常见机械工程量的测试
机械工程测试技术基础知识点总结
机械工程测试技术基础知识点总结一、引言机械工程测试技术是机械工程领域中非常重要的一部分，它主要涉及到对机械产品进行各种测试和评估的技术方法和手段。
本文将从以下几个方面对机械工程测试技术的基础知识点进行总结。
二、测试目的与方法1. 测试目的：机械工程测试的目的是为了评估机械产品的性能、可靠性和安全性，以确保其符合设计要求和使用需求。
2. 测试方法：机械工程测试可以采用静态测试、动态测试、功能测试、环境测试等多种方法。
其中静态测试主要用于评估机械产品的结构强度和刚度，动态测试用于评估机械产品的振动、噪声和动力性能，功能测试用于评估机械产品的功能是否正常，环境测试用于评估机械产品在不同环境条件下的性能。
三、测试设备与工具1. 测试设备：机械工程测试需要使用各种测试设备，如力传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器等。
这些设备用于测量机械产品在测试过程中产生的各种物理量。
2. 测试工具：机械工程测试还需要使用各种测试工具，如测量仪器、测试仪器、数据采集仪等。
这些工具用于对测试设备进行校准、数据采集和分析。
四、测试流程与方法1. 测试准备：机械工程测试前需要进行测试准备工作，包括制定测试计划、选择测试方法和设备、清洁测试环境等。
2. 测试执行：根据测试计划，进行具体的测试操作，包括设置测试参数、采集测试数据、记录测试结果等。
3. 测试分析：对测试数据进行分析和处理，评估机械产品的性能指标是否符合要求，找出可能存在的问题和改进方向。
4. 测试报告：根据测试结果，编制测试报告，包括测试目的、测试方法、测试数据、测试结论等内容，供相关人员参考和决策。
五、常见测试指标与评估方法1. 结构强度：通过静态测试和有限元分析等方法，评估机械产品的结构是否能承受设计载荷，并满足安全要求。
2. 动力性能：通过动态测试和数学模型仿真等方法，评估机械产品的加速度、速度、位移等动力性能指标是否符合设计要求。
3. 噪声与振动：通过振动测试和噪声测试等方法，评估机械产品在运行过程中产生的噪声和振动是否超过限制值，是否对人体健康造成影响。
机械工程中的测试与测量技术
机械工程中的测试与测量技术在机械工程领域中，测试与测量技术扮演着至关重要的角色。
它是确保机械设备和系统高效运行的关键一环，也是保证产品质量和安全的必要手段。
本文将介绍机械工程中常用的测试与测量技术，以及其在不同领域的应用。
一、标准测试方法标准测试方法是机械工程中最常用的一种测量技术。
它通过明确的步骤和参数，对机械设备或系统进行定量评估。
标准测试方法通常包括测量仪器的选择、测量环境的控制以及数据的采集和分析等步骤。
例如，对于机械设备的功率输出测试，可以通过安装负载并测量电流和电压的方法来确定设备的功率输出情况。
二、非接触式测量技术随着科技的发展，非接触式测量技术在机械工程中得到了广泛应用。
非接触式测量技术主要包括光学、声学和电磁等方法。
它们不需要与被测物理接触，避免了测量误差和对被测物的损伤。
例如，通过激光测距仪对物体距离进行测量，或利用红外热像仪观察温度分布情况，这些都是非接触式测量技术的典型应用。
三、材料测试技术材料测试技术广泛用于机械工程中的材料研究和产品质量控制。
它包括材料强度、硬度、韧性、断裂和疲劳等方面的测量。
常见的材料测试方法包括拉伸试验、硬度测试和冲击试验等。
通过这些测试技术，可以评估材料的性能和可靠性，为机械设计提供重要的依据。
