1、,10.5 振动检测方法及实例,10.5.1 振幅的测量方法 (1)读数显微镜法,1-振动台； 2-支架； 3-显微镜； 4-目标； 5-振动体,读数显微镜测幅装置示意图,简 介,读数显微镜的目标刻划与测量,以测量出振动体的位移峰值。读数显微镜可以测量的振幅范围，主要是由读数显微镜的放大倍数来确定。常用的有0.5m 1mm；1m 1mm；50m 50mm等几种类型。,测量时，读数显微镜必须严格固定在不动的支架上。在振动体上安装一个能被照亮的目标，在此目标上划一细痕，或粘上一个贴有人造彩色蛛丝的微小反射镜，也可贴上一小块金刚砂纸，在灯光照射下，反射光通过读数显微镜，就可,10.5 振动检测方法及
2、实例,简 介,(2)电测法,CD-1型磁电式速度传感器的输出电势正比于被测振动体的振动速度，而且能提供比较大的测量功率。因此，针对配用磁电式速度传感器的GZ型测振仪就不用设置阻抗变换器。使用积分网络即可测得振动体的位移；使用微分网络则可测得振动体的加速度。,10.5 振动检测方法及实例,简 介,10.5.2 振动频率的测量方法 （1）比较法李萨如图形法,李萨如图形法振动测量频率的框图,10.5 振动检测方法及实例,简 介,!,根据屏幕显示椭圆的形状来确定被测体频率。,录波比较法,录波比较法测量频率的测量系统框图,把被测振动信号和时标信号（信号发生器提供一个等间距的脉冲信号，称为时标信号）一起输
3、入到记录和分析仪器（如计算机中的数据采集卡）的两路，再对该两路信号的周期（周期的倒数是频率）进行比较，从而确定被测信号的频率。,10.5 振动检测方法及实例,简 介,见图10-32,!,(2)直读法直读仪器有两种：指针式频率计和数字式频率计。 原理：用传感器将振动信号转变成交变的电压信号，再将这一电压信号输入到频率计，便可测出其频率。,直读法测频系统框图,10.5 振动检测方法及实例,简 介,10.5.3 同频简谐振动相位差的测量方法,测量同频简谐振动相位差的方法：线性扫描法、椭圆法、利用相位计直接测量法（相位计法） 等。目前通用的相位计有指针式和数字式两种。,10.5 振动检测方法及实例,简
4、 介,用相位计测相位差的测量系统框图,10.5 振动检测方法及实例,简 介,此时，在相位计上显示出一个相位角数值，这就是 通道信号超前 通道信号的相位角。如果振动信号是由几个频率叠加而成时，就必须作滤波处理后再进行相位测量。,测量时，必须采用两个相同型号的压电式加速度计和阻抗变换器，并用同一台测振仪的两路来放大信号，最后将测振仪输出的两个信号分别接到相位计的 和 通道。,10.5.4 机械系统固有频率的测量方法,(1)固有频率和共振频率的定义无阻尼单自由度振动系统 其运动方程为有阻尼单自由度振动系统 其运动方程为有阻尼单自由度受迫振动（激振力为 ），其稳态运动方程为：,10.5 振动检测方法及
5、实例,简 介,稳态振动速度 稳态振动加速度 位移幅值可以推断， 在它的极值时取得最大值，则可求 的极值。 于是解此式得,10.5 振动检测方法及实例,简 介,同理得，速度幅值的极值条件 加速度幅值的极值条件,共振：指当激振频率达到某一频率时，振动的幅值达到最大的现象。 振动的位移幅值、速度幅值和加速度幅值其各自达到极值（对单自由度系统来说，这里的极值就是最大值）时的频率是互不相同的，只有“速度共振频率”等于无阻尼固有频率。由此可见，在简谐激振力激振的条件下，可以有三种“共振”频率，分别称之为“位移共振频率”、“速度共振频率”、“加速度共振频率”。但是，在小阻尼情况下，上述四种频率相差极小。,1
6、0.5 振动检测方法及实例,简 介,(2) “速度共振”相位判别法,“速度共振”相位判别法测量系统框图,10.5 振动检测方法及实例,简 介,根据图像来判别共振的方法可分以下两种情况：磁电式速度传感器判别共振示波器的 轴与 轴上的信号分别为：示波器上显示图像变化过程 如右图所示。,10.5 振动检测方法及实例,简 介,共振时是 一条直线,激振信号,磁电速度传感器拾振、测振仪放大信号,示波器的 轴与 轴上的信号分别为：示波器上显示图像变化过程 如右图所示。,压电式加速度传感器判别共振,10.5 振动检测方法及实例,简 介,共振时是 一正椭圆,激振信号,压电加速度传感器拾振、电荷放大器放大信号,1
7、0.5.5 阻尼的测量方法,系统的阻尼是很难直接测量的，人们往往是通过测量衰减系数再来推算阻尼。(1)用有阻尼自由振动波形图来测量衰减系数,有阻尼自由振动波形图,10.5 振动检测方法及实例,简 介,由波形可知其对数衰减比 为,衰减振动周期,振动波形图上量得 、 、 三值，即可算出衰减系数比 若令 ，则当阻尼比 较小时,10.5 振动检测方法及实例,简 介,单自由度直线振动系统，阻力系数为：有阻尼单自由度扭振系统，阻力系数为 扭振系统对转轴的转动惯量,10.5 振动检测方法及实例,简 介,所谓振型就是振动时，系统中各质点的振幅比。 如简支梁：其振动位移表达式为：,10.5.6 振型的测量方法,
