东方所振动测试系统构成
工程结构实验与检测第3章 结构动力试验
使用时要定期标定。 压电式加速度计原理
四、测振配套仪器
1、放大器 微积分放大器：与位移、速度传感器相配。 电荷放大器：与压电式拾振器相配。 2、动态电阻应变仪 主要用于测动应变，还可以测位移、速度、 加速度、振幅等参数的变化过程。 3、记录仪器
常用的有数据采集仪。
5、仪器配套
磁电式 拾振器
微积分 放大器
其特点是运动具有周期性，作用的 大小和频率按一定规律变化，使结构产 生强迫振动。
离心力加载 ：机械式激振器
机械式激振器
使一对偏心块按相反方向运转，便由离心力产 生一定方向的加振力。改变质量或调整带动偏心质 量运转的电机的转速，可调整激振力的大小。
使用时将激振器底座固定在被测结构物上， 由底座把激振力传递给结构，致使结构受到简谐变 化激励作用。
2 1 2
1 2
振型:用共振法测建筑物振型
3、脉动法
脉动法：是通过测量建筑物由于外界环境脉 动（如地面脉动、气流脉动等）而产生的微幅振 动，来确定建筑物的动力特性。
脉动记录的分析方法有：主谐量法；频谱分析法。 主谐量法：脉动信号的主要成分是基频谐量，
在脉动记录里常常出现酷似“拍”的现象，在波形 光滑之处“拍”的现象最显著，振幅最大。凡有这 种现象之处，振动周期大多相同。这一周期往往即 是结构的基本周期。
时间标志
2i c2h2i
c1, c2 正负应变的标定常数
动应变频率： f
L0 L
f0
二、动位移测定
要全面了 解结构在动力 荷载作用下的 振动状态，可 以设置多个测 点进行动态变 位测量，以作 出振动变位图。
注意：振动变位与振型的区别。
三、动力系数测定
结构动力系数定义为:在移动荷载作用下，结构 的动挠度和静挠度的比值。
振动测量仪器知识
振动测量仪器知识一、概述（一）用途振动测量仪器是一种测量物体机械振动的测量仪器。
测量的基本量是振动的加速度、速度和位移等，可以测量机械振动和冲击振动的有效值、峰值等，频率范围从零点几赫兹〜几千赫兹。
外部联接或内部设置带通滤波器，可以进行噪声的频谱分析。
随着电子技术尤其是大规模集成电路和计算机技术的发展，振动测量仪器的许多功能都通过数字信号处理技术代替模拟电路来实现。
这不仅使得电路更加简化，动态范围更宽，而且功能和稳定性也大大提高，尤其是可以实现实时频谱分析，使振动测量仪器的用途更加广泛。
（二）分类与特点振动测量仪器按功能来分：分为工作测振仪、振动烈度计、振动分析仪、激振器（或振动台）、振动激励控制器、振动校准器测量机械振动，具有频谱分析功能的称为频谱分析仪，具有实时频谱分析功能的称为实时频谱分析仪或实时信号分析仪，具有多路测量功能的多通道声学分析仪。
振动测量仪器按采用技术来分：分为模拟振动计、数字化振动计和多通道实时信号分析仪。
振动测量仪器按测量对象来分：分为测量机械振动的通用振动计，测量振动对人体影响的人体（响应）振动计、测量环境振动的环境振动仪和振动激励控制器。
工作测振仪特点通常是手持式，操作简单、价格便宜，只测量并显示振动的加速度、速度和位移等。
以前用电表显示测量值，现在都是用数字显示。
通常不带数据储存和打印功能，用于一般振动测量。
振动烈度计是指专用于测量振动烈度（10 Hz〜1000 Hz频率范围的速度有效值）的振动测量仪器。
实时信号分析仪特点实时信号分析仪是一种数字频率分析仪，它采用数字信号处理技术代替模拟电路来进行振动的测量和频谱分析。
当模拟信号通过采样及A/D转换成数字信号后，进入数字计算机进行运算，实现各种测量和分析功能。
实时信号分析仪可同时测量加速度、速度和位移，均方根、峰值（Peak、峰-峰值（Peak-Peak检波可并行工作。
不仅分析速度快，而且也能分析瞬态信号，在显示器上实时显示出频谱变化，还可将分析得到的数据输出并记录下来。
机械振动测试技术与案例分享
北京东方振动和噪声ห้องสมุดไป่ตู้术研究所
振动.应变.声学.冲击 全面解决方案
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3.传感器与仪器使用注意事项
★应变测试时，发现电桥无法平衡怎么办？ a. 检查应变片是否绝缘、检查应变片桥路是否接对，应 变仪上桥路档位选择是否正确 b.用万用表量应变片电阻：标准应该为120欧姆，如果过 大，如到达131欧姆，则是由于电阻过大无法平衡。解 决方法如下： ◆更换电阻小的导线，或缩短导线长度；
1.试验概述 2.试验仪器 3.测点布置 4.测试过程 5.测试结果
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1.试验概述
对某型号电机转子进行了双面动平衡测试，通过 动平衡测试，得到两个不平衡面的不平衡量及相位， 最后给出平衡该不平衡量所需加的配重及相位。
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2.试验仪器
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3.测点位置
本次试验属于双面动平衡，将被测对象某发电 机转子放置于平衡机上，在两个平衡面的径向 分别放置一个加速度传感器测量两个平衡面的 不平衡量，通过转速传感器测量转速和振动相 位。
26168.175
510.00375
峭度指标
3.185709
3.125752
3.323581
