值超前比位移的最大值超前90加速度的最大值加速度的最大值和比位移的最大值超前和比位移的最大值超前180振動(dòng)位移y是研究強(qiáng)度和變形的重要依據(jù)；振動(dòng)加速度a與作用力成正比是研究動(dòng)力強(qiáng)度和疲勞的依據(jù)；振動(dòng)速度v決定了噪聲的高低。10第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試一、慣性式測(cè)振傳感器的力學(xué)模型與特性分析單自由度系統(tǒng)在兩種不同激勵(lì)下的響應(yīng)單自由度系統(tǒng)在兩種不同激勵(lì)下的響應(yīng)1 1、質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動(dòng)、質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動(dòng)單自由度系統(tǒng)的受迫振動(dòng)力學(xué)模型輸入輸出f(t)激振力，為系統(tǒng)的輸入其質(zhì)量塊其質(zhì)量塊m在外力在外力f(t)作用下的運(yùn)動(dòng)方程為：作用下的運(yùn)動(dòng)方程為：7.2慣性式傳感器的力學(xué)模型慣性式傳感器的力學(xué)模型11第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試Z0為質(zhì)量塊上作用有靜力為質(zhì)量塊上作用有靜力F0時(shí)的位移：時(shí)的位移：Z0=F0/K：基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的圓頻率基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的圓頻率；n：振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率可知，該系統(tǒng)為典型的可知，該系統(tǒng)為典型的二階系統(tǒng)二階系統(tǒng)12第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試1)當(dāng)0.707時(shí)，A()1無(wú)諧振，A()隨增加而單調(diào)下降。2)當(dāng)0.707時(shí)，在/n 1處（諧振頻率處）產(chǎn)生諧振，A()有峰值。3)當(dāng)=0，在r=n處，A()。1、由得諧振位移共振頻率：nnnn此時(shí)可求峰值：13第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試2 2、位移共振：、位移共振：總是總是 n阻尼越小兩者越靠近。小阻尼越小兩者越靠近。小阻尼時(shí)阻尼時(shí) r n，此時(shí)可以用此時(shí)可以用 r作為作為 n的預(yù)估值。的預(yù)估值。3 3、在在相相頻頻圖圖上上，不不管管系系統(tǒng)統(tǒng)的的阻阻尼尼比比為為多多少少，在在/n=1處共共振振時(shí)時(shí)位位移移相相位位始始終終落落后后于于激激振振力力9090,這這是是判判斷斷共共振振頻頻率率的的一一個(gè)個(gè)十十分有用的指標(biāo)分有用的指標(biāo)幅幅頻頻特特性性相相頻頻特特性性n14第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試4 4、當(dāng)系統(tǒng)有一定阻尼后，幅頻曲線變得較為平坦，這時(shí)從幅頻、當(dāng)系統(tǒng)有一定阻尼后，幅頻曲線變得較為平坦，這時(shí)從幅頻曲線上不易測(cè)得測(cè)準(zhǔn)最高點(diǎn)曲線上不易測(cè)得測(cè)準(zhǔn)最高點(diǎn)5 5、在在相相頻頻圖圖上上，在在固固有有頻頻率率處處相相位位過過-90-90,而而這這段段曲曲線線比比較較陡陡，比較容易測(cè)定系統(tǒng)的固有頻率。比較容易測(cè)定系統(tǒng)的固有頻率。幅幅頻頻特特性性相相頻頻特特性性n15第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試nnn6 6、特性分析：在n時(shí)：輸出位移接近零，質(zhì)量塊近乎靜止。這時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)特性也類似于低通濾波器。在在靠近靠近n n區(qū)間時(shí)，區(qū)間時(shí)，()()隨頻率的變化而劇烈變化，當(dāng)隨頻率的變化而劇烈變化，當(dāng)越越小，這種變化越劇烈。小，這種變化越劇烈。n16第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試nnn7 7、二階系統(tǒng)是一個(gè)振蕩環(huán)節(jié)。、二階系統(tǒng)是一個(gè)振蕩環(huán)節(jié)。要選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)墓逃蓄l率與阻要選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)墓逃蓄l率與阻尼比的組合，從而獲得較小的誤差與較寬的工作頻率范圍。尼比的組合，從而獲得較小的誤差與較寬的工作頻率范圍。一般取一般取 （0.60.60.80.8）n n,=(0.65,=(0.650.7)0.7)。n17第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試2.由基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)所引起的受迫振動(dòng)由基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)所引起的受迫振動(dòng)在許多情況下，在許多情況下，振動(dòng)系統(tǒng)的受迫振動(dòng)是由基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)所振動(dòng)系統(tǒng)的受迫振動(dòng)是由基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)所引起的引起的。這種情況稱。這種情況稱位移激勵(lì)位移激勵(lì)。設(shè)設(shè)基礎(chǔ)的絕對(duì)位移為基礎(chǔ)的絕對(duì)位移為z1(t)，質(zhì)量塊質(zhì)量塊m的絕對(duì)位移為的絕對(duì)位移為z0(t)，如圖所示。如圖所示?？