振动测试系统
一、振动测试概论
向异性、对中不良、润滑不良、支撑松动等 振动
机械振动大多数情况下 有害：破坏机器正常工作， 降低其性能，缩短其使用寿命，甚至机毁人亡
机械振动还伴随着产生同频率的噪声，恶化环境和劳动 条件，危害人们的健康
振动也能被利用来完成有益的工作，如运输、夯实、清 洗、粉碎、脱水等 无论是利用振动还是防止振动，都必须确定其量值。
A 2
2 d
n
d 2 f d
随机振动
时间函数不能用精确的 数学关系式来描述； 不能预测它未来任何时 刻的准确值； 对这种信号的每次观测 结果都不同，但大量地 重复试验可以看到它具 有统计规律性，因而可 用概率统计方法来描述 和研究。
随机振动时域主要特征参数
均值 均方值
振动速度
振动物体随时间按正弦或余弦规律变化的振动
周期振动时域特征参数
名称 峰值 峰峰值 平均绝对 值 有效值 幅值 x(t)的最大值 x(t)的最大值和 最小值之差 1 T x (t ) dt T 0
1 T
幅值比 1 2 0.636 0.707
T
0
x 2 (t )dt
均值
1 T
T
0
x (t ) dt
衰减过程频谱图的特征
衰减正弦
x(t ) Ae t sin 2 f d t
X( f ) 2 f d A ( j 2 f ) 2 (2 f d ) 2
Ad 2
2 d
A 2
n
A 2
衰减余弦
x(t ) Ae t cos 2 f d t
X( f ) A( j 2 f ) ( j 2 f ) 2 (2 f d ) 2
汽车发动机振动噪声测试系统方案
附件1汽车发动机振动噪声测试系统1用途及基本要求：该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量，要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等），能对试验数据进行综合分析。
该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。
系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计，同时具有很强的扩展能力，能保证将来软件和硬件同时升级。
2设备技术要求及参数2.1设备系统配置2.1.1数据采集系统一套；2.1.2数据测试分析软件一套；2.1.3传声器 2个；2.1.4加速度计 2个；2.1.5声强探头 1套；2.1.6声级校准器 1个；2.1.7笔记本电脑一台2.2数据采集、控制系统技术要求2.2.1主机箱一个；供电采用9～36V直流和 200～240V交流；2.2.2便携式采集前端，适用于实验室及现场环境；2.2.3整机消耗功率<150W；2.2.4工作环境温度：-10 C ～50C；2.2.5中文或英文WindowsXP下运行，操作主机采用笔记本电脑；2.2.6输入通道数：4个以上，其中2个200V极化电压输入通道、不少一个转速输入通道；2.2.7输入通道拥有Dyn-X技术，动态围160dB；2.2.8每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz；2.2.9系统留有扩充板插槽，根据需要可以进一步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等；2.2.10系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。
大系统可分拆成多个小系统独立运行；2.2.11采集前端的数据传输具备二种方式之一：①通过10/100M自适应以太网传输至PC；②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米以上。
使测量过程更为灵活方便，方便硬件通道和计算机系统扩展升级；2.2.12多分析功能：对同一信号可同时进行FFT和CPB分析和显示处理；对同一信号也可同时设置不同的分析带宽进行分析；2.2.13输入通道采用至少24位的A/D；2.2.14自动检测带传感器电子数据表的传感器（即插即用）2.3数据测试分析软件系统技术要求2.3.1多通道输入测量信号并行采集、处理与存储；根据需要可以进一步扩充；2.3.2多通道实时在线显示；2.3.3能测量传递函数、自功率谱、互功率谱、自相关函数、互相关函数、能测量相干函数、概率密度函数、脉冲相应函数、倒频谱、时域波形, 能进行动态信号的微积分、四则运算、编辑等；2.3.4系统具有自动报告生成功能。
东方所振动测试系统构成
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最突出优点： 2）让测试变得更简单 具有高动态范围，避免了放大器档位设置不合 适引起信号太小、信号过载的情况。
