振动基础知识
振动基础必学知识点
振动基础必学知识点
以下是振动基础必学的知识点：
1. 振动的定义：振动是物体围绕某个平衡位置来回周期性地运动。
2. 振动的周期和频率：振动的周期是振动一个完整循环所需要的时间，单位是秒；频率是单位时间内振动的次数，单位是赫兹。
它们之间有
以下关系：频率 = 1/周期。
3. 振动的幅度：振动的幅度是指物体离开平衡位置的最大距离。
4. 简谐振动：简谐振动是指物体在没有阻力的情况下，围绕平衡位置
做匀速往复运动的振动。
简谐振动的特点是周期恒定、频率固定且幅
度不断变化。
5. 谐振：谐振是指当外力作用频率与物体固有频率相同时，物体容易
发生共振现象，振幅会明显增大的现象。
6. 弹簧振子：弹簧振子是指一个质点通过与弹簧连接，形成一个可以
进行振动的系统。
弹簧振子的运动方程可以用简谐振动的方程表示。
7. 摆钟：摆钟是指一个由质点与一个固定的绳或杆连接，形成可以进
行振动的系统。
摆钟的运动方程可以用简谐振动的方程表示。
8. 声音的传播和振动：声音是由物体的振动引起的机械波。
声音的传
播需要介质的存在，并且介质中的分子通过相互振动来传递能量。
9. 波动的特征：波动的特征包括传播速度、波长、频率和振幅。
10. 波的类型：根据波动传播介质的性质，波可以分为机械波和电磁波两种类型。
以上是振动基础必学的知识点，掌握这些知识可以帮助理解振动和波动以及它们在不同物理现象中的应用。
振动监测基础知识
一、名词和术语1. 振动的基本参量：幅值、周期（频率）和相位机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动并随时间变化的一种运动。
振动通常以其幅值、周期（频率）和相位来描述，它们是描述振动的三个基本参量。
a．幅值：表示物体动态运动或振动的幅度，它是机械振动强度的标志，也是机器振动严重程度的一个重要指标。
机器运转状态的好坏绝大多数情况是根据振动幅值的大小来判别的。
针对机械设备的振动信号，选择有效的特征参数指标，是实现状态监测的关键，常用的特征参数包括:有量纲参数: 均方根(RMS)，峰值(Peak)，峰峰值(Peak-Peak)。
均方根(RMS):表征信号的能量，其定义为:均方根是对机组进行状态监测最重要的指标，由于均方根振动信号的能量，当机组正常运转时，振动信号的能量处于比较稳定的状态，当机组某个零部件出现异常后，信号的能量增加，当增知到超过设定阅值时，就可以判断出机组出现异常、对于速度信号的评估，通常用均方根表示。
均方根的稳定性和趋势性较好，许多标准都采用均方根来作为状态监测的参数.ISO 10816是针对通用机械的状态监测标准，采用速度信号的RMS作为特征参数。
VDI 3834作为唯一一个针对风电机组的振动标准，采用速度和加速度的RMS作为监测指标.峰值是指某段采集的信号中的最高值和最低值，其中，最高值表示为Peak(+)，最低值表示为Peak(-)，由于加速度信号主要表征受力的大小，因此通常用峰值来表征加速度的大小.峰峰值(Peak-Peak)是指某段采集的信号中，最高值和最低值之间的差值，它是峰值(+)和峰值(-)之间的范围，由于峰峰值描述的是信号值的变化范围大小，因此对于位移信号，通常用峰峰值表示。
峰－峰值等于正峰和负峰之间的最大偏差值，峰值等于峰－峰值的 1/2。
只有在纯正弦波的情况下，均方根值才等于峰值的0.707 倍，平均值等于峰值的0.637倍。
而平均值在振动测量中一般则很少使用。
振动基础知识
1、正定对称的阻尼矩阵：意味着系统因初始扰动储存起来的能量在振动过程中将因阻尼作用而不断地消耗掉。
一般情况下，结构的质量矩阵M 是正定对称矩阵，刚度矩阵K 是半正定对称矩阵，而粘性阻尼矩阵C 应该为正定对称矩阵。
原因如上。
2、实模态理论：对于某一阶主振动，各个质点运动的相位不是相同就是相反，也就是说，质点总是同时通过平衡位置，同时达到运动量的最大值。
因此，节点的位置固定不变，主振动呈现驻波性质。