疾熨|(zhì)量塊考察質(zhì)量塊M對(duì)基礎(chǔ)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即，即M的相對(duì)位的相對(duì)位移移z01(t)=z0(t)-z1(t)。其運(yùn)動(dòng)方程為：。其運(yùn)動(dòng)方程為：輸入輸出z01(t)=z0(t)-z1(t)mm18第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)的絕對(duì)位移z1(t)為輸入信號(hào)，質(zhì)量塊m對(duì)基礎(chǔ)的相對(duì)位移z01=z0(t)-z1(t)為輸出信號(hào)。-=212)/(/)(nnarctgwwwzwwj+-=222221)/()/()/()(nnnAwzwwwwww將將z01(t)=z0(t)-z1(t)代入上式運(yùn)動(dòng)方程代入上式運(yùn)動(dòng)方程 n：振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率19第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試特性分析：當(dāng)n時(shí)，A()接近1，即與幾乎相等，這表明質(zhì)量塊和基礎(chǔ)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（輸出）和基礎(chǔ)的振動(dòng)（輸入）近于相等，說明質(zhì)量塊在慣性坐標(biāo)中幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)。質(zhì)量塊質(zhì)量塊m的絕對(duì)位移為的絕對(duì)位移為z0(t)=0分析分析n20第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試分析分析n特性分析：1）在使用時(shí)，一般取(3-5)，即傳感器慣性系統(tǒng)的固有頻率遠(yuǎn)低于被測(cè)振動(dòng)的下限頻率。2）若選擇適當(dāng)阻尼，可抑制=1處的共振峰，使幅頻特性平坦部分?jǐn)U展，從而擴(kuò)大下限的頻率。3）該種傳感器測(cè)量上限頻率在理論上是無(wú)限的，但在實(shí)際應(yīng)用中則要受到具體儀器結(jié)構(gòu)和元器件的限制，因此上限不能太高，下限頻率則受彈性元件的強(qiáng)度和慣性塊尺寸、質(zhì)量的限制，使不能過小21第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試位移共振頻率：位移共振頻率：速度共振頻率：速度共振頻率：加速度共振頻率：加速度共振頻率：基基礎(chǔ)礎(chǔ)振振動(dòng)動(dòng)的的幅幅-頻頻曲曲線線1、由得諧振位移共振頻率：22第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試位移共振頻率：位移共振頻率：速度共振頻率：速度共振頻率：加速度共振頻率：加速度共振頻率：基基礎(chǔ)礎(chǔ)振振動(dòng)動(dòng)的的幅幅-頻頻曲曲線線1、由r可以看出位移的共振頻率隨著阻尼的減少而向固有頻率n靠近。所以小阻尼時(shí)r接近n的估計(jì)值。2、若輸入為力，輸出為振動(dòng)速度時(shí)，則系統(tǒng)幅頻特性的最大值處的頻率稱為速度共振頻率v，3、加速度相應(yīng)共振頻率a，總大于n，當(dāng)阻尼很小時(shí)三者近似23第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試測(cè)振儀在不同工作狀態(tài)下，其有效工作區(qū)域是不相同的。測(cè)振儀在不同工作狀態(tài)下，其有效工作區(qū)域是不相同的。位移傳感器的工作范圍在頻率位移傳感器的工作范圍在頻率 的區(qū)域。的區(qū)域。加速度傳感器的工作范圍在頻率加速度傳感器的工作范圍在頻率 的區(qū)域。的區(qū)域。速度傳感器的工作范圍在頻率速度傳感器的工作范圍在頻率 的區(qū)域。的區(qū)域。24第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試為了完成測(cè)試任務(wù)，測(cè)試系統(tǒng)包括下述三個(gè)主要部分：為了完成測(cè)試任務(wù)，測(cè)試系統(tǒng)包括下述三個(gè)主要部分：v 激勵(lì)部分激勵(lì)部分 實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的激勵(lì)（輸入），使系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的激勵(lì)（輸入），使系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)。它主要由激勵(lì)信號(hào)源、功率放大器和激振器組成。它主要由激勵(lì)信號(hào)源、功率放大器和激振器組成。v 拾振部分拾振部分 檢測(cè)并放大被測(cè)系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)，并將信號(hào)檢測(cè)并放大被測(cè)系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成一定的形式（通常為電信號(hào)）。它主要由傳感器、放轉(zhuǎn)換成一定的形式（通常為電信號(hào)）。它主要由傳感器、放大器組成。大器組成。v 分析記錄部分分析記錄部分 將拾振部分傳來(lái)的信號(hào)記錄下來(lái)供分析處理并記下將拾振部分傳來(lái)的信號(hào)記錄下來(lái)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)備組成。處理結(jié)果。它主要由各種記錄設(shè)備和頻譜分析設(shè)備組成。