四、振动与噪声测试技术振动与噪声是机械系统中常见的问题，会对设备的性能和寿命产生负面影响。
因此，振动与噪声的测试与控制是机械工程中的重要环节。
振动测试可以通过安装加速度计等传感器，对机械设备的振动进行定量测量，并分析振动的频率和幅值。
噪声测试则通过声级计等仪器，对噪声水平进行评估。
这两种测试技术可以有效预防振动与噪声对机械系统的损害。
五、流体力学测试技术流体力学是机械工程中广泛应用的一个领域，涉及到气体、液体的流动和压力等问题。
流体力学测试技术可以对流体的速度、压力、温度等进行测量。
例如，对于风洞测试来说，可以通过安装压力传感器和流速计等设备，对风洞模型所受到的压力和速度进行检测。
机械工程测试1
机械工程测试1引言机械工程测试是机械工程领域中不可或缺的一部分。
通过测试，可以评估机械设备的性能、可靠性以及安全性，从而为设计、生产和维护提供重要的参考依据。
本文将介绍机械工程测试的基本原理、方法和常见的测试设备。
一、机械工程测试的原理机械工程测试的原理基于力学原理和材料力学，通过对机械设备在各种工作条件下的力学行为进行测试和分析，获取机械设备的性能参数和材料特性。
机械工程测试可以分为静态测试和动态测试两种。
1. 静态测试静态测试是指在固定工况下对机械设备进行力学性能测试。
通过对机械设备施加静力荷载，测量设备的应力、应变、变形等参数，来评估机械设备的结构强度、刚度和稳定性。
静态测试常用的方法包括拉伸测试、压缩测试和弯曲测试等。
2. 动态测试动态测试是指在动态工况下对机械设备进行力学性能测试。
通过对设备施加动力荷载，测量设备的振动、冲击、疲劳等参数，来评估机械设备的动态响应、自振频率和疲劳寿命等。
动态测试常用的方法包括振动测试、冲击测试和疲劳测试等。
二、机械工程测试的方法机械工程测试的方法根据测试目的和测试对象的不同而不同。
下面将介绍几种常见的机械工程测试方法。
1. 拉伸测试拉伸测试是静态测试中最常用的一种方法，用于评估材料的力学性能和材料的强度。
在拉伸试验机上，将试样固定在夹具上，施加拉力使试样产生拉伸变形，测量试样的应力-应变曲线，从而得到材料的拉伸强度、屈服强度和伸长率等参数。
2. 疲劳测试疲劳测试是动态测试中最常用的一种方法，用于评估材料的疲劳寿命和机械设备的抗疲劳性能。
在疲劳试验机上，施加交变荷载或周期荷载，使试样产生交变应力，根据试样的应变-时间曲线来评估试样的疲劳寿命和疲劳强度。
3. 冲击测试冲击测试用于评估机械设备在突然加荷下的响应和破坏行为。
通常采用冲击试验机或冲击落锤进行测试，通过测量试样的冲击载荷和试样的动态应变，评估冲击载荷对试样的破坏程度和冲击强度。
4. 振动测试振动测试用于评估机械设备在振动工况下的振动响应和振动特性。
机械工程中的性能测试与数据分析
机械工程中的性能测试与数据分析引言机械工程是现代工业发展的基础，而性能测试与数据分析则是评估和提升机械设备性能的重要手段。
本文将从实验设计、测试方法、数据采集与处理、分析与应用等方面来探讨机械工程中性能测试与数据分析的重要性和技术。
一、实验设计任何一项机械性能测试都需要进行科学合理的实验设计。
实验设计的目的是明确测试目标、确定测试内容和参数，并合理安排测试方案。
常见的实验设计方法有正交试验设计、全因素试验设计和响应面试验设计等。
根据具体的测试目标和条件，选择合适的实验设计方法可以提高测试的效率和准确性。
二、测试方法性能测试的测试方法包括静态测试和动态测试。
静态测试是用于测试机械设备在固定状态下的性能指标，如负载能力、刚度等。