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16采集系统与24位采集系统的配置区别
多台
采用16位采集仪的测试系统
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现场试验举例
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现场试验举例
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现场试验举例
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现场试验测试
2、工频50Hz信号干扰严重 工频干扰严重是由于接地不好造成的，解决 的方法时良好接地。 良好的接地点可以是：打入地下的长钢板、 深入地下的金属框架结构、接线板地线等。 通过导线将仪器外壳和良好接地点相连。
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现场试验测试
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AD：国内外主流均为24采集仪。 通道数： 从4通道到几百通道。
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24位采集仪特点
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最突出优点： 1）测试仪器更轻巧、便携 对于测量加速度的ICP传感器和 测量桥梁、楼 房的电压输出型传感器，不在需要测试中的放大器、 滤波器。
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现场试验测试
2）应变片连线后的输出电阻偏大。标准应 该为120欧姆，如果超过太多，比如131欧姆， 动态应变仪将无法平衡。 解决方法：重新贴片或者更换测点或使用半 桥接法接入另一个没有变形的应变片。
无线遥测振动测试分析系统TST5927
索力测试分析。
内置完善的信号适调、电压放大、抗混滤波、数据采集和智能锂电池等组成的硬件系统，加上功能丰富的软件可完成数据同步采集、同步处理、实时显示、实时存盘。
内置高灵敏压阻式加速度传感器；多档满度值程控切换，最高采样频率200Hz，16位A/D转换器。
坚固绑带安装，远距离数据传送，在视距情况下，可靠传输距离约200m（大于200m可选配无线中断）。
智能管理可充电锂电池组供电；以PC机为基础，完整的硬件和软件环境,试验结果一次生成。
索力计算功能模块：利用振动测频法计算索力，索力计算公式考虑了拉索的垂度和抗弯刚度的影响，大大提高了索力的计算精度；软件提供自动或手动寻找索的振动基频功能，实现了实时采集、实时计算、时时显示索力数值。
专业的控制分析软件可完成测试数据的管理、分析处理及实验报告生成等。
种数据格式转换输出，方便其他软件对采集到的数据进行调用分析，多种数据格式的转换输入，方便调用分析其它格式的数据。
软件控制部分: 提供了数据管理，实时采集及统计数据显示和后处理功能。
不同的试验可预先设置不同的采样参数、通道控制参数。
数据预处理包含低频重采样、经典滤波、去直流、去趋势、曲线拟合、平滑、数据的截取、删除、另存、时域或频域的积分与微分、数字滤波器、虚拟通道计算等功能。
灵活的在线光标，能快速定位到需要的数据，对多个通道进行观测和比较；实时采样的光标跟踪，能及时准确的观察最新的数据变化。
软件分析部分：提供了时差域、幅值域、频率域的各种分析功能。
通过时差域的相关分析可了解预测信号的趋势，识别振动的传播途径，判断损伤的位置等工作。
通过幅值域的概率密度函数和累积密度函数可查看信号的分布特性，判断被测系统的线性程度，发现信号的缺陷。
通过频率域的分析，可观察各种信号的不同谱图，分析信号的频率组成；通过频响函数和相干函数来判断结构动态参数识别的精度，进行动刚度分析等处理；通过倒谱分析实现去回波等问题的分析判断。
索力计算功能模块：利用振动测频法计算索力，索力计算公式考虑了拉索的垂度和抗弯刚度的影响，大大提高了索力的计算精度；软件通过计算相邻频率之差来得到索的基频，实现了实时采集、实时计算、实时显示索力数值。
振动传感器性能测试及振动测试系统建模与性能分析实验
振动传感器性能测试及振动测试系统建模与性能分析实验一、 实验目的1. 了解各类型振动传感器的工作原理、掌握压阻式加速度传感器的动态校准过程。
2. 掌握正弦、随机振动控制的基本过程，能够根据实际情况合理设计校准过程中的参考谱。
3. 掌握振动传感器的动态校准方法并能计算出振动传感器的各项动态特性指标。
4. 了解振动测试系统的组成，掌握振动测试系统的建模方法5. 对于测试后未达到设计指标的系统，应当能够设计出动态补偿滤波器以补偿系统的动态特性。