25第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試7.3 7.3 振動(dòng)測(cè)量傳感器振動(dòng)測(cè)量傳感器按是否與被測(cè)件接觸按是否與被測(cè)件接觸接觸式：接觸式：磁電式速度傳感器、磁電式速度傳感器、壓電式加速度計(jì)壓電式加速度計(jì)非接觸式：非接觸式：電容、渦流測(cè)振電容、渦流測(cè)振動(dòng)位移動(dòng)位移按所測(cè)振動(dòng)性質(zhì)按所測(cè)振動(dòng)性質(zhì)絕對(duì)式：傳感器的輸出絕對(duì)式：傳感器的輸出被測(cè)物被測(cè)物體的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)體的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)式：殼體測(cè)量體分別與不同被相對(duì)式：殼體測(cè)量體分別與不同被測(cè)件聯(lián)系，其輸出是描述此測(cè)件聯(lián)系，其輸出是描述此兩試件兩試件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)26第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試1 1、絕對(duì)式傳感器、絕對(duì)式傳感器、絕對(duì)式傳感器、絕對(duì)式傳感器慣性慣性慣性慣性式測(cè)振式測(cè)振式測(cè)振式測(cè)振傳感器傳感器傳感器傳感器絕對(duì)式絕對(duì)式：傳感器殼體固定在被測(cè)件：傳感器殼體固定在被測(cè)件上，殼體的振動(dòng)即被測(cè)物的振動(dòng)上，殼體的振動(dòng)即被測(cè)物的振動(dòng)Z1，也是傳感器的輸入。通過傳，也是傳感器的輸入。通過傳感器內(nèi)質(zhì)量塊與殼體間的相對(duì)運(yùn)感器內(nèi)質(zhì)量塊與殼體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)Z01來(lái)描述來(lái)描述Z0（即輸出）。（即輸出）。相對(duì)式相對(duì)式：殼體和測(cè)量頭：殼體和測(cè)量頭與與不同被不同被測(cè)件接觸測(cè)件接觸，輸出描述的是兩試件，輸出描述的是兩試件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。按照此質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)模型，拾振器mt造成的被測(cè)系統(tǒng)的加速度和固有頻率：27第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試式中：只有當(dāng)mtm時(shí)，mt的影響才可忽略28第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試電渦流傳感器是通過電渦流傳感器是通過傳感器端部線圈與被測(cè)物體（導(dǎo)電體）間的傳感器端部線圈與被測(cè)物體（導(dǎo)電體）間的間隙間隙變化來(lái)測(cè)量物體的振動(dòng)和靜位移。變化來(lái)測(cè)量物體的振動(dòng)和靜位移。工作原理工作原理Usr高頻交變電壓高頻交變電壓i 傳感器電流傳感器電流 傳感器磁通量傳感器磁通量i1 感應(yīng)電流感應(yīng)電流 1 1 感應(yīng)磁通鏈感應(yīng)磁通鏈-互感互感耦合系數(shù)的大小與二者之間耦合系數(shù)的大小與二者之間的的距離距離及導(dǎo)體的材料有關(guān)。及導(dǎo)體的材料有關(guān)。振動(dòng)測(cè)量傳感器振動(dòng)測(cè)量傳感器一、渦流位移傳感器一、渦流位移傳感器相對(duì)式、非接觸相對(duì)式、非接觸 1 229第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試一、渦流位移傳感器一、渦流位移傳感器相對(duì)式、非接觸相對(duì)式、非接觸非接觸測(cè)量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量非接觸測(cè)量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍大；可測(cè)振幅范圍動(dòng)態(tài)范圍大；可測(cè)振幅范圍為為幾十微米幾十微米到到幾毫米幾毫米；頻率；頻率范圍為范圍為020Hz。不受油污等介質(zhì)的影響，抗不受油污等介質(zhì)的影響，抗干擾能力強(qiáng)干擾能力強(qiáng)。靈敏度與被測(cè)對(duì)象的電導(dǎo)率靈敏度與被測(cè)對(duì)象的電導(dǎo)率和導(dǎo)磁率有關(guān)。和導(dǎo)磁率有關(guān)。適用旋轉(zhuǎn)軸的適用旋轉(zhuǎn)軸的徑向徑向和和軸向軸向振振動(dòng)測(cè)量動(dòng)測(cè)量。接收形式：相對(duì)式變換形式：電渦流典型頻率范圍：020kHz典型線性范圍：02mm典型靈敏度：8.0V/mm(對(duì)象為鋼)30第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試8mm25mm11mm1殼體2框架3線圈4保護(hù)套5添料6螺母7一電纜31第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試軸振動(dòng)的測(cè)點(diǎn)布置32第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)信號(hào)的表示及其軸心軌跡振動(dòng)信號(hào)的表示及其軸心軌跡yStKSSSoPytA(p-p)xA11B1maxSB(p-p)傳感器B由傳感器A測(cè)得的波形傳感器A由傳感器B測(cè)锝的波形(p-p)maxSS33第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試渦流傳感器及其測(cè)量線路渦流傳感器及其測(cè)量線路 頻率為頻率為 的振蕩器（一般用石英振蕩器）檢波環(huán)節(jié)的振蕩器（一般用石英振蕩器）檢波環(huán)節(jié)輸出電壓輸出電壓 正比于間隙正比于間隙d，可以分為兩部分，可以分為兩部分 直直流流部部分分交交流流部部分分調(diào)制與解調(diào)過程調(diào)制與解調(diào)過程UsrReUscCUU0（靜態(tài)位移d0）d0CL傳感器前置器石英振蕩器檢波器34第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試二、電容傳感器二、電容傳感器-常用于位移的測(cè)量常用于位移的測(cè)量C1C2C1C2phase0phase135第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將輸入運(yùn)動(dòng)速度變換成感應(yīng)電勢(shì)輸出的傳感器。對(duì)恒恒磁磁通通磁磁電電式式傳傳感感器器而言，工作氣隙中的磁通恒定，感應(yīng)電勢(shì)是由于永久磁鐵與線圈之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)線圈切割磁力線而產(chǎn)生。