对无阻尼系统，位移矢量和速度矢量的相位差始终为90°。
3、复模态理论：对于具有非比例粘性阻尼的系统，即使在同一阶主振动中，节点的位置也是变化的，振动将呈现行波性质而有别于实模态振动的驻波性质，位移矢量和速度矢量之间的相位差是不确定的。
在这种情况下，引入状态变量进行分析将更加方便。
有关的模态理论成为复模态理论。
（准定常气动力下的二元翼段颤振问题就属于这种情况）。
4、气动力为位移和速度的函数，这相当于气动力改变了结构的刚度特性和阻尼特性。
5、对于单自由度系统，固有频率和自由振动频率相同，而对于多自由度系统，固有频率和自由振动频率通常是不同的。
系统刚度愈大，固有频率愈高。
频率是由质量和刚度确定的。
6、阻尼：阻尼的性质通常是比较复杂的，它可能是位移、速度以及其他因素的函数。
工程中常用的是粘性阻尼，这类阻尼与速度的大小成正比。
d F cx =- 。
阻尼的大小将直接决定系统的运动是否具有振动特性，临界阻尼状态就是系统是否振动的分界线，当阻尼系数1ξ<时系统是振动的，当1ξ≥时系统就不作振动了。
把1ξ=时对应的粘性阻尼系数定义为临界阻尼系数。
记为02c c m ω==特性和刚度特性来确定。
综上所述，有阻尼系统自由振动的特性取决于特征方程的根的特性；对于欠阻尼的情况，它的根是复数。
特征根具有频率量纲，故称之为复频率，它的实部是一个负数，表示了振幅衰减的状态；虚部总是共轭成对地出现，表示了系统振动的频率，因此特征根反映了全部振动特性。
振动的基本知识
高频
总振动
低ind频ividual vibration signals
combine to form a complex time waveform showing overall vibration
简单时域波形转换到频谱
例子
一般时域波形转换到频谱
频谱与采样
公式
1. 谱线- Line 100 200 400 800 1600 3200 6400线 2. 频宽- Fmax 0-20kHz，可编程
振动周期/频率
频率(Hz)=转速(转每分钟，RPM)/60 频率f(Hz)=1/ 周期T(秒)
振动相位(1)
振动相位-（相位差）
振动相位(2)
振动相位-（相位差）
振动相位应用（1）
振动相位- 例子
振动相位应用（2）
振动相位- 例子
振动时域波型
齿轮啮合
轴承故障
振动幅值
不平衡
总振动
时间
complex time waveform 合成后的时域波形
因传感器输出的是模拟信号，而用计算机处理的 信号必须是数字信号，因此必须对采集的信号进 行模/数转换：包括采样、量化、采样保持等
信号分析系统－数字信号处理器
这是信号分析系统的核心环节，通常是由仪器中 的CPU来执行的，它包括对信号的时域、幅值域 及频域分析，同时它还有运算功能，如时域或频 域的微分、积分等
10
振幅 (mils, in/sec, g’s) 1.0
100 Displacement (mils)
Acceleration (g's)
Velocity (in/sec)
0.1 1
0.01
Common Machinery Operating Range
物理全振动知识点总结
物理全振动知识点总结振动是物体在某一参考点周围来回运动的现象。
振动是物体的固有性质，是物体内部原子和分子间相对位置的振动。
在自然界中，振动现象无处不在，从地震和海啸到家用电器和交通工具的发动机都涉及到振动。
因此，振动是物理学中一个重要的研究领域。
本文将系统地总结物理全振动的知识点，涵盖了振动的基本概念、振动的特征、简谐振动、阻尼振动、受迫振动、共振现象等内容。
第一部分：振动的基本概念振动是物体围绕某一平衡位置来回运动的现象。
在实际中，我们可以通过观察物体的周期性运动来判断它是否在振动。
振动的周期性指的是物体以相同的周期（或频率）来回运动。
振动的周期T是一个完整的振动所需的时间，频率f是单位时间内振动的次数。
振动的幅度是指物体在振动过程中偏离平衡位置的最大距离。