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5.测试分析
（3）频域分析——齿轮箱二级行星级
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5.测试分析
振动试验台原理
振动试验台原理
振动试验台原理主要是基于振动理论和控制工程原理，用于模拟振动环境，以测试和评估产品在振动载荷下的性能和可靠性。
振动试验台通过激振器产生控制的振动载荷，并将其传递给被测目标。
激振器通常是由电机、惯性台和振动导轨等组成。
电机作为振动源，驱动惯性台在振动导轨上产生往复振动。
在振动试验中，惯性台上的被测目标通常通过夹具或模拟环境的方式固定。
当激振器产生振动时，被测目标受到振动力的作用，从而引起结构的振动响应。
通过测量被测目标在不同振动频率和振幅下的振动响应，可以获取其振动特性。
为了实现对振动试验的精确控制，振动试验台还配备了控制系统。
控制系统通常由振动控制器、传感器和信号处理器等组成。
振动控制器采用反馈控制算法，将实时测量的振动信号与设定的振动参数进行比较，并自动调整激振器的振动特性，以使被测目标在预定的振动载荷下获得期望的振动响应。
此外，为了保证振动试验的安全性和准确性，振动试验台还需要考虑结构刚度、阻尼、质量等因素。
结构刚度越高，振动台在振动载荷下的变形越小，能更好地保持振动特性的准确性。
阻尼可以减少振动系统的共振现象，以防止超过设定的振动参数。
质量则影响振动试验的频率范围和负荷能力。
总之，振动试验台基于振动理论和控制工程原理，通过激振器和控制系统的配合，可以实现对产品在振动载荷下的性能和可
靠性进行模拟和评估。
这使得振动试验成为了重要的工具，用于研发、测试和生产过程中的振动相关产品。
某纺织厂生产车间厂房振动测试与分析
１ ． ５Ｏ
Ｏ １ ．２
２７ ．
不 同 开 机 台数 时厂 房 振 动 测 试 结 果
测 点号
同时开机台数
４ ０
速度最大值
（ 向 ）ｍ ／ 单 ｍｓ
２ ． ４ ０
位移最大值
（ 向 ）ｍ 单 ｍ
Ｏ ２ ． ７
三楼 ２ 纵 向水 平
３ ２ ２ ０
１ Ｏ
２ ． ＯＯ １． ９Ｏ
三楼 １ 横向水平
竖 向
４Ｏ ．
６０ ．
００ ．４
ＯＯ ．５
２８ ．
１． ６６
纵 向水 平 三 楼 ２ 横 向水 平
竖 向
２ ． ４Ｏ ４５ ．
５４ ．
Ｏ２ ．７ Ｏ Ｏ ．８
０ ０ ．７
２８ ． ２８ ．
１． ５８
二 楼 ３ 纵 向水 平
测点号
方向
纵 向水 平
速度 最大值
ｌ． ５Ｏ
位移最大值
Ｏ １ ．２
受迫振动
２８ ．
（ 向 ）ｍｍ ｓ （ 向 ）ｍ 基 本 频 率 Ｈｚ 单 ／ 单 ｍ
为了对厂房振 动作 出评价 ，测试 了房屋 动力 性能 ，进行 了
结 构 动 力 计 算 ，分 析 了结 构 振 动原 因 。
面的拉杆 晃动 明显 ，且发 出声音 。填充墙 与柱 间未 出现 明 显 的裂缝 ，但三 楼 中部 楼板 上部 温度 裂缝较 明显 ，且有 进
一
结 构 振 动 的 原 因 ，并 对 振 动 危 害 程 度 作 出 了 评 价 ，提 出 了 降低 振 动 影 响 的 措 施 。 关 键 词 ：框 架 结 构 ；振 动 ；测 试 ；分析 中 图 分 类 号 ：Ｔ １２ Ｕ １ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
开放性实验项目
开放性实验项目●实验的目的该实验的开设为了培养学生的实践能力与创新精神。
在综合运用该课程所学知识的基础上，以学生为主体，按实验目的自行选择测量装置，确定试验方案，搭建测试系统，，在指导教师审查实验方案的基础上，完成测试任务。
●仪器库仪器设备传感器：加速度传感器、速度传感器、电涡流位移传感器、光电转速传感器；激振设备：电磁式接触式激振器、非接触事激振器、冲击力锤；测量仪器：信号发生器、功率放大器、滤波器、各种传感器相应的调理设备；信号采集与分析设备：采集卡、信号分析处理软件、计算机；实验台模型：北京东方所振动教学实验系统可以开设三十多个实验项目，根据现有情况我们从中选择综合性的8个项目作为开放性实验项目供同学们选作。
●实验项目实验一强迫振动特征研究各种机车车辆、汽车和各种机械设备中的大量的工程振动问题不断出现，而在这些振动问题中，强迫振动占了较大的比例。
这个实验可以使得学生掌握振动测试的试验方法，熟悉强迫振动引起的原因及其特征，为以后工作中解决实际的工程振动问题打下基础。
实验台如图1所示，在一个简支梁上安装有一个偏心电机，要求完成下述内容：1）拟定实验方案，搭建测试系统，测量在电机工作状态下简支梁的振动，并作出规律性的分析，2）请举出至少一个可以用该模型来描述的工程实例。
3）写出实验报告。
图1实验二振动系统固有频率的测试各种桥梁、建筑等土木工程，各种机械设备的关键零部件的振动和结构的动态特性越来越受到重视。
学会振动系统动态特性参数的测量很有必要。
实验台如图2所示，为一个简支梁，要求完成如下的工作：1）拟定一种实验方案，搭建测试系统，测量该简支梁的固有频率；2）还有没有其他的方法可以测量该简支梁的固有频率；3）如果需要测量该梁的刚度如何测定；4）请举出至少一个可以用该模型来描述的工程实例。
5）写出实验报告。
图2实验三拍振现象研究在机械设备振动监测中，经常会观测到拍振现象。