這類結(jié)構(gòu)有兩種：（a）動(dòng)圈式；）動(dòng)圈式；（b）動(dòng)鐵式）動(dòng)鐵式 三、磁電速度傳感器三、磁電速度傳感器36第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試1彈簧彈簧2殼體殼體3阻尼環(huán)阻尼環(huán)4磁鋼磁鋼5線圈線圈6芯軸芯軸要盡量降低n，采用薄片式彈性元件，并配以阻尼環(huán)3加大阻尼，使阻尼比達(dá)0.6-0.7，以增加低頻段的測(cè)量范圍。屬于的受迫振動(dòng)磁電式絕對(duì)速度傳感器37第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試1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殼體殼體磁電式磁電式相對(duì)相對(duì)速度傳感器速度傳感器測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)中兩部件之間的相對(duì)振動(dòng)速度；測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)中兩部件之間的相對(duì)振動(dòng)速度；殼殼體體固固定定于于一一部部件件上上，而而頂頂桿桿與與另另一一部部件件相相連連接接，使使傳傳感感器器內(nèi)內(nèi)部部線線圈圈與與磁磁鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)生生相相對(duì)對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，發(fā)發(fā)出出相相應(yīng)應(yīng)的的電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)。38第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試當(dāng)穿過匝數(shù)為當(dāng)穿過匝數(shù)為w線圈的磁通線圈的磁通 發(fā)生變化時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為發(fā)生變化時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為置于永久磁鐵直流磁場(chǎng)內(nèi)的線圈作直線運(yùn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為置于永久磁鐵直流磁場(chǎng)內(nèi)的線圈作直線運(yùn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為式中：式中：B磁場(chǎng)的感應(yīng)電勢(shì)強(qiáng)度；磁場(chǎng)的感應(yīng)電勢(shì)強(qiáng)度；l單匝線圈有效長(zhǎng)度；單匝線圈有效長(zhǎng)度；w線圈匝數(shù)；線圈匝數(shù)；v線圈與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度；線圈與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度；線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角。線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角。此即一般慣性速度計(jì)的原理。此即一般慣性速度計(jì)的原理。39第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試?yán)媚承┚w材料（如壓電陶瓷鋯鈦酸鉛等）的利用某些晶體材料（如壓電陶瓷鋯鈦酸鉛等）的壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)作為機(jī)電變換器而制成的加速度傳感器作為機(jī)電變換器而制成的加速度傳感器四、壓電加速度傳感器四、壓電加速度傳感器40第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試四、壓電加速度傳感器四、壓電加速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：壓電效應(yīng)典型頻率范圍：0.2Hz10kHz線性范圍和靈敏度隨各種不同型號(hào)可在很大范圍內(nèi)變化。測(cè)量非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的絕測(cè)量非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的絕對(duì)振動(dòng)的加速度。對(duì)振動(dòng)的加速度。適應(yīng)高頻振動(dòng)和瞬態(tài)適應(yīng)高頻振動(dòng)和瞬態(tài)振動(dòng)的測(cè)量。振動(dòng)的測(cè)量。傳感器質(zhì)量小，可測(cè)傳感器質(zhì)量小，可測(cè)很高振級(jí)。很高振級(jí)。41第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試特點(diǎn)特點(diǎn)頻帶極寬頻帶極寬(0.220KHz)。本身質(zhì)量小本身質(zhì)量小(250g)。動(dòng)態(tài)范圍很大。動(dòng)態(tài)范圍很大。工作原理工作原理慣性質(zhì)量運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力作用在壓電晶體上，壓電慣性質(zhì)量運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力作用在壓電晶體上，壓電晶體產(chǎn)生相應(yīng)大小電荷。晶體產(chǎn)生相應(yīng)大小電荷。(a)中心壓縮型(b)環(huán)形剪切型42第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試固定加速度計(jì)的方法固定加速度計(jì)的方法壓電式加速度計(jì)常用的安裝方法如上圖。安裝狀態(tài)直接影響可安裝狀態(tài)直接影響可測(cè)的頻率范圍。測(cè)的頻率范圍。一般用粘結(jié)法固定的可測(cè)頻率不超過5kHz。