振动的频率和振幅决定了振动的特征，不同物体的振动特征各有差异，这也是振动研究的重点之一。
第二部分：振动的特征振动的特征受到许多因素的影响，例如物体的质量、弹性系数、阻尼因子、外部作用力等。
振动的特征有时候可以通过一些基本的参数来描述，比如振动的频率和振幅。
在实际中，我们通常使用振动的周期T或频率f来描述振动的特征。
振动的强弱一般取决于振动的振幅，振幅越大，振动的强度越大。
振动的频率越高，振动的速度越快。
第三部分：简谐振动简谐振动是指物体在受到一定的恢复力作用下以简谐方式振动的现象。
当物体受到外力的作用时，会产生恢复力，使其回到平衡位置，从而产生振动。
简谐振动具有周期性，即在振动过程中，物体以相同的周期T来回振动。
简谐振动的频率与物体的质量和弹簧的弹性系数有关。
简谐振动常常在弹簧和振子系统中出现，这种振动具有周期性和稳定性，因此在实际中有许多应用。
第四部分：阻尼振动阻尼振动是指物体在振动过程中受到外部阻力的作用而逐渐减小振幅，最终停止振动的现象。
在阻尼振动中，振动的幅度不再保持稳定，而是逐渐减小，直到最终停止振动。
阻尼振动的频率和振幅取决于阻尼因子，不同的阻尼因子对振动的影响也有所不同。
振动学知识点总结归纳
振动学知识点总结归纳一、振动学基础知识1.1 振动的基本概念振动是物体在某一平衡位置附近来回作周期性运动的现象。
当物体在平衡位置周围出现微小偏离时，物体受到恢复力的作用，使其朝着平衡位置运动，从而形成振动。
1.2 振动的分类振动可分为自由振动和受迫振动。
自由振动是指物体在没有外力作用下的振动，而受迫振动是指物体受到外力作用下的振动。
1.3 振动的描述振动可以通过振幅、周期、频率等指标进行描述。
振幅是指振动过程中物体偏离平衡位置的最大距离，周期是指物体完成一次完整振动所需的时间，频率是指单位时间内振动的次数。
1.4 振动的动力学方程物体在振动过程中受到恢复力和阻尼力的作用，可以通过动力学方程进行描述。
动力学方程可以用来描述物体的振动规律，求解物体的振动响应。
二、单自由度系统2.1 单自由度系统的基本模型单自由度系统是指只有一个自由度可以发生振动的系统，它是振动学研究的基本模型之一。
单自由度系统的受力分析和振动方程可以通过牛顿定律和动能定理进行推导。
2.2 单自由度系统的自由振动单自由度系统在没有外力作用下的振动是自由振动，它可以通过解振动方程得到振动的时间变化规律。
自由振动的特点是振幅不变，频率固定。
2.3 单自由度系统的受迫振动单自由度系统受到外力作用时会发生受迫振动，外力的作用使得系统产生特定的振动响应。
受迫振动可以通过傅立叶分析和频谱分析进行研究，得到系统的振动响应特性。
2.4 单自由度系统的阻尼振动单自由度系统在振动过程中会受到阻尼力的作用，阻尼振动是指系统在振动过程中能量不断减少的现象。
阻尼振动的特点是振幅逐渐减小，频率不变。
2.5 单自由度系统的参数对振动的影响单自由度系统的质量、刚度和阻尼等参数对振动的影响是振动学研究的重要内容。
通过改变系统的参数，可以调控系统的振动特性，实现对系统振动的控制和优化。
三、多自由度系统3.1 多自由度系统的基本概念多自由度系统是指具有多个自由度可以发生振动的系统，它是振动学研究的扩展和深化。
振动测量分析基础知识
振动测量分析基础知识振动测量分析是指对物体振动特性进行测量和分析的过程，常用于工程领域的振动分析、故障诊断和结构健康监测。
在进行振动测量分析时，需要掌握一些基础知识，包括振动的基本概念、振动测量的方法、振动信号的分析与处理等。
一、振动的基本概念1.振动：物体围绕其中一位置或平衡位置作往复或周期性运动的现象。
2.振动的主要参数：振幅、周期、频率、相位和相位差。
3.振动的分类：自由振动和受迫振动，以及简谐振动和非简谐振动。
二、振动测量的方法1.直接法：通过直接接触目标物体或其附近的测点，使用传感器实时测量振动信号。
常用的传感器有加速度计、位移传感器和速度计等。