二、实验系统组成振动测试系统由两部分组成，一部分是振动控制系统，另外一部分就是远程数据采集、处理系统。
实验系统中，振动控制系统的振动台按照预先设定的参考谱进行振动。
标准传感器和被校传感器感受相同的振动，经过相应的变送器或放大器输出的电压信号送入数据采集系统，实验工作站（包括实验者开发的数据处理软件）通过网络中的服务器获得所采集的数字信号，进行后续的动态校准、建模与性能分析工作，如图1所示。
● ● ● ● ●●实验工作站（数据处理软件）图1 振动测试系统动态校准、建模与性能分析三、实验系统工作原理1、振动控制系统工作原理振动控制系统中的振动台产生动态校准、动态测试所需的标准振动信号。
振动控制系统由振动控制仪、功率放大器、振动台和反馈传感器构成，目的是使振动台按照预先设定的参考谱进行振动。
振动控制仪安装在工控机中，振动控制信号从工控机发出，经过功率放大器对控制信号进行放大，驱动振动台振动。
而振动台的振动情况由安装在台面中心的反馈传感器获取，经过电荷放大器传送至工控机中的振动控制仪，从而形成闭环控制使振动台能够按照设定参考谱进行振动。
在振动台的夹具台面上采用背靠背方式安装标准传感器与被校传感器，这样保证了它们感受的是相同的振动信号，通过采集两个传感器的输出并将其送入实验工作站，参与实验的人员就可以在远程计算机上进行振动传感器的校准、建模及性能分析了。
2 数据采集系统工作原理数据采集系统配有NI公司的数字化仪（PXI－5122），可以实现双通道信号的同步采样。
噪声振动测试系统技术方案-prosig
可以进一步扩展增加： ➢ 系统可以扩展至1000通道以上； ➢ 独立记录仪功能（Prolog）； ➢ 可以扩展增加CAN-BUS输入通道； ➢ 内置GPS，20Hz刷新频率，可以输出位移、速度、加速度等信息； ➢ 可以扩展增加动态应变输入、高精度转速（60M，用于扭振）、热电偶、
FFT、FRF、倍频程、瀑布图、时域、频域分析、滤波、统计、数
据管理、信号源输出等各种高级功能
DATS Noise Vibration and Harshness analysis software licence.
6
01-55-801 DATS NVH 分析专业软件，包括旋转机械、升降速、瀑布图等相 1
1
03-33-8020 power cable and carry bag.
1
5 槽主机箱，交直流供电，单机箱最多可以扩展到 40 通道，提供
USB2 连接线、稳压电源、电源适配器、点烟器供电线和便携包。
P8012 3 card chassis. Includes PC to P8000 USB2
communications cable, mains power supply,in vehicle
P8012和8020的最大采样频率为100KHz/通道 (24位采样)，或者是400kHz/ 通道 (16位采样)。信号的完整性可由优异的动态信号测试范围（105dB）和本 底噪声指标（-120dB）保证。多采样率支持功能使得系统可以同时测量低频振 动、动态应变和高频噪声。P8012和8020通过采用USB2.0接口与计算机相连， 可以达到480Mb/秒的数据实时传输速率。
主要特点： ● 数量：2 ● 最高采样频率： 100k Hz/通道（24位AD） 400k Hz/通道（16位AD)，软件 可设置 ● DC、AC、IEPE、电荷和动态应变桥 路输入 ● 智能传感器支持（TEDS） ● 转速信号输入通道采样频率：800k Hz ● 电压输入量程可调：±10mV to ±10V ● 105dB的动态范围
振动试验系统测试报告
振动试验系统测试报告振动试验系统测试报告一、系统组成:BTH-1208LS数据采集卡、CT5210恒流适配器、传感器：CT1005L（电荷灵敏度为52.20mV/g）、CT1010LC（电荷灵敏度为99.1mV/g）、CT1050LC（电荷灵敏度为505mV/g），DAQami数据采集应用软件二、系统参数设置：1、通道设置：如图1所示，设置3个模拟输入通道，其中AI0代表CT1005L ，AI1代表CT1010LC ，AI2代表CT1050LC。
在图表中分别用红色，黄色，绿色表示。
量程选择±5V。
图1 通道配置2、采样率设定：如图2，采样率配置为1000采样点/秒/通道。
图2 采样率配置三、测试试验本测试设置两种试验，敲击试验（用手敲击适配器顶端）和手机来电振动试验。
1、敲击试验：将实验仪器顺次连接起来，如图3所示。
图3 振动敲击试验系统依次单独开启通道AI0、AI1、AI2，用手敲击适配器顶端同一位置，采集软件中采集到的波形如图4、5、6所示；3个通道同时开启时的波形如图7所示。