手持探針法只能用于1Hz以下的近似測(cè)量。用螺栓固定是最好的方法，尤其適用于測(cè)沖擊波及高頻振動(dòng)。用磁鐵吸盤安裝方便，便于移動(dòng)位置，可測(cè)頻率比用粘結(jié)方法稍差。在加速度計(jì)與被測(cè)物之間涂一層硅膠，可改善沖擊狀態(tài)，有利于高頻響應(yīng)。43第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試五、阻抗頭五、阻抗頭集集壓電式力傳感器壓電式力傳感器和和壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器為一體為一體前端是前端是力傳感器力傳感器；后面為測(cè)量激振點(diǎn)響應(yīng)的；后面為測(cè)量激振點(diǎn)響應(yīng)的加速度計(jì)加速度計(jì)。裝在激振器頂桿和試件之間。裝在激振器頂桿和試件之間。優(yōu)點(diǎn)：保證測(cè)量點(diǎn)的響應(yīng)就是激振點(diǎn)的響應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：保證測(cè)量點(diǎn)的響應(yīng)就是激振點(diǎn)的響應(yīng)。44第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試 測(cè)振傳感器的合理選用測(cè)振傳感器的合理選用 直接測(cè)量參數(shù)的選擇。直接測(cè)量參數(shù)的選擇。綜合考慮傳感器的頻率范圍、量程、綜合考慮傳感器的頻率范圍、量程、靈敏度。靈敏度?？紤]具體使用的環(huán)境要求、價(jià)格、壽命、可靠性等因素?？紤]具體使用的環(huán)境要求、價(jià)格、壽命、可靠性等因素。45第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試*7.4 7.4 振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及其標(biāo)定振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及其標(biāo)定為了保證振動(dòng)測(cè)試與試驗(yàn)結(jié)果的可靠性與精為了保證振動(dòng)測(cè)試與試驗(yàn)結(jié)果的可靠性與精確度，在振動(dòng)測(cè)試中對(duì)拾振器和測(cè)試系統(tǒng)的確度，在振動(dòng)測(cè)試中對(duì)拾振器和測(cè)試系統(tǒng)的校難顯得很重要。校難顯得很重要。這是因?yàn)槭罢衿鬟@是因?yàn)槭罢衿魇褂靡欢螘r(shí)間后靈敏度使用一段時(shí)間后靈敏度會(huì)有會(huì)有所改變，象壓電材料的老化會(huì)使靈敏度每年所改變，象壓電材料的老化會(huì)使靈敏度每年降低降低25；測(cè)試儀器修理后測(cè)試儀器修理后必須按它的必須按它的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行全面嚴(yán)格的定度和校準(zhǔn)；技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行全面嚴(yán)格的定度和校準(zhǔn)；進(jìn)行進(jìn)行重大測(cè)試工作重大測(cè)試工作之前常常需要作現(xiàn)場(chǎng)?；粗俺３Ｐ枰鳜F(xiàn)場(chǎng)?；椿蚰承┨匦孕?zhǔn)，以保證獲得滿意的結(jié)果?；蚰承┨匦孕?zhǔn)，以保證獲得滿意的結(jié)果。46第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試對(duì)于拾振器要校準(zhǔn)的項(xiàng)目很多，但絕大對(duì)于拾振器要校準(zhǔn)的項(xiàng)目很多，但絕大多數(shù)使用者最關(guān)心的是拾振器多數(shù)使用者最關(guān)心的是拾振器靈敏度靈敏度和和頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)特性的校淮。的?；?。常用的靈敏度校準(zhǔn)方法有：常用的靈敏度校準(zhǔn)方法有：絕對(duì)法絕對(duì)法、相相對(duì)法對(duì)法和和校準(zhǔn)器法校準(zhǔn)器法。本節(jié)將就前兩者作些。本節(jié)將就前兩者作些介紹。介紹。47第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試1、絕對(duì)法、絕對(duì)法5、參考反射鏡、參考反射鏡6、參考管束、參考管束7、測(cè)量光束、測(cè)量光束8、分束器、分束器12、拾振器、拾振器14、測(cè)量反射鏡、測(cè)量反射鏡電源電源光電倍增管光電倍增管放大器放大器頻率測(cè)頻率測(cè)量?jī)x量?jī)x功率功率放大器放大器正弦函數(shù)正弦函數(shù)發(fā)生器發(fā)生器振動(dòng)臺(tái)數(shù)字?jǐn)?shù)字電壓表電壓表電荷電荷放大器放大器氦氖激光器氦氖激光器56121478將被校準(zhǔn)的拾振器固定在校準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)上，用激光干涉測(cè)振儀直接測(cè)將被校準(zhǔn)的拾振器固定在校準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)上，用激光干涉測(cè)振儀直接測(cè)量振動(dòng)臺(tái)的振幅，再和被標(biāo)定的拾振器的輸出比較，以確定被校準(zhǔn)拾振量振動(dòng)臺(tái)的振幅，再和被標(biāo)定的拾振器的輸出比較，以確定被校準(zhǔn)拾振器的靈敏度，這便是用激光干涉儀的絕對(duì)校準(zhǔn)法，其校準(zhǔn)誤差是器的靈敏度，這便是用激光干涉儀的絕對(duì)校準(zhǔn)法，其校準(zhǔn)誤差是0.51。此法同時(shí)也可測(cè)量拾振器的頻率響應(yīng)。此法同時(shí)也可測(cè)量拾振器的頻率響應(yīng)。1校準(zhǔn)輸出校準(zhǔn)輸出干涉儀的工作臺(tái)臺(tái)體移動(dòng)干涉儀的工作臺(tái)臺(tái)體移動(dòng)/2(氖激光波長(zhǎng)氖激光波長(zhǎng)=0.6328m)，光程，光程差變化一個(gè)波長(zhǎng)差變化一個(gè)波長(zhǎng)，干涉條紋移動(dòng)一條。所以根據(jù)移動(dòng)條紋的，干涉條紋移動(dòng)一條。