而动态测试则是模拟机械设备在运行状态下的工作条件进行测试，如振动、噪音等。
对于不同类型的机械设备，需要选择不同的测试方法，并根据实际需求进行合理的测试。
三、数据采集与处理性能测试需要采集大量的实验数据，而数据采集与处理是保证测试结果准确、可靠的重要环节。
数据采集的方法包括传感器测量和现场观察等。
在采集数据时，要确保数据的准确性和完整性。
而数据处理则包括数据筛选、数据清洗和数据整理等工作。
通过有效的数据采集和处理，可以得到真实、可靠的测试数据。
四、数据分析与应用数据分析是性能测试与数据分析的核心环节，通过对测试数据进行分析可以获取对机械设备性能的深入理解。
数据分析的方法包括统计分析、信号处理和多元分析等。
通过数据分析，可以获取机械设备在不同工作状态下的性能指标，预测机械设备的寿命和故障概率，优化机械设备的设计和工艺。
同时，数据分析还可以用于机械设备的状态监测和预警，提高设备的可靠性和安全性。
结论机械工程中的性能测试与数据分析在提升机械设备性能、优化设计和工艺方面起着重要作用。
通过合理的实验设计、科学的测试方法、有效的数据采集与处理以及深入的数据分析与应用，可以获得准确、可靠的测试结果，并为机械工程的发展和创新提供科学依据。
机械工程测试技术实验指导书
机械工程测试技术实验指导书实验目的本实验旨在通过对机械工程中常见测试技术的实际操作，培养学生的工程实践能力和实验操作技能，加深学生对机械工程测试技术的理解和应用。
实验器材与材料•万能试验机•温度计•流量计•压力传感器•液压泵•结构件样品实验内容实验一：静态力测试1.使用万能试验机进行静态力测试时，首先要保证试验机的稳定性和安全性，检查是否有异常噪声或松动部件。
2.将结构件样品放置在试验机的夹具上，注意调整夹具的夹紧程度，使其紧固结构件样品，但不会损坏样品。
3.开启试验机，并设置合适的试验速度和加载方式，开始静态力测试。
4.记录下结构件样品在不同加载条件下的变形数据和加载力数据。
实验二：温度测试1.使用温度计进行温度测试时，先进行校准操作，确保温度计的准确性。
2.将温度计放置于待测物体附近，确保不会受到其他外来热源的影响。
3.等待一段时间，让温度计的读数稳定下来，记录下稳定时的温度数据。
4.如有需要，可重复上述步骤，记录不同时间点的温度数据，以进行温度变化分析。
实验三：流量测试1.连接流量计与待测管道，确保连接紧固，并检查流量计的通电和工作状态。
2.开启流量计，并调整合适的流量范围和测量单位。
3.通过调节管道流速或水泵转速，使流量计读数稳定在设定范围内，并记录下实际流量数据。
4.如有需要，可重复上述步骤，记录不同操作条件下的流量数据，以进行流量变化分析。
实验四：压力测试1.将待测液体接入压力传感器的输入端，确保连接管道紧固，并检查传感器的通电和工作状态。
2.开启液压泵，调整液压泵的工作压力，并观察压力传感器的读数。
3.记录不同压力值下的压力传感器读数，并考虑压力值与读数的关系。
实验注意事项1.所有实验前都要检查实验器材的完整性和安全性。
2.在进行力测试时，要注意保护试验机夹具和结构件样品不受损坏。
3.在进行温度测试时，要避免热源和其他干扰因素的影响。
4.在进行流量测试时，要确保流量计的正常工作和精确度。
机械工程测试 位移测量
电阻应变式位移传感器的性能及特点
型式
非粘贴的
粘贴的
半导体的
测量范%应变
±2%～3%
±0.25%应变
±2%～3%
直线性
±1%
±1%
满刻度±20%
特点
不牢固
