【正文】 的時(shí)間內(nèi)存在 隨機(jī)振動(dòng) 振動(dòng)量不是時(shí)間的確定函數(shù)，只能用概率統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)研究 2. 振動(dòng)測(cè)試的基本參數(shù) ?振動(dòng)三要素 ?幅值 ?頻率 ?相位 ?簡(jiǎn)諧振動(dòng) y(t)=Asin(ωt+φ) ?合理選擇測(cè)量參數(shù) 單自由度線性系統(tǒng) 是最基本的振動(dòng)模型，它僅用一個(gè)位移坐標(biāo)（即一個(gè)自由度）來(lái)描述系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，因此系統(tǒng)可由 質(zhì)量塊、彈簧和阻尼器 組成。 為正確理解和掌握振動(dòng)測(cè)試傳感器的工作原理，討論單自由度系統(tǒng)在兩種不同激勵(lì)下的響應(yīng)。 ⑴ 質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的受迫振動(dòng) 如圖 551所示 質(zhì)量塊 m的運(yùn)動(dòng)微分方程為： )()()()(22tftkxdt tdxcdt txdm ???頻率響應(yīng) H(ω)為： ? ?)(2])(1[/122nnjkH?????? ???幅頻特性 A(ω)和相頻特性 φ(ω)分別為： 222 )2(])(1[/1)(nnkA?????????])/(1 /2a r c t a n [)( 2nn??????????通常把振動(dòng)幅頻特性曲線 A(ω)上幅值最大處的頻率 ωr稱為位移共振頻率，可求得位移共振頻率： 221 ??? ??nr ⑵ 由基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的受迫振動(dòng) 慣性式拾振器的力學(xué)模型如圖 552 質(zhì)量塊 m的運(yùn)動(dòng)方程為： 0)()(22????? zxkdt zxdcdt xdm令 y(t)=x(t)z(t)，為質(zhì)量塊 m 對(duì)基礎(chǔ)的相對(duì)位移，則 2222dtzdmkydtdycdtydm ????系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù) H(ω)、幅頻特性 A(ω)、相頻特性 φ(ω)分別為： ? ?)(2)(1)/(22nnnjH???????????2222)2(])(1[)/()(nnnA???????????])/(1 /2a r c t a n [)( 2nn?????????? 基礎(chǔ)激振時(shí)質(zhì)量塊相對(duì)基礎(chǔ)位移的幅頻和相頻特性曲線如圖 553 4. 機(jī)械阻抗的概念 機(jī)械阻抗是在機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析中被廣泛應(yīng)用的一種理論分析與試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的動(dòng)態(tài)分析方法。 機(jī)械阻抗與機(jī)械導(dǎo)納的一般定義為： 機(jī)械阻抗)()(RF響應(yīng)激勵(lì) （ Z） = 機(jī)械導(dǎo)納 )( )( RF激勵(lì)響應(yīng) Z1 (M) = = 1. 振動(dòng)測(cè)量方法 名稱 原理 優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用 電測(cè)法 將被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)量轉(zhuǎn)換成電量 ， 然后用電量測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)量 靈敏度高 ， 頻率范圍及動(dòng)態(tài) 、 線性范圍寬 ， 便于分析和遙測(cè) ， 但易受電磁場(chǎng)干擾 。 是目前最廣泛采用的方法 機(jī)械法 利用杠桿原理將振動(dòng)量放大后直接記錄下來(lái) 抗干擾能力強(qiáng) ， 頻率范圍及動(dòng)態(tài) 、線性范圍窄 、 測(cè)試時(shí)會(huì)給工件加上一定的負(fù)荷 ， 影響測(cè)試結(jié)果 ， 用于低頻大振幅振動(dòng)及扭振的測(cè)量 光學(xué)法 利用光杠桿原理 、 讀數(shù)顯微鏡 、 光波干涉原理 ，激光多普勒效應(yīng)等進(jìn)行測(cè)量 不受電磁場(chǎng)干擾 ， 測(cè)量精度高 ， 適于對(duì)質(zhì)量小及不易安裝傳感器的試件作非接觸測(cè)量 。 在精密測(cè)量和傳感器 、 測(cè)振儀標(biāo)定中用得較多 2. 電測(cè)法振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng) 電測(cè)法測(cè)振系統(tǒng)的一般組成框圖如圖 554所示 3. 測(cè)振傳感器 ⑴ 測(cè)振傳感器的類型 拾振器按振動(dòng)測(cè)量方法的 力學(xué)原理 可分為慣性式 (絕對(duì)式 )和相對(duì)式拾振器；按照測(cè)量時(shí)拾振器是否和被測(cè) 物體接觸 可分為接觸式和非接觸式拾振器；按 工作原理 分，則有壓電式、磁電式、電動(dòng)式、電容式、電感式、電渦流式、電阻式和光電式等等。 ⑵ 選擇測(cè)振傳感器的原則 選擇測(cè)振傳感器類型時(shí)，主要需考慮被測(cè)量的參數(shù) (位移、速度或加速度 )、測(cè)量的頻率范圍、量程及分辨率、使用環(huán)境和相移等問(wèn)題，并結(jié)合各類測(cè)振傳感器的性能特點(diǎn)綜合進(jìn)行選擇。 ?