所以根據(jù)移動(dòng)條紋的計(jì)數(shù)可以測(cè)出臺(tái)面振幅。再根據(jù)實(shí)測(cè)的頻率計(jì)數(shù)可以測(cè)出臺(tái)面振幅。再根據(jù)實(shí)測(cè)的頻率可以算出傳感器所經(jīng)受的速度或加速度?？梢运愠鰝鞲衅魉?jīng)受的速度或加速度。48第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試2、相對(duì)法、相對(duì)法背靠背比較標(biāo)定法背靠背比較標(biāo)定法電荷放大器電荷放大器毫伏表毫伏表頻率計(jì)頻率計(jì)被校準(zhǔn)傳感器被校準(zhǔn)傳感器電荷放大器電荷放大器毫伏表毫伏表參考傳感器參考傳感器激振臺(tái)此法又稱為背靠背比較校準(zhǔn)法。將待校準(zhǔn)的傳感器和經(jīng)過國(guó)家計(jì)量等部門此法又稱為背靠背比較校準(zhǔn)法。將待校準(zhǔn)的傳感器和經(jīng)過國(guó)家計(jì)量等部門嚴(yán)格校準(zhǔn)過的傳感器背靠背地嚴(yán)格校準(zhǔn)過的傳感器背靠背地(或仔細(xì)地并排地或仔細(xì)地并排地)安裝在振動(dòng)臺(tái)上承受相同安裝在振動(dòng)臺(tái)上承受相同的振動(dòng)。將兩個(gè)傳感器的輸出進(jìn)行比較，就可以計(jì)算出在該頻率點(diǎn)被校準(zhǔn)的振動(dòng)。將兩個(gè)傳感器的輸出進(jìn)行比較，就可以計(jì)算出在該頻率點(diǎn)被校準(zhǔn)傳感器的靈敏度。這時(shí)，嚴(yán)格校準(zhǔn)過的傳感器起著傳感器的靈敏度。這時(shí)，嚴(yán)格校準(zhǔn)過的傳感器起著“振動(dòng)校準(zhǔn)傳遞振動(dòng)校準(zhǔn)傳遞”的作的作用。通常稱為參考傳感器其中用。通常稱為參考傳感器其中ua、ur分別為被校準(zhǔn)傳感器和參考傳感器的分別為被校準(zhǔn)傳感器和參考傳感器的輸出。輸出。uaur被校準(zhǔn)傳感器的被校準(zhǔn)傳感器的靈敏度：靈敏度：49第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)傳感器應(yīng)定期校準(zhǔn)。任何外界干擾，包括地基的振動(dòng)傳感器應(yīng)定期校準(zhǔn)。任何外界干擾，包括地基的振動(dòng)，都會(huì)影響校準(zhǔn)工作，帶來(lái)誤差。振動(dòng)，都會(huì)影響校準(zhǔn)工作，帶來(lái)誤差。故高精確度的校準(zhǔn)工作應(yīng)在隔振的基座上進(jìn)行。對(duì)于故高精確度的校準(zhǔn)工作應(yīng)在隔振的基座上進(jìn)行。對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說，這是一件很難辦到的事。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說，這是一件很難辦到的事。而實(shí)際的校準(zhǔn)工作卻又要求在模擬現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境而實(shí)際的校準(zhǔn)工作卻又要求在模擬現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境(溫度、溫度、濕度、電磁干擾濕度、電磁干擾)下進(jìn)行。下進(jìn)行?？紤]到工業(yè)中用于振動(dòng)工況監(jiān)測(cè)的傳感器首先追求的考慮到工業(yè)中用于振動(dòng)工況監(jiān)測(cè)的傳感器首先追求的是其可靠性，而不是很高的精確度等級(jí)。是其可靠性，而不是很高的精確度等級(jí)。所以一個(gè)可行的辦法是測(cè)量振動(dòng)臺(tái)基座的絕對(duì)振動(dòng)，所以一個(gè)可行的辦法是測(cè)量振動(dòng)臺(tái)基座的絕對(duì)振動(dòng)，同時(shí)再測(cè)量臺(tái)面對(duì)基座的相對(duì)振動(dòng)。同時(shí)再測(cè)量臺(tái)面對(duì)基座的相對(duì)振動(dòng)。經(jīng)過信號(hào)疊加處理獲得臺(tái)面的絕對(duì)振動(dòng)值，也就是傳經(jīng)過信號(hào)疊加處理獲得臺(tái)面的絕對(duì)振動(dòng)值，也就是傳感器的振動(dòng)輸入值。感器的振動(dòng)輸入值。50第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試頻率響應(yīng)函數(shù)測(cè)量系統(tǒng)激振器功放信號(hào)發(fā)生器動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀電荷放大器加速度計(jì)柔性桿力傳感器被測(cè)試件顯示設(shè)備*7.5 7.5 激振試驗(yàn)設(shè)備及振動(dòng)信號(hào)簡(jiǎn)介激振試驗(yàn)設(shè)備及振動(dòng)信號(hào)簡(jiǎn)介一、激振臺(tái)一、激振臺(tái)51第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試7.5 7.5 激振試驗(yàn)設(shè)備及振動(dòng)信號(hào)簡(jiǎn)介激振試驗(yàn)設(shè)備及振動(dòng)信號(hào)簡(jiǎn)介l對(duì)激振設(shè)備要求對(duì)激振設(shè)備要求v 為被測(cè)系統(tǒng)提供輸入為被測(cè)系統(tǒng)提供輸入能量，使之發(fā)生振動(dòng)。能量，使之發(fā)生振動(dòng)。v 交變力交變力 要求的頻率范圍；要求的頻率范圍；波形良好；波形良好；幅值足夠和穩(wěn)定幅值足夠和穩(wěn)定激激振振設(shè)設(shè)備備v 振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)臺(tái)v 激振器激振器v 力錘力錘52第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試一、激振設(shè)備一、激振設(shè)備 （1 1）振動(dòng)臺(tái)）振動(dòng)臺(tái)機(jī)械振動(dòng)臺(tái)機(jī)械振動(dòng)臺(tái)電磁式振動(dòng)臺(tái)電磁式振動(dòng)臺(tái)53第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試電電液伺服振動(dòng)臺(tái)液伺服振動(dòng)臺(tái)54第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試（2 2）激振器）激振器電磁式激振器電磁式激振器電動(dòng)式激振器電動(dòng)式激振器55第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試2）電磁式激振器）電磁式激振器電磁激振器是非接觸式的，可以用電磁激振器是非接觸式的，可以用于對(duì)旋轉(zhuǎn)著的對(duì)象進(jìn)行激振，其頻于對(duì)旋轉(zhuǎn)著的對(duì)象進(jìn)行激振，其頻率上限約為率上限約為500800Hz。