牢固，使用方便，输出幅值大，温 需温度补偿和高 度灵敏性高 绝缘电阻
差动变压器式位移传感器 工作过程:
精确度 直线性
±0.1% ±0.1%
±0.1% ±0.1%
±0.5% ±0.5%
±0.5% ±0.5%
特点
分辨力较好，可静态或动 态测量。机械结构不牢固
结构牢固，寿命长，但分 辨力差，电噪声大
二、应变片式位移传感器
利用弹性元仵把位移量转换成应变量 应变式位移传感器工作过程:
被测位移量ΔX 弹簧作用 贴 外接电路 测杆运动 弹性元件(悬臂梁)产生应变 应变片 电量输出 电阻ΔR
测量时必须利用基准面来“体现”回转轴线。通常是选 用具有高圆度的圆球或圆环来作为基准面。直接采用回 转轴上的某一回转表面来作为基准面虽然可行，但由于 该表面的形状误差不易满足测量要求，测量精确度较差。
用双向测量法测量轴的径向运动误差
测量仪
位移传感器
测量仪
位移传感器
设Oo为理想回转中心，Om为基准球的几何中心，Or为瞬 时回转中心，e为基准球的安装偏心，θ 为转角，并令e与x轴 平行时θ =0，r(θ )为径向运动误差。若基准球半径Rm远远 大于偏心e和径向运动误差r(θ )，则两传感器检测到的位移信 号dx和dy分别为：
二、物位的测量 物位是液位、料位、以及界面位置的总称。具体的液位如 罐、塔、槽等容器中液体或河道、水库中水的表面位置高 度；料位如仓库、料斗、仓储箱内堆积物体的高度；界面 位置一般指固体与液体或两种不相溶、密度不同的液体之 间存在的界面。
物理实验技术中的机械性能测试方法
物理实验技术中的机械性能测试方法在物理实验技术中，机械性能测试方法是非常重要的一部分。
通过对各种材料、器件和装置的机械性能进行测试，可以评估其在真实工作条件下的性能和可靠性，为设计和制造提供参考。
本文将探讨几种常见的机械性能测试方法，并分析其原理和适用范围。
一、拉伸测试拉伸测试是一种常见的机械性能测试方法，用于评估材料的拉伸强度、延展性和断裂特性。
通过将材料制成标准试样，并施加均匀的拉力，观察材料在拉伸过程中的变形和破坏情况，可以得到材料的应力-应变曲线和断裂性能参数。
拉伸测试广泛应用于金属、塑料、橡胶等材料的强度和可塑性评估。
二、压缩测试压缩测试是测量材料在受到垂直压力时的变形和强度的测试方法。
通过将材料制成标准试样，并施加均匀的压力，观察材料在压缩过程中的应变和破坏情况，可以得到材料的应力-应变曲线和压缩强度。
压缩测试主要用于评估材料的抗压性能，广泛应用于建筑材料、电子元器件等的设计和生产。
三、弯曲测试弯曲测试是测量材料在受到弯曲加载时的变形和强度的测试方法。
通过将材料制成标准试样，并施加均匀的弯矩，观察材料在弯曲过程中的应变和破坏情况，可以得到材料的应力-应变曲线和弯曲强度。
弯曲测试主要用于评估材料的韧性和抗弯强度，广泛应用于建筑结构、航空航天等领域。
四、硬度测试硬度测试是测量材料抵抗局部变形和破坏的能力的测试方法。
通过在材料表面施加一定的压力或者冲击，然后测量材料在压力或冲击下产生的变形或者破裂，可以得到材料的硬度值。
硬度测试可以用于评估材料的抗磨性、抗刮性以及对外力的抵抗能力，广泛应用于金属、陶瓷、塑料等材料的生产和加工。
五、冲击测试冲击测试是测量材料在受到突然外力作用下的变形和破裂特性的测试方法。
通过使用冲击试验机或者落锤等设备，施加一定的冲击力或者冲击能量在材料上进行试验。
冲击测试可以用于评估材料的韧性、抗冲击性能以及耐久性，广泛应用于金属、塑料、复合材料等行业。
六、疲劳测试疲劳测试是测量材料在长期受到交变载荷作用下的变形和破裂特性的测试方法。