2.非接触法：通过无线传感技术、光学传感技术或红外线传感技术等，对远离目标物体的振动信号进行测量。
常用的传感器有激光测振仪、红外线摄像机和毫米波雷达等。
3.振动传感网络：通过多个传感器分布在目标物体上，实现多点同时测量和数据采集，进行全局振动监测和分析。
三、振动信号的分析与处理1.时域分析：通过对振动信号的波形进行观察和分析，得到信号的振幅、周期、频率以及时间变化规律。
2.频域分析：将时域信号转换为频域信号，通过傅里叶变换等方法，得到信号的频率成分和能量分布，可进行频谱分析和频率响应分析。
3.相位分析：通过测量不同测点的相位差，可以获得信号的相位关系和振动传播速度。
4.整频带法：对振动信号进行整个频率范围的分析，用于诊断和评估整个系统的振动特性。
5.专频法：对振动信号在特定频率范围内的分析，用于更精确地检测特定故障或异常情况。
振动测量分析在工程领域有着广泛的应用，例如在机械设备的故障诊断中，可以通过振动信号的分析来判断设备的健康状况和故障原因；在建筑物结构健康监测中，可以通过振动传感器对结构的振动参数进行实时监测，预防和诊断结构损伤等。
随着传感器技术和信号处理算法的不断发展，振动测量分析的精度和应用范围也在不断扩大，对振动的研究和应用产生了积极的推动作用。
振动基础知识点总结
振动基础知识点总结一、基础概念1. 振动的定义振动是指物体相对固定位置或平衡位置的周期性运动。
当物体相对于平衡位置发生周期性移动时，我们就称其为振动。
在自然界和日常生活中，我们可以观察到很多不同形式的振动，比如弹簧的拉伸振动、弦的横向振动、机械系统的转子振动等。
2. 振动的分类振动可以根据其运动形式、引起振动的原因、系统的特性等多种方式进行分类。
常见的分类方式包括：- 按运动形式可分为直线振动、旋转振动和复合振动；- 按引起振动的原因可分为自由振动、受迫振动和阻尼振动；- 按系统的特性可分为单自由度振动和多自由度振动等。
3. 振动的基本参数在描述振动时，常用的基本参数包括振幅、周期、频率、角频率、相位等。
这些参数描述了振动的幅度、速度和相位关系，是分析和描述振动运动特性的重要工具。
二、自由振动1. 自由振动概念自由振动是指系统在没有外力作用下的振动运动。
在自由振动的过程中，系统的振幅会随着时间不断变化，最终趋于稳定。
自由振动的运动方程一般为二阶线性微分方程，解析求解需要用到振动的基本理论知识。
2. 自由振动的特性自由振动的特性主要包括振动频率、振幅和相位。
对于简谐振动系统，其振动频率和振幅与系统的质量、刚度和阻尼相关。
而相位描述了系统中各个振动部件之间的相对位置关系。
3. 自由振动的应用自由振动的应用非常广泛，比如桥梁的结构振动、地震的振动运动、建筑物的自由振动等。
通过对自由振动的分析，可以评估结构的稳定性和安全性，为工程设计和地震防护提供重要参考。
三、受迫振动1. 受迫振动概念受迫振动是指系统在外部周期性力作用下的振动运动。
在受迫振动的过程中，系统受到外部力的影响，振动的频率和振幅会受到外部力的调控，产生共振等现象。
2. 受迫振动的特性受迫振动的特性与外部激励力的频率和幅度有关。
当外部激励力的频率接近系统的固有频率时，系统会产生共振现象，振动幅度会急剧增大。
另外，受迫振动也与系统的阻尼特性相关，阻尼会削弱系统的受迫振动响应。
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精心整理
基本概念和基础知识
一、常见的工程物理量
力、压力、应力、应变、位移、速度、加速度、转速等
（一）力：力是物体间的相互作用，是一个广义的概念。
物体承受的力可以有加载力，也可以有动态力，我们常测试的力主要是动态力，即给结构施加力，激发结构的某些特性，便
（四）振动速度：质量块在振荡过程中运动快慢的度量。
质量块在运动波形的上部和下部极限位置时，其速度为0，这是因为质量块在这两点处，在它改变运动方向之前，必须停下来。
质量块的振动速度在平衡位置处达到最大值，在此点处质量块已经加速到最大值，在此点以后质量块开始减速运动。