電磁式激振器電磁式激振器不動(dòng)部分不動(dòng)部分為為U型或型或E型電型電磁鐵，在磁鐵上繞有直流和磁鐵，在磁鐵上繞有直流和交流線圈，交流線圈，可動(dòng)部分可動(dòng)部分分為分為導(dǎo)導(dǎo)磁材料制成的試件磁材料制成的試件和和支撐彈支撐彈簧或機(jī)床上的導(dǎo)磁的工件簧或機(jī)床上的導(dǎo)磁的工件。激振器工作時(shí)，激振器工作時(shí)，電磁鐵電磁鐵與試件組成閉合的磁回路與試件組成閉合的磁回路，氣隙中的交變磁場(chǎng)使試件承氣隙中的交變磁場(chǎng)使試件承受交變的電磁力受交變的電磁力，從而激起，從而激起試件振動(dòng)。試件振動(dòng)。電磁激振器的電磁激振器的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)是進(jìn)行行非接觸激振非接觸激振，對(duì)試件無(wú)附，對(duì)試件無(wú)附加質(zhì)量影響。此外，它的激加質(zhì)量影響。此外，它的激振力大，工作頻率范圍寬，振力大，工作頻率范圍寬，適用于對(duì)機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)激振。適用于對(duì)機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)激振。缺缺點(diǎn)點(diǎn)是波形失真大、振幅小。是波形失真大、振幅小。56第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試1、電動(dòng)式激振器、電動(dòng)式激振器驅(qū)動(dòng)線圈7位于磁極與鐵芯的氣隙中，并與頂桿固裝在一起，由支承彈簧支承在殼體中。當(dāng)線圈通以交變電流后，在磁場(chǎng)中受到電動(dòng)力，通過頂桿作用在試件上。在使用時(shí)，往往在頂桿與激振對(duì)象之間加一個(gè)力傳感器，以精確地測(cè)出激振力F(t)電動(dòng)式激振器電動(dòng)式激振器57第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試激振器是由通入線圈中的交變電流產(chǎn)生交變激振器是由通入線圈中的交變電流產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，而被測(cè)對(duì)象作為銜鐵，磁場(chǎng)，而被測(cè)對(duì)象作為銜鐵，在交變磁場(chǎng)作用在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生振動(dòng)下產(chǎn)生振動(dòng)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(huì)是只會(huì)是吸力，而無(wú)斥力，為了形成往復(fù)的正弦激勵(lì)，吸力，而無(wú)斥力，為了形成往復(fù)的正弦激勵(lì)，應(yīng)該在其間施加一恒定的吸力應(yīng)該在其間施加一恒定的吸力F0，然后才能疊，然后才能疊加上一個(gè)交變的諧波力加上一個(gè)交變的諧波力F(t)，如圖所示，即，如圖所示，即:為此，通入線圈中的電流I(t)也應(yīng)該由直流與交流兩部分組成，即:58第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試 由由錘體、手柄和可以調(diào)換的錘體、手柄和可以調(diào)換的錘頭和配重錘頭和配重組成，錘體和錘頭組成，錘體和錘頭之間裝有一個(gè)力傳感器，以測(cè)之間裝有一個(gè)力傳感器，以測(cè)量被測(cè)系統(tǒng)所受錘擊力的大小。量被測(cè)系統(tǒng)所受錘擊力的大小。錘擊力大小錘擊力大小由錘擊質(zhì)量和由錘擊質(zhì)量和錘擊被測(cè)系統(tǒng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度決錘擊被測(cè)系統(tǒng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度決定的定的。激勵(lì)的頻率范圍激勵(lì)的頻率范圍由接觸表由接觸表面剛度決定，錘頭材料越硬則面剛度決定，錘頭材料越硬則脈沖的持續(xù)時(shí)間越短，上限頻脈沖的持續(xù)時(shí)間越短，上限頻率率fe越高。越高。力錘力錘（3 3）脈沖錘擊激勵(lì)）脈沖錘擊激勵(lì)59第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試（3 3）脈沖錘擊激勵(lì)）脈沖錘擊激勵(lì) 脈沖錘對(duì)被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行敲擊，給系統(tǒng)施加一個(gè)脈沖力，脈沖錘對(duì)被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行敲擊，給系統(tǒng)施加一個(gè)脈沖力，使之發(fā)生振動(dòng)。由于錘擊力脈沖在一定頻率范圍內(nèi)具有平坦使之發(fā)生振動(dòng)。由于錘擊力脈沖在一定頻率范圍內(nèi)具有平坦的頻譜曲線，所以它是一種寬頻帶的快速激勵(lì)方法。的頻譜曲線，所以它是一種寬頻帶的快速激勵(lì)方法。敲擊力及其頻譜60第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試二、常用激振信號(hào)二、常用激振信號(hào) 1 1、穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)方法、穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)方法激激勵(lì)勵(lì)信信號(hào)號(hào)是是一一個(gè)個(gè)具具有有穩(wěn)穩(wěn)定定幅幅值值和和頻頻率率的的正正弦弦信信號(hào)號(hào)，測(cè)測(cè)出出激激勵(lì)勵(lì)大大小?。