① 選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量參數(shù) ?② 選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)振傳感器類型 4. 振動(dòng)的激勵(lì) 激振就是使用激振器對(duì)試件施加某種預(yù)定要求的激振力，使試件受到按預(yù)定要求、可控的振動(dòng)，以便測(cè)定對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性參量，評(píng)定抗振能力，檢驗(yàn)產(chǎn)品性能、壽命情況以及進(jìn)行拾振器及測(cè)振系統(tǒng)的校準(zhǔn)。 ⑴ 激振方法 ?正弦激振 ?隨機(jī)激振 ?瞬態(tài)激振 ⑵ 激振器 ?電動(dòng)式 ?電磁式 ?電液式 名稱 工作原理 適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn) 永磁式電 動(dòng)激振器 裝置于永磁體磁場(chǎng)中的驅(qū)動(dòng)線圈與支承部件固聯(lián)，線圈通電產(chǎn)生電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)固聯(lián)于支承部件的試件產(chǎn)生周期性正弦波振動(dòng) 頻率范圍寬，振動(dòng)波形好，操作調(diào)節(jié)方便 勵(lì)磁式電 動(dòng)振動(dòng)臺(tái) 利用直流勵(lì)磁線圈來(lái)形成磁場(chǎng)，將置于磁場(chǎng)氣隙中的線圈與振動(dòng)臺(tái)體相連，線圈通電產(chǎn)生電動(dòng)力使振動(dòng)臺(tái)體作機(jī)械振動(dòng) 頻率范圍寬、激振力大、振動(dòng)波形好，設(shè)備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 電磁式 激振器 交變電流通至電磁鐵的激振線圈，產(chǎn)生周期性的交變吸力，作為激振力 用于非接觸激振，頻率范圍寬、設(shè)備簡(jiǎn)單，振動(dòng)波形差，激振力難控制 電液式 激振器 用小型電動(dòng)式激振器帶動(dòng)液壓伺服油閥以控制油缸，油缸驅(qū)動(dòng)臺(tái)面產(chǎn)生周期性正弦波振動(dòng) 激振力大，頻率較低，臺(tái)面負(fù)載大，易于自控和多臺(tái)激振，設(shè)備復(fù)雜 常用的激振設(shè)備 5. 振動(dòng)分析儀器 ?⑴ 測(cè)振儀 ?⑵ 頻率分析儀 ?⑶ FFT分析儀 ?⑷ 虛擬頻譜分析儀 1. 振幅的測(cè)量 峰值是從振動(dòng)波形的基線位置到波峰的距離，峰峰值是正峰值到負(fù)峰值之間的距離。 有效值 平均絕對(duì)值 峰值、有效值和平均絕對(duì)值之間的關(guān)系為 fr m s zzz 2122 ?? ?2. 諧振動(dòng)頻率的測(cè)量 ?直接法 ?比較法 將拾振器的輸出信號(hào)送到各種頻率計(jì)或頻譜分析儀直接讀出被測(cè)諧振動(dòng)的頻率。在缺少直接測(cè)量頻率儀器的條件下，可用示波器通過(guò)比較測(cè)得頻率。 比較法有錄波比較法和李沙育圖形法。錄波比較法是將被測(cè)振動(dòng)信號(hào)和時(shí)標(biāo)信號(hào)一起送入示波器或記錄儀中同時(shí)顯示，根據(jù)它們?cè)诓ㄐ螆D上的周期或頻率比，算出振動(dòng)信號(hào)的周期或頻率。李沙育圖形法則是將被測(cè)信號(hào)和由信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)頻率正弦波信號(hào)分別送到雙軸示波器的 y軸及 x軸，根據(jù)熒光屏上呈現(xiàn)出的李沙育圖形來(lái)判斷被測(cè)信號(hào)的頻率。 3. 相位角的測(cè)量 相位差角只有在頻率相同的振動(dòng)之間才有意義。測(cè)定同頻兩個(gè)振動(dòng)之間的相位差也常用直讀法和比較法。直讀法是利用各種相位計(jì)直接測(cè)定。比較法常用錄波比較法和李沙育圖形法兩種。錄波比較法利用記錄在同一坐標(biāo)紙上的被測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)之間的時(shí)間差 τ求出相位差： ?360??T?? 4. 阻尼比測(cè)量 ⑴ 振動(dòng)波形圖法 曲線的數(shù)學(xué)方程式為 )c o s ()e x p ( ??? ???? ttocz n由任意相鄰兩振幅 zi與 zi+1的比值z(mì)i /zi+1=exp(ζT?)即可求得 ζ為 式中 11lnln z zzz zz ziiii ?????? ?? ⑵ 共振法 一個(gè)單自由度有阻尼線性振動(dòng)系統(tǒng)的位移、速度和加速度的幅頻特性的共振頻率 fd、 fV、 和 fa與系統(tǒng)無(wú)阻尼振動(dòng)固有頻率 fn之間的關(guān)系分別如下： 221 ??? nd ffnv ff ? 2211??? na ff可求得 ζ： 2)/(1 2vd ff??? 2 )/(12av ff???或 ⑶ 半功率點(diǎn)法 一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的能量是與其振幅的平方成正比。系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)的能量在共振點(diǎn)前后能量為共振時(shí)能量的 1/2處的兩個(gè)頻率 f f2稱為半功率點(diǎn)頻率，則此兩半功率點(diǎn)頻率之差值與系統(tǒng)的阻尼比之間有如下關(guān)系 ： nfff212 ??? ? 振動(dòng)監(jiān)測(cè)及故障診斷 ? 查找振源及振源傳遞路徑識(shí)別 ? 海嘯預(yù)警