机械测试技术实例
机械测试技术实例引言机械测试技术在现代工程领域中发挥着重要作用。
通过对机械设备进行测试，我们能够评估其性能、可靠性以及耐久性。
本文将介绍几个机械测试技术的实例，以便读者更好地了解这些技术在实际应用中的优势和方法。
1. 材料的拉伸测试拉伸测试被广泛应用于评估材料的强度和塑性变形能力。
在这种测试中，材料被拉伸至其断裂点，从而确定其最大承载能力和变形性能。
通过拉伸测试，我们可以了解材料在工程应用中的可靠性和安全系数。
拉伸测试的过程包括在试样上施加拉力，以逐渐增加载荷。
同时，我们需要测量载荷和试样的伸长量，以得到应力-应变曲线。
通过分析这条曲线，我们可以获得材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等重要参数。
2. 疲劳测试疲劳测试用于评估材料或结构在循环加载下的可靠性。
这种加载方式是现实工程中常见的，因为许多机械设备都需要承受长期重复的载荷。
疲劳测试的方法是在试样上施加周期性的载荷，以模拟实际工况下的应力作用。
我们需要记录试样的受力情况和载荷次数，直到试样发生疲劳破坏。
通过分析载荷与寿命的关系，我们可以得到材料的疲劳强度和寿命预测。
3. 冲击测试冲击测试被广泛应用于评估材料或结构在突然加载下的性能。
在实际工况中，机械设备可能会遭受突发的冲击负载，如碰撞、爆炸等。
冲击测试可以帮助我们评估材料的抗冲击能力和结构的可靠性。
冲击测试的方法是在试样上施加高能量的冲击载荷，观察其破坏过程和破坏形态。
通过分析试样的变形情况和破坏机制，我们可以评估材料的抗冲击性能，并做出相应的改进方案。
4. 磨损测试磨损是机械设备长期使用过程中不可避免的现象。
磨损测试被用来模拟实际工作环境下的磨损情况，评估材料的耐磨性和寿命。
常见的磨损测试方法包括滑动磨损、磨粒磨损和磨料磨损等。
通过在试样表面施加一定的载荷和磨擦力，我们可以模拟实际工作条件下的磨损过程。
通过测量试样的磨损量和磨损形貌，我们可以评估材料的耐磨性和确定最佳的表面涂层。
5. 刚度测试刚度是衡量物体抵抗变形的能力。
机械力学性能测试与分析
机械力学性能测试与分析一、引言机械力学是研究物体静力学与动力学性能的学科，是工程学的重要基础。
在机械工程领域，如果不对机械的力学性能进行准确的测试与分析，就无法保证机械的可靠性和安全性。
因此，机械力学性能测试与分析是非常重要的一项工作。
二、机械力学性能测试1. 材料强度测试材料的强度是指材料抵抗外力引起变形或破坏的能力。
材料强度测试通常包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等。
拉伸试验可以通过施加逐渐增加的拉应力，观察材料的断裂情况来确定材料的屈服强度和断裂强度。
压缩试验则是施加逐渐增加的压应力，观察材料的弹性和塑性变形情况。
弯曲试验则是将材料固定在两个支撑点上，施加逐渐增加的弯矩，观察材料的弯曲变形和断裂情况。
2. 刚度测试刚度是指物体抵抗外力变形的能力。
刚度测试可以通过施加力和测量物体的变形来评估物体的刚度。
例如，弹簧的刚度可以通过施加一定的力并测量其弹性变形来确定。
在机械工程领域，常用的刚度测试方法有拉伸刚度测试、弯曲刚度测试等。
3. 疲劳寿命测试在机械工程中，疲劳寿命是指机械在经历长时间重复载荷作用后失效的时间。
疲劳寿命测试是通过对机械或材料施加连续大幅度载荷，观察其疲劳性能和寿命。
常见的疲劳寿命测试方法有旋转疲劳测试、往复疲劳测试等。