ぜふ裾窳αΥ蟠笮⌒。┖秃晚戫憫?yīng)應(yīng)大大小小，便便可可求求出出系系統(tǒng)統(tǒng)在在該該頻頻率點(diǎn)處的頻率響應(yīng)的大小。率點(diǎn)處的頻率響應(yīng)的大小。激激勵(lì)勵(lì)系系統(tǒng)統(tǒng)一一般般由由正正弦弦信信號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)生生器器、功功率率放放大大器器（恒恒流流輸輸出）和激振器組成；出）和激振器組成；測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)由跟蹤濾波器、峰值電壓表和相位計(jì)組成。由跟蹤濾波器、峰值電壓表和相位計(jì)組成。61第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試2 2、瞬態(tài)激勵(lì)、瞬態(tài)激勵(lì)p激激勵(lì)勵(lì)信信號(hào)號(hào)是是一一種種瞬瞬態(tài)態(tài)信信號(hào)號(hào)，它它屬屬于于一一種種寬寬頻頻帶帶激激勵(lì)勵(lì)，即即一一次次同同時(shí)時(shí)給給系系統(tǒng)統(tǒng)提提供供頻頻帶帶內(nèi)內(nèi)各各個(gè)個(gè)頻頻率率成成份份的的能能量量，使系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)使系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)。p一種一種快速測(cè)試快速測(cè)試方法。常在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。方法。常在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。p常用的瞬態(tài)激勵(lì)方法有常用的瞬態(tài)激勵(lì)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(lì)階躍松弛激勵(lì)62第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試（1 1）快速正弦掃描激勵(lì)）快速正弦掃描激勵(lì)v 正弦激勵(lì)信號(hào)在所需的頻率范圍內(nèi)作快速掃描(在數(shù)秒鐘內(nèi)完成)，激振信號(hào)頻率在掃激振信號(hào)頻率在掃描周期描周期T T內(nèi)成線性增加，而幅內(nèi)成線性增加，而幅值保持恒定值保持恒定。v 掃描信號(hào)的頻譜曲線幾乎幾乎是一根平坦的曲線是一根平坦的曲線，從而能達(dá)到寬頻帶激勵(lì)的目的?？焖僬覓呙栊盘?hào)及其頻譜快速正弦掃描信號(hào)及其頻譜63第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試（2 2）階躍松馳激勵(lì)）階躍松馳激勵(lì) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：由于階躍函數(shù)的導(dǎo)數(shù)是脈沖函數(shù)，階躍函數(shù)由于階躍函數(shù)的導(dǎo)數(shù)是脈沖函數(shù)，階躍函數(shù)引起的響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)是脈沖響應(yīng)函數(shù)，所以這種方法引起的響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)是脈沖響應(yīng)函數(shù)，所以這種方法也是也是一種寬頻帶激勵(lì)一種寬頻帶激勵(lì)方法。方法。實(shí)現(xiàn)：實(shí)現(xiàn)：在實(shí)際應(yīng)用中，常常是用一根剛度很大質(zhì)量在實(shí)際應(yīng)用中，常常是用一根剛度很大質(zhì)量很輕的張力弦通過力傳感器對(duì)系統(tǒng)預(yù)加載，然后突很輕的張力弦通過力傳感器對(duì)系統(tǒng)預(yù)加載，然后突然切斷張力弦。然切斷張力弦。64第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試3 3、隨機(jī)激勵(lì)、隨機(jī)激勵(lì) （1 1）白噪聲激勵(lì)）白噪聲激勵(lì) 理想的純隨機(jī)信號(hào)是具有高斯分布的白噪聲，它在整個(gè)理想的純隨機(jī)信號(hào)是具有高斯分布的白噪聲，它在整個(gè)時(shí)間歷程上是隨機(jī)的，不具有周期性，在頻率域上它是一時(shí)間歷程上是隨機(jī)的，不具有周期性，在頻率域上它是一條幾乎平坦的直線。條幾乎平坦的直線。實(shí)際白噪聲的自譜65第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試（2）偽隨機(jī)激勵(lì)）偽隨機(jī)激勵(lì)v偽隨機(jī)信號(hào)是一種有偽隨機(jī)信號(hào)是一種有周期性周期性的隨機(jī)信號(hào)，它的隨機(jī)信號(hào)，它在一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)是在一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)是純隨機(jī)的，但各個(gè)周期純隨機(jī)的，但各個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)是完全相同的。內(nèi)的信號(hào)是完全相同的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于試這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于試驗(yàn)的可重復(fù)性。驗(yàn)的可重復(fù)性。v將白噪聲在將白噪聲在T內(nèi)截?cái)?，?nèi)截?cái)?，然后按周期然后按周期T反復(fù)重復(fù)，反復(fù)重復(fù)，即形成偽隨機(jī)信號(hào)即形成偽隨機(jī)信號(hào)66第第7章章振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試作業(yè)：P2117-1，7-3