振动速度的单位是用mm/s来表示。
（五）振动加速度：被定义为振动速度的变化率，其单位是用有多少个m/s2或g来表示。
由下图可见加速度最大值处是速度值最小值的地方，在这些点处质量块由减速到停止然后再开始加速。
（六）转速：旋转机械的转动速度
（七）简谐振动及振动三要素
振动是一种运动形式――往复运动
d＝Dsin（2πt/T＋Φ）
D
T
f
ω和f
ω
f
将式（
d
振动三要素：振幅D、频率f和相位Φ（八）、表示振动的参数：位移、速度、加速度振动位移：d=Dsin t
D
π)
振动速度：v=Dωcosωt=Vsin(ωt+
2
V=Dω
振动加速度：a=-Dω2sinωt=Asin(ωt+π)
A＝-Dω2
（九）振动三要素在工程振动中的意义
1、振幅
○振幅～物体动态运动或振动的幅度。
★振幅是振动强度和能量水平的标志，是评价机器运转状态优劣的主要指标。
即“有没有问题看振幅”。
○峰峰值、单峰值、有效值
振幅的量值可以表示为峰峰值（pp）、
单峰值（p）、有效值（rms）或平均值（ap）。
峰峰值是整个振动历程的最大值，即正峰
与负峰之间的差值；单峰值是正峰或负峰
的最大值；有效值即均方根值。
○振动位移、振动速度、振动加速度
振幅分别用振动位移、振动速度、振
动加速度值加以描述、度量，三者相互之间可以通过微分或积分进行换算。
在振动测量中，除特别注明外，习惯上：
○振动位移的量值为峰峰值，单位是微米[μm]或毫米[mm]；
○振动速度的量值为有效值（均方根值），单位是毫米/秒[mm/s]；
○振动加速度的量值是单峰值，单位是米/秒平方[m/s2]或重力加速度[g]，1[g]=9.81[m/s2]。
○峰峰值、有效值、单峰值三者之间的量值关系
单峰值=峰峰值/2，有效值=0.707峰峰值（峰峰值=1.414有效值）
平均值=0.637峰峰值，平均值应用较少。
△在低频范围内，振动强度与位移成正比；
△在中频范围内，振动强度与速度成正比；
△在高频范围内，振动强度与加速度成正比。
频率低意味着振动体在单位时间内振动的次数少、过程时间长，速度、加速度的数值相对
较小，因此振动位移能够更清晰地反映出振动强度的大小；而频率高，意味着振动次数多、过程短，速度、尤其是加速度的数值及变化量大，因此振动强度与振动加速度成正比。
△振动位移反映了振动距离（间隙）的大小，振动速度反映了振动能量的大小，振动加速度反映了振动冲击力的大小。
在实际应用中：
△大型旋转机械的振动用装在轴承座上的涡流式位移传感器来测量转子（轴）的振动，用振动位移的峰峰值[μm]表示；
△一般转动设备的振动用速度传感器、如今主要是加速度传感器在壳体上靠近轴承处来测量，
或用振
n、ω、f n
一倍频（习惯上又称为1X，或1×）、二倍频（2X、2×）、三倍频（3X、3×）、0.5倍频（0.5X、0.5×）、0.43倍频（0.43X、0.43×）、…等。
其中，一倍频，即实际运行转速频率又称为工频、转频、基频，0.5倍频又称为半频。
例如，某机器的实际运行转速n为6000r/min，那么，转速频率＝n/60＝6000/60＝100Hz，其工频为100Hz，二倍频为200Hz，半频为50Hz。
3、相位
○相位～给定时刻振动体被测点相对于固定参考点的角位置，单位是度［°］进一步的理解后续再介绍。
（十）波形与频谱的关系
FFT变换原理
FFT变换示意图
二振动测量用传感器
如何检测到振动信号呢？测试系统采集的都是电压信号，如何将物理量转换为电量呢？这就需要各种类型的传感器。
器
灵敏度：500mv/in/s＝19.6mv/mm/s
6、压电式加速度传感器
灵敏度：25mv/g Bently公司标准型
三、振动标准
△振动评价
评价设备运行状态是否正常、有无发生故障，除查看转速、流量、压力、温度、电流等运行参数外，主
要是看设备的振动状况，看振幅值的大小。
○振动烈度
振动烈度是振动标准中的通用术语，是描述一台机器振动能量状态的特征量。
在国内外振动标。