了结拍振产生的原因，对分析和解决实际工程问题很有帮助。
重载汽车齿轮变速箱振动与噪声特性
１ 测试 信 号 的分析 方 法
在 齿 轮 箱 检 测 中 ， 动 检 测 是 目前 的 主 要 方 振
法 。齿 轮 的振 动通 常 包括 齿 轮 的周 向振 动 、 轮 的 齿
后 在靠 近轴承 座 的部位安排 测 点 ， 编号 为 ２ 。 测 点 的选 取 如 图２ 示 。测点 （ ） 示第 １ 所 １表 组测
之 间插 入橡 皮 圈 以防 止 振 动和 噪 声 的论 文 。 １７ ９６
年 ， 口修等 论 述 了齿轮 传动 过 程 中振动 产 生 的原 谷
理 并 分 析 了齿轮 振 动 与 噪 声 的关 系 。 １８ ９ ４年 ， Ｋ．
ｚｗ 和 Ｔ ｒｉｎ 齿轮 箱 系统 振动 的预测 方 法和 耦 ａａ ｏｄｏ 对
振 动信 号 的频谱 分析 是齿轮 故障信 息 的最基 本
的研 究方法 。
对 于 高速大 型旋 转机械 ， 旋转状 况是 复杂 的 ， 其 尤其 当设 备 出现 不对 中 ， 承或 齿轮 的缺 陷 、 轴 油膜 涡 动、 磨擦 、 陷流及 质量 不 对称 等现象 时 ， 则振 动 更为 复 杂 ， 一般 频谱 分析 方法 已经 难于 辩识 （ 用 识别 反映
噪
声
与
振
动
控
制
第３ 期
２１ 测 点布置 ．
本 文 针对 重 载汽 车 齿轮 变 速箱 的工 作特 点 ， 对
该齿轮 箱 的空档 、 十个前 进档 、 个倒档 的稳 态运行 两
变速 器在 正常情 况 下 的振 动 是 由齿轮 在 工作过 程 中的 啮合 力波 动 、 允许 范 围 内的 齿轮 轴 中心 距偏
ｂ ｘ ｏ ｅ ｔ ｌ ｅ ｒ ｔ ｎ ｆｏ ｔ ｔ ｎ ｎ ｅ ｅｓ ｓ ｓｃ ｒ ｅ ｕ ． ｈ ａ ｕ ｅ ｉｎ ｌ ｗｅｅ ａ ａｙ ｅ ｅｔ ｏ ｏ ｎ ｎ ｕ ｒ ａ ， ｅ ｎ ａｇ ｒ ｍｏ ｉ ｓａ ｄ ｔ ｒ ｖ ｒ ｅ ａｒ ｄ ｏ ｔ Ｔ ｅｍｅ ｓ ｒ ｄ ｓｇ ａｓ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ ｉ ｔ ｉ ｄ — ｏ ｗｏ ｗａ ｉ ｎ ｈ ｍｅ ｍａｎ ａ ｄ ｔ ｅｓ ｅ ｔ ｌ ｒ ｑ ｅ ｃ ｏ ｉ ． ｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｖ ｏ ｉ ｎ ｆ ａ ｃ ｏ ｎ ｅ ｓａ ｄ ｎ ｅｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃｏ ｅｖ ｂ ａ ｉ ｎ ｐ ｃｒ ｅ ｕ ｎ ｙ ｄ ｍａｎ Ｔ ｅｒ ｓ ｌ ａ ｅｓ ｍｅｓｇ ｉ ｃ ｎ ｅｆ ｒ ｄ ｒ ｔｎ ｉ ｇ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｆ ｈ ｉ ｒ — ｈ ａｆ ｓ ｉ ｕ ｈ ｉ ｔ ｔ ｎ ａ ｄ ｎ ｉｅｏ ｅｇ ａ ｂ ｘ ａ ｄ ｉ ｕ ｌｙ ｅ ａｕ ｔ ｎｏ ｅｇ ａ ｂ ｘｂ ｓ ｄ ｏ ｅｖｂ ａｉ ｎ ａ ｄ ｎ ｉ ｉｎ ｌ． ｉ ｎ ｏ ｓ ｆ ｈ ｅ ｒ ｏ ｎ ｑ ａｉ ｖ ｌａ ｉ ｆ ｈ ｅ ｒ ｏ ａ ｅ ｎ ｔ ｉ ｒ ｔ ｎ ｏ ｓ ｓ ａｓ ｏ ｔ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｏ ｅ ｇ
环境振动测试实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过振动测试技术，对特定环境中的振动情况进行全面评估，以确定该环境是否符合预定设备的安装和使用要求。
通过对振动频率、振幅等参数的测量和分析，为设备的选型、安装和运行提供科学依据。
二、实验背景随着科学技术的不断发展，精密设备在各个领域的应用越来越广泛。
精密设备对环境振动要求较高，因此，对设备安装环境进行振动测试显得尤为重要。
本实验针对某大型精密设备公司无尘车间内即将安装的某精度较高的设备，对其进行环境振动测试。
三、实验仪器与设备1. 试验仪器：- 北京东方振动和噪声技术研究所研制的INV3062C云智慧数据采集分析仪- 941B型拾振器（水平4只、垂直2只）- DASP V10专业版数据采集与信号处理软件2. 测点布置：根据现场实验条件和测试要求，在仪器基础的不同工况下，布置两个测点，分别检测仪器基础在三个方向（水平、垂直）的振动量。
四、实验方法与步骤1. 测试前准备：- 检查仪器设备是否正常工作，确保数据采集和分析的准确性。
- 根据VC-B标准，确定测试参数和测试范围。
2. 测试过程：- 将拾振器固定在仪器基础的不同位置，确保其稳定可靠。
- 启动数据采集分析仪，记录测试数据。
- 对仪器基础在不同工况下的振动情况进行连续监测，包括设备运行、停机、人员走动等情况。
3. 数据处理与分析：- 对采集到的振动数据进行1/3倍频程分析，并与VC-B标准进行对比。
- 分析不同时段、不同工况下的振动情况，找出振动的主要来源和影响因素。
五、实验结果与分析1. 测试结果：- 振动频率主要集中在4-80Hz之间，符合VC-B标准的要求。
- 振动振幅在测试范围内，未超过VC-B标准规定的限值。
2. 分析与讨论：- 测试结果表明，该无尘车间的振动环境基本符合设备的安装和使用要求。
- 在设备运行期间，振动主要来源于设备本身和周围环境因素，如人员走动、空调运行等。