三、机械力学性能分析1. 强度分析强度分析是对机械在外力作用下的抗变形和抗破坏能力进行分析。
通过对材料的力学特性和受力情况进行分析，可以预测机械在不同载荷下的强度和稳定性。
强度分析对于设计安全可靠的机械至关重要。
2. 刚度分析刚度分析是对机械刚度进行分析，以确定机械在受力后的变形情况。
通过刚度分析，可以评估机械的工作性能和可靠性。
刚度分析常用的方法包括有限元分析、受力分析等。
3. 疲劳分析疲劳分析是对机械在长期重复载荷下失效的情况进行分析。
通过疲劳分析，可以评估机械的寿命和使用安全性。
疲劳分析常用的方法有多轴位疲劳分析、循环应力分析等。
四、应用实例1. 汽车制动系统的力学性能测试与分析汽车制动系统是保证驾驶安全的重要组成部分。
机械工程测试方案
机械工程测试方案一、引言随着科技的发展和工业化的进程，机械工程在各个行业中扮演着至关重要的角色。
为了保证机械设备的安全性、可靠性和性能，需要对其进行严格的测试。
本文将讨论机械工程测试的重要性、测试方法和测试方案的编制。
二、机械工程测试的重要性1. 保证产品的质量机械设备的质量直接关系到整个生产线的运转情况以及产品质量的稳定性。
通过测试可以发现并解决机械设备的缺陷和问题，从而保证产品的质量。
2. 提高安全性机械设备在工作过程中存在着一定的危险性。
通过测试可以发现设备的安全隐患，为用户的安全使用提供保障。
3. 提高可靠性通过测试可以及时发现设备的故障和问题，提高设备的可靠性和稳定性，降低故障率，延长设备的使用寿命。
4. 降低成本通过测试可以有效提高设备的效率，减少故障率，降低维修成本和停机时间，从而降低企业的生产成本。
三、机械工程测试的方法1. 静态测试静态测试是通过对机械设备结构、外观和材料进行检查和测试，来评估设备的质量和性能。
静态测试包括外观检查、尺寸测量、材料分析等。
2. 动态测试动态测试是通过对机械设备在工作状态下的运行情况进行监测和测试，来评估设备的性能和可靠性。
动态测试包括振动分析、噪声测试、温度检测等。
3. 耐久性测试耐久性测试是对机械设备在长时间、高负荷工作状态下的性能进行测试，来评估设备的寿命和耐久性。
耐久性测试包括高温试验、低温试验、振动耐久性测试等。
4. 环境适应性测试环境适应性测试是对机械设备在不同环境条件下的适应性进行测试，来评估设备在不同环境条件下的性能和可靠性。
环境适应性测试包括高湿度测试、高温高压测试、盐雾腐蚀试验等。
四、机械工程测试方案的编制1. 测试目标在编制机械工程测试方案时，首先需要明确测试的目标和要求。
根据产品的特点和要求，确定测试的关键指标和测试的重点，以便进行有针对性的测试。
2. 测试方法根据产品的特点、测试目标和要求，选择合适的测试方法和手段。
包括静态测试、动态测试、耐久性测试、环境适应性测试等。
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振动测量测试技术的应用
原型 原型 Physical prototype Physical prototype 设计 设计 Design Design
No! No!
设计 设计 design design OK? OK?
Yes Yes
数据采集 数据采集 data acquisition data acquisition
Δl σ F LLLLL8. 3 −15 ε= = = l E AE 式中F → 作用在弹性元件上的集中力; E → 材料弹性模量; A → 圆柱的横截面积.