图4 单独应用CT1005L时的波形图图5 单独应用CT1010LC时的波形图图6单独应用CT1050LC时的波形图图7三个传感器同时应用时的波形图从图4—7可看出，在受到同样的外界振动（用手敲击）时，CT1005L 对振动的反应很不灵敏，CT1010LC对振动的反应也不灵敏，而CT1050LC 对振动反应很灵敏，能清楚的反应出它每次受到的振动。
2、手机来电振动试验系统连接图如图8所示图8 手机来电振动试验系统依次单独开启通道AI0、AI1、AI2，当手机来电振动时，采集软件中采集到的波形如图9、10、11所示。
图9 单独应用CT1005L时的波形图图10单独应用CT1010LC时的波形图图11单独应用CT1050LC时的波形图如图9—11所示，CT1005L与CT1010LC对手机来电振动反应不灵敏，CT1050LC对手机来电振动反应很灵敏。
(汽车行业)汽车发动机振动噪声测试系统
（汽车行业）汽车发动机振动噪声测试系统附件1汽车发动机振动噪声测试系统用途及基本要求：该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量，要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等），能对试验数据进行综合分析。
该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。
系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计，同时具有很强的扩展能力，能保证将来软件和硬件同时升级。
设备技术要求及参数设备系统配置数据采集系统壹套；数据测试分析软件壹套；传声器2个；加速度计2个；声强探头1套；声级校准器1个；笔记本电脑壹台数据采集、控制系统技术要求主机箱壹个；供电采用9～36V直流和200～240V交流；便携式采集前端，适用于实验室及现场环境；整机消耗功率<150W；工作环境温度：-10︒C～50︒C；中文或英文WindowsXP下运行，操作主机采用笔记本电脑；输入通道数：4个之上，其中2个200V极化电压输入通道、不少壹个转速输入通道；输入通道拥有Dyn-X技术，动态范围160dB；每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz；系统留有扩充板插槽，根据需要能够进壹步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等；系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。
大系统可分拆成多个小系统独立运行；采集前端的数据传输具备二种方式之壹：①通过10/100M自适应以太网传输至PC；②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米之上。
使测量过程更为灵活方便，方便硬件通道和计算机系统扩展升级；多分析功能：对同壹信号可同时进行FFT和CPB分析和显示处理；对同壹信号也可同时设置不同的分析带宽进行分析；输入通道采用至少24位的A/D；自动检测带传感器电子数据表的传感器（即插即用）数据测试分析软件系统技术要求多通道输入测量信号且行采集、处理和存储；根据需要能够进壹步扩充；多通道实时在线显示；能测量传递函数、自功率谱、互功率谱、自相关函数、互相关函数、能测量相干函数、概率密度函数、脉冲相应函数、倒频谱、时域波形,能进行动态信号的微积分、四则运算、编辑等；系统具有自动报告生成功能。
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一、振动测试系统
1.主要功能
DASP V10振动测试系统包括信号采集和实时分析软硬件。
DASP V10 是一套运行在Windows95/98/Me/NT/2000/Xp平台上的多通道信号采集和实时分析软件，通过和东方所的不同硬件配合使用，即可构成一个可进行多种动静态试验的试验室。
DASP V10 软件既具有多类型视窗的多模块功能高度集成特性，具有操作便捷的特点。
基于东方所在各种工程应用领域的长期经验，DASP-V10对各种功能模块重新进行整合，成为一套功能更加全面、操作更加便捷、界面更加美观、性能继续保持领先的动静态信号测试分析系统。
DASP V10 软件的每一个模块中均包含了非常多的功能，各种功能可交错使用，在测试和分析的功能和性能上突破了以往信号分析仪的种种限制，与INV系列采集仪配合形成的系统的各项指标均可达到或超过国家高级仪器的标准。
DASP V10 软件的所有测试分析结果都可以多种方式输出，包括图形的复制、存盘、打印，数据导出为TXT、CSV、Excel电子表格和Access数据库格式，并可轻松输出图文并茂的Word格式或者Html格式的分析报告。
基于DASP V10 的平台上，还可以运行专业模态和动力学分析系统、虚拟仪器库、信号发生器以及针对声学、旋转机械、路桥土木、计量检定等行业的多种软件系统，满足各方面各层次的测试和分析需求。