- 针对振动的主要来源，可以采取以下措施：- 对设备进行减振处理，如加装减振垫、减振器等。
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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。
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采样参数如何设置 采样参数大概可划分为： 文件参数设置； 采样参数设置； 采样通道设置；
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现场试验测试
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现场试验测试
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现场试验测试
M5接头接触不良，导致的错误信号
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现场试验测试
2）连接后，可以让工作人员在传感器周围轻 轻敲击或者晃动传感器，看软件屏幕是否具有信 号变化。 如没有信号变化，则为连接导线不通或者仪 器档位设置不合适。 解决：检查接线接头、传感器安装及档位。
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现场试验测试
891-2型速度传感器接头防 护
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现场试验测试
3）对于加速度（或ICP）传感器，接头为M5 或者M3，要保证拧紧，没有松动。 振动剧烈的情况下 或者 测试中出现问题人无法进行重新安装 的情况下 对M5接头处用胶带固紧。
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现场试验测试
四种采样方式及对于参数设置：
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现场试验测试
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现场试验测试
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现场试验测试
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使用单向加速度传感器测量某一测点三个方 向的速度值： （1）三个单向传感器安装到一个正方形尼龙 块的X、Y、Z三个表面。 （2）调理放大器进行积分测量速度。
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现场试验测试
导线的固定：
固定导线末端，防止导线晃动对信号的干扰
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振动测试分析举例
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现场试验举例
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现场试验举例
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现场试验举例
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2）传感器需要在室外过夜、有雨等情况，传感 器要做好防水、防潮等保护措施。 3）在高空操作时，为了 避免传感器跌落造成人身、 财产损失，传感器需要采用 绳索固定等保护措施。
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传感器与导线的接头如何保护？ 1） 接触良好。避免短路、断路和接触不良情 况存在。 2）将导线端固定。避免由于长导线作用而使 传感器受到拉力。
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声学传感器 常用于声压、声强的测量。例如：声压测量、 声源定位、声功率测量等。
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1）INV系列加速度（ICP型）传感器； 2）891、941系列速度传感器； 3）INV系列声学（ICP型）传感器 以上三种，均可直接接入INV3018、3020系列24 位采集仪中，不需要供电和信号调理。
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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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现场试验举例
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现场试验举例