8、简支梁与悬臂方板的振型图,10.5 振动检测方法及实例,振 型,下面介绍两种测量（或寻找）节点、节线的方法。 (1)细砂颗粒跳动法这种方法只能找到处于水平面上的节线，故适用于板类被 测振动体的振型测定。,10.5 振动检测方法及实例,即将振动体激振，使其达到某阶共振， 在物体表面撒上细砂粒，只要振动加速度超过重力加速度 g ， 表面上的砂粒就会跳动，集中移动到节线附近。 从而显示出节线的位置和形状来。,(2)示波器测量法,用示波器测振型节点的测量系统框图,10.5 振动检测方法及实例,测量原理节点（节线）上的位移、速度始终为零，节线两边的位移、速度、加速度必反相。当激振力的频率等于梁的某一阶固
9、有频率时，梁便以该阶（主）振型振动。,信号发生器产生的同一频率信号输入示波器的 轴， 将加速度传感器拾振信号通过测振仪输入到示波器的 轴， 此时示波器的屏幕上出现椭圆图象。 当传感器放在梁上不同位置时，示波器的椭圆图象将发生变化， 如图所示。,10.5 振动检测方法及实例,用示波器测振型节点的测量系统框图,积分成速度信号,当传感器放在节点上时，椭圆变成了轴上的一条横线， 当传感器放在节点左侧或右侧时，椭圆长轴的方位发生变化。 根据上述现象，只要将传感器在梁的长度方向逐点移动， 便可找到节点的位置。,图像随位置变化图形,10.5 振动检测方法及实例,10.5.7 振动检测实例,(1)轴的径向振动
10、测量,探头安装示意图,在每个测点应安装两个传感器探头，两个探头分别安装在轴承两边的同一平面上，相隔90（5）。通常将两个探头分别安装在垂直中心线每一侧45，定义为探头（水平方向）和探头（垂直方向）。通常从原动机端看， 探头应该在垂直中心线的右侧， 探头应该在垂直中心线的左侧。,10.5 振动检测方法及实例,简 介,系统结构示意图,10.5 振动检测方法及实例,简 介,(2)小轿车乘坐舒适性试验 原理：小轿车乘坐舒适性试验是通过液压激振台给汽车一个模拟道路状况(也称道路谱)的激励信号，使汽车处于道路行驶状态。汽车驾驶座椅处的振动加速度可以通过一个加速度传感器来拾取，该信号经信号处理电路和振动分析
11、仪的分析，就可以得到汽车的振动量值与道路谱的关系，为研究汽车乘坐的舒适性提供参考数据。,10.5 振动检测方法及实例,简 介,小轿车乘坐舒适性试验的原理图,10.5 振动检测方法及实例,简 介,(3)用脉冲激励法测立式钻床振型 脉冲激励法简单方便，所用设备少,实验时间短，频响宽，并具有一定的精度。另外脉冲激励法对被测试件不施加刚度及质量约束，还便于从不同方向进行激励。,脉冲激励法测试系统框图,1立式钻床； 2冲击锤； 3加速度传感器； 4电荷放大器； 5分析仪； 6绘图仪,10.5 振动检测方法及实例,简 介,立式钻床固有振型,细实线表示未振动时钻床立柱的中心线。 10.3Hz是整机摇晃振型;
12、 14.6Hz相当于立柱下端固定，另一端自由的一阶弯曲振动；,49.5Hz同样状态下的二阶弯曲振动；70Hz和176Hz是主轴箱中点为节点时的振型， 70Hz为一阶，176Hz是二阶、259Hz是更高的振型。,10.5 振动检测方法及实例,简 介,(4)环境振动测量分析 火车驶过时引起的地表面振动，对两旁建筑的影响，可用压电加速度传感器进行测量。,火车引起地表振动的监测点分布图,10.5 振动检测方法及实例,简 介,a火车环境垂直振动频谱，测点路基 b垂向振动；测点三楼 c水平振动；测点路基 d水平振动；测点二楼,火车振动频谱图,10.5 振动检测方法及实例,简 介,(5)车辆的振动测试与分析
13、,传感器布置 1、2、3、4、5-应变式加速度计,10.5 振动检测方法及实例,简 介,10.5 振动检测方法及实例,简 介,由图可知，座椅振动的频率范围主要在3Hz以下。,10.5 振动检测方法及实例,简 介,凝聚函数图,表示右后轮与座椅振动之间的关系,右后轮与座椅的振动之间的凝聚函数 的值都在0.2左右。说明座椅的振动主要不是右后轮引起的，左后轮振动对座椅振动影响也很小，其凝聚函数图未再画出。,10.5 振动检测方法及实例,简 介,表示左前轮与座椅振动之间的关系,左前轮与座椅的振动之间的凝聚函数值 在(0.2 1.3Hz)的频率范围内较大，达到0.7以上，可见在这个频率范围内左前轮处振动对座椅振动影响较大。,10.5 振动检测方法及实例,简 介,凝聚函数图,表示右前轮与座椅振动之间的关系,右前轮与座椅的振动之间的凝聚函数值 在(0 1.1Hz)和(1.6 2.2Hz)的频率范围内达到0.7以上，在这两个频率范围内右前轮处振动对座椅振动影响较大。,10.5 振动检测方法及实例,简 介,(6)大型发电机组的振动监测,汽轮发电机组工况监测系统示意图,10.5 振动检测方法及实例,简 介,32 #,作业：10-3、5、8、9,