3.隶属
（1）实验室：水机测控实验室（B01-205/207）
（2）负责人：魏德华
二、ANSYS/CFD流体分析软件
1.主要功能
FLUENT、CFX是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，国际市场占有率达70%。
凡跟流体、热传递及化学反应等有关的领域均可使用。
它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛应用，包括管路、渠道、流体机械、燃烧、环境分析、油气消散/聚积、喷射控制、多相流等方面的流动计算分析。
2.主要设备
3.隶属
（1）实验室：水机测控实验室（B01-205/207）
（2）负责人：石祥钟
三、水轮机测控系统
1.主要功能
水轮机测控系统是以美国NI虚拟仪器为核心的一套测控系统，NI的软硬件具有多种应用功能，从简单的数据记录到高性能的自动化测试、工业控制以及高级嵌入式控制与监测，提供了模块化和易于使用的解决方案。
1. 数据采集，通过传感器测量电气或物理信号。
2. 模块化仪器，同步多个高性能的I / O和转换硬件，自定制自动化测试系统。
3. 嵌入式监测与控制硬件，原型开发并将高级监测和控制应用部署至坚固和可重配置硬件。
4. 工业通信，与过程仪器、PLC和传感器进行通信。
5. 仪器控制，通过硬件总线或软件编程语言，连接并控制您的仪器。
LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。
虚拟仪器编程环境LabWindows/CVI Measurement Studio,LabWindows/CVI 是NI公司推出的交互式C语言开发平台。
它的集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大大增强了语言的功能。
它是一种32位的面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发工具，可在多操作系统下运行。
是以ANIS C为核心的交互式虚拟仪器开发环境，将功能强大的C语言与测控技术有机结合。
LavWindows/CVI主要应用在各种测试、控制、故障分析及信息处理软件的开发中，与NI公司开发的另一个虚拟仪器开发工具LabVIEW相比，其更适合中、大型复杂测试软件的开发。
基于LavWindows/CVI设计的虚拟仪器在无损检测、电力仪表系统、温控系统、流程控制系统、故障诊断和医疗等领域中发挥着重要作用。
2.主要仪器
3.隶属
（1）实验室：水机测控实验室（B01-205/207）
（2）负责人：魏德华
四、视频监视系统
1.主要功能
远、近程视频采集、传输、监控等。
3.隶属
（1）实验室：水机测控实验室（B01-205/207）
（2）负责人：魏德华
五、安捷伦DSOX4104A示波器
1.主要功能
观测并记录放电时间在3ns以上、上升时间为2ns以上的放电信号。
2.主要设备
设备名称：数字荧光示波器
型号规格：DSOX4104A
生产厂商：美国安捷伦
设备价值：10万
签订合同日期：2013.12
预计到货日期：2014.12
主要技术指标：带宽：1G；采样率5Ga/s ; 存储深度：4M。
3.隶属
（1）实验室：电站水处理实验室（暂用B01-106/108）
（2）负责人：高旭东
六、智能水利仪器开发系统
1.主要功能
（1）基本工具与材料：包括实验室基本制作用手动、简单电动的工具，焊接用的烙
铁，常用的电阻电容，三极管，二极管，运算放大器，CMOS电路，TTL电路，满足一般实验用的常备耗材。
（2）测量仪器仪表：包括示波器，信号发生器，万用表，调压器，用来做实验测量，训练学生动手能力。
其中一些虚拟的示波器、逻辑分析仪，既节约了设备成本，又代表了虚拟仪器发展方向的方向，让学生了解当前动态，寻找研究切入点。
（3）各种学习板、开发板套件：有基本的51系列单片机学习套件，也有比较先进的学习套件，例如，有DSP套件用于研究高速数字处理和傅立叶变换，有当今最先进的电子逻辑和智能控制构成方式的FPGA学习套件，也有AMR、触摸屏等先进的嵌入式系统开发学习套件，共不同层次学习开发之用。
（4）实训与制作：注重全面、综合与动手，有综合型传感器实验台KYCSY2001B可以较为
全面地做传感器实验，共计58种实验，用于水动、智能水利、非电量测量课程；也有机器人和机械手实验制作，可以用于课堂教学，也可以用于各种竞技、竞赛、模型制作；其中的微型机床，一方面用来培养学生实际的操控动手能力，另一方面可以实际为老师、学生的实验、竞赛做实际的零件加工用。
2.主要设备
3.隶属
（1）实验室：智能水利实验室（B01-202/204）（2）负责人：李临生。