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现场试验测试
多次触发参数中的变时倍数
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现场试验测试
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现场试验测试
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4感器（891、941系列） 常用于低频、中频信号的测量。例如：桥梁、 楼房的振动测量领域。
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位移传感器 常用于低频、中频信号的测量。例如：轴承旋 转时横向、纵向位移测量。
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4）应变信号需经过应变调理（INV1861动态应变 仪），可接入INV3018、INV3020系列24位采集 仪中
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5）电荷型信号需经过电荷调理（INV1841系列调 理器），可接入INV3018、INV3020系列24位采 集仪中
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现场试验测试
M5接头用胶带固定
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现场试验测试
测试导线如何处理？ 导线的固定：
固定导线末端，防止导线晃动对信号的干扰
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采用24位采集仪的测试系统
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仪器连接流程
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选择合适的传感器 1）传感器种类 2）频率范围 3）传感器量程 4）传感器尺寸、重量 5）环境要求（高温、防水等）
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现场试验举例
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现场试验举例
大型结构模态分析举例——输电杆塔的模态分析
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现场试验举例
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现场如何安装传感器
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安装后的传感器如何保护？ 1）合适的工作环境，并做出适当的保护。避 免由于绝缘、潮湿等原因造成损坏或信号异常。
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现场试验测试
系统连接后，检查信号是否正常？ 1）连接后，测点振动量值微弱，但信号较大， 有上百毫伏。 同时有周期性，频谱峰值为50Hz，100Hz， 150Hz，200Hz，250Hz等。 解决：检查是否为接触不良引起的，可以检 查导线接头。
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现场试验测试
信号正常时，随振动变化，信号幅值随之改变
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现场试验测试
应变测量经常遇到的问题：
1 、动态应变仪无法平衡。 常见的有两种情况： 1）应变片与导线的接线接触不良。 接线头断开，无法构成四个桥臂，因此无法平 衡。 解决方法：检查桥盒接线接头。
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现场试验举例
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现场试验举例
小型结构模态分析举例——金属简支梁的模态分析
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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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现场试验举例
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6
传感器
信号调理
采集仪 分析软件
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加速度传感器（IEPE型及电荷型） 常用于中频、高频信号的测量。例如：机械 结构的振动测量领域。（电荷型信号经过调理器可接