机械振动检测ppt课件.ppt
第5章 机械振动检测,5.1 机械振动检测概述 5.1.1 机械振动的初步认识 5.1.2 机械振动检测方法5.2 单自由度受迫振动 5.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动 5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动5.3 测振常用的传感器简介,机械振动是生活中常见的运动形式,上下跳动的皮球,小鸟飞离后颤动的树枝,被手拨动的弹簧片,第5章 机械振动检测,印尼9.0地震波及南亚,海啸预警,第5章 机械振动检测,振动压路机,第5章 机械振动检测,名称 波 形 频 谱 名称 波 形 频 谱,各种振动的频谱图,5.1.1 机械振动的初步认识,5.1.1 机械振动的初步认识,简谐振动,物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动叫做简谐振动。简谐振动是最简单、最基本的运动。对于一个线性振动系统来说，振动信号可用谱分析技术化作许多谐振动的叠加。,振动微分方程为:,5.1.1 机械振动的初步认识,?,构成机械振动的要素,惯 性 M,恢复性K,阻 尼 C,惯性就是能使系统当前运动持续下去的性质,恢复性就是能使系统位置恢复到平衡状态的性质。通常由恢复力产生。恢复力是影响振动的最主要的因素。我们把振动物体离开平衡位置所受到的指向平衡位置的力叫做恢复力,阻尼就是能使系统能量消耗掉的性质,5.1.1 机械振动的初步认识,无阻尼简谐振动,位 移,速 度,加速度,5.1.2 机械振动检测方法,对振动进行测量，有时只需测出被测对象某些点的位移或速度、加速度和振动频率。有时则需要对所测的信号作进一步的分析和处理，如谱分析、相关分析等，进而确定对象的固有频率、阻尼比、刚度、振型等振动参数。求出被测对象的频率响应特性，或寻找振源，并为采取有效对策提供依据。,海啸预警,5.1.2 机械振动检测方法,5.1.2 机械振动检测方法,光杠杆法,在大多数的情况下，机械振动是有害的。振动常常破坏机械的正常工作，振动的动载荷使机械加快失效，降低机械设备的使用寿命甚至导致损坏造成事故。振动也有可以被利用的一方面，如运输、夯实、捣固、清洗、脱水、时效等。,对设备或结构施加某种激励，使其产生振动，然后测量其振动；此类振动的目的是研究设备或结构的力学动态特性。,现场测量设备和结构所存在的振动特性,信号的时域分析和频域分析,5.1.2 机械振动检测方法,5.1.2 机械振动检测方法,振动测量系统的一般组成框图,5.2 单自由度受迫振动,系统仅受到初始条件(初始位移、初始速度)的激励而引起的振动称为自由振动，系统在持续的外作用力激励下的振动称为受迫振动。在简化模型中，振动体的位置或形状只需用一个独立坐标来描述的系统称为单自由度系统。,测试工作中的许多工程问题，往往可以用弹簧-阻尼器-质量块构成的单自由度模型来描述 。但是在不同的场合下所处理的输入、输出量往往是不同的，从而其频率响应函数及幅频、相频特性也不同,5.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动,假定：c为粘性阻尼系数，k为弹性刚度，激振力f(t)为系统的输入，振动位移z为系统的输出。该单自由度系统的受迫振动的运动方程式为：,该系统的频率响应函数、幅频特性和相频特性分别为：,其中：固有频率：,5.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动,阻尼比：,5.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动,质量块上的力引起的受迫振动的幅频和相频特性曲线,；,5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动,由系统基础运动引起的受迫振动,5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动,设基础的绝对位移Z1，质量块m的绝对位移为Z0，分析如图自由体上所受的力可得 :,如果考察质量块m对基础的相对运动， 则可改写成 ：,5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动,设载体的运动为简谐运动：,上式变为:,考虑如下几种情形：,5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动,位移输入,位移计应工作在过谐振区，其固有频率越低越好。当阻尼比取值在0.60.8范围内时，幅频特性曲线有最宽广而平坦的曲线段，此时，相频特性曲线在很宽的范围内也几乎是直线。,5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动,速度输入,速度计应工作在谐振区附近，在选用速度计测量振动速度的响应时，往往使其在很大的过阻尼状态下工作。,5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动,加速度输入,加速度计应工作在亚谐振区，其固有频率越高越好。当阻尼比取值在0.60.8范围内时，幅频特性曲线有最宽广而平坦的曲线段，此时，相频特性曲线在很宽的范围内也几乎是直线,5.3 测振常用的传感器简介,测振传感器选择应注意下列几个问题,直接测量参数的选择。应力图使最重要的参数以最直接、最合理的方式测得；如考察惯性力可能导致的破坏或故障时，宜作加速度测量，考察振动环境时，宜作振动速度测量，要监测机间的位置变化时，宜选用位移的测量。,5.3 测振常用的传感器简介,压电式加速度传感器的安装方法及幅频特性曲线,5.3 测振常用的传感器简介,5.3 测振常用的传感器简介,一种便携式脉冲激励力锤,5.3 测振常用的传感器简介,电容式MEMS加速度计,2.11 MEMS传感器,微机械陀螺仪（MEMS Gyroscope）利用科里奥利力（旋转物体在有径向运动时所受到的切向力）测量运动物体的角速率。,2.11 MEMS传感器,ADIS16360/ADIS16365 iSensor 器件均为完整的惯性系统，内置一个三轴陀螺仪和一个三轴加速度计。各传感器器件均集业界领先的iMEMS 技术与优化动态性能的信号调理功能于一体。,ADIS16365/PCBZ是一款“分线板”产品，提供1个ADIS16365BMLZ和1个接口PCB，可简化系统设计和评估早期阶段的“原型制作”过程。,The End,五、振动信号采集系统,控制台示意图,六、频响检测分析,1、频响分析的系统构成 频响分析系统的硬件包括压电式加速度传感器、JZ-2A标准振动平台、PT-52073信号发生器、GF-10功率放大器，电荷放大器、多通道高速采集卡，软件部分包括信号采集程序和信号处理程序。通过标准信号发生器输出正弦信号，通过功率放大器放大，推动振动台振动，即振动台按照给定的标准频率、加速度值进行振动，振动信号通过压电式加速度传感器检测送至电荷放大器，将电荷量转换成模拟电压量，然后通过多通道高速采集卡将模拟信号转换为数字信号传输给计算机，最后通过计算机采集与处理程序实现信号的处理与显示，完成对压电式加速度传感器的频率响应分析。检测系统如图所示。,六、频响检测分析,（2）对传感器釆用不同螺钉的安装方式的频率响应进行检测分析。 图3为PCB357B21-31904传感器的频率响应曲线。其中1号频率响应曲线为PCB传感器采用出厂配置螈钉安装连接方式，2号频率响应曲线为PCB传感器未采用出厂配置螺钉安装连接方式。,