4
b、梁式弹性元件
等截面梁、双端固定梁、等强度梁等多种形式。
等强度梁:梁的截面成等腰 等强度梁:梁的截面成等腰 三角形，集中力Ｆ作用在三角 三角形，集中力Ｆ作用在三角 形顶点，梁内各横截面产生的 形顶点，梁内各横截面产生的 应力是相等的，表面上任意位 应力是相等的，表面上任意位 置的应变也相等。 置的应变也相等。 梁厚为h，梁长为l，固定端 梁厚为h，梁长为l，固定端 为 b。其表面应变为： 为 b。其表面应变为：
μ → 材料的泊松比。
于是，扭矩为： Eε1 T = τ Wn = Wn 式中Wn → 材料的抗扭摸量。 1+ μ
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3. 水洞测力系统
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水洞测量系统的组成：
1．水洞 用以产生高速流场 工作段尺寸为400×2000 mm, 最大 流速18m/s 2．测力天平 用以测试验模型所受的力，四分力天平 3．控制系统 基于计算机网络技术的分布自动化控制系统。 主要用于水洞开关电机流程控制、水洞水速控制、 压力控制、舵角控制 4．数据采集与处理系统 对测力天平输出数据进行采集及处理，并表成测试报告。
第13章 常见机械工程量的测试
应变与应力的测量 振动测量 噪声测试
1
一、应变与应力测量
测量系统可分为三个基本环节： 传感器:通过弹性元件将力转变为应变，再由电 阻应变计将机械应变转变为电阻变化量； 电阻应变仪:放大由电阻应变计组成的电桥所输 出的电压，以电压或电流信号输出； 指示、记录装置。
2
测试方法与测力传感器的选用 测试方法与测力传感器的选用
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(2)压电式加速度传感器
压电式加速度传感器属于惯性式传感器。它利用了压 电晶体的压电效应，主要由压电元件、质量块和附加件构 成，附加件包括压紧弹簧和机座。若振动频率远远小于加 速度计的固有频率，压电元件就会产生与被测加速度成正 比的电荷量。 加速度计
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对于某种压电材料的加速度计，质量越大，灵 敏度越高，但传感器的固有频率会下降。传感器 的固有频率越高，则其可测频率范围越宽，目前 可测的最底频率达0.1Hz。
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激振器 常用的激振器有电动式﹑电磁式和电液式三种。 1)电动式激振器
它由弹簧﹑壳体﹑磁钢﹑顶杆 它由弹簧﹑壳体﹑磁钢﹑顶杆 ﹑磁极板﹑铁芯和驱动线圈等元 ﹑磁极板﹑铁芯和驱动线圈等元 件组成。驱动线圈和顶杆相固 件组成。驱动线圈和顶杆相固 连，并由弹簧支撑在壳体上，使 连，并由弹簧支撑在壳体上，使 驱动线圈正好位于磁极所形成的 驱动线圈正好位于磁极所形成的 高磁通密度的气隙中。当驱动线 高磁通密度的气隙中。当驱动线 圈有交变电流通过时，线圈受电 圈有交变电流通过时，线圈受电 动力的作用，力通过顶杆传给试 动力的作用，力通过顶杆传给试 件，即为所需的激振力。 件，即为所需的激振力。
9
由材料力学知,当受扭矩作用时,轴表面有最大剪应力τ max。 轴表面的单元体为纯剪应力状态，在与轴线成45o的方向上 有最大正应力σ 1和σ 2，其值为|σ 1 |=| σ 2 |= τ max。
若测得沿45o 方向的应变ε1，则相应的剪应变为： Eε1 τ= LLLLL 式中E → 材料的弹性模量； 1+ μ
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4) 激振力锤
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振动分析仪
(1)测振仪 (2)频谱分析仪 模拟 数字 虚拟仪器
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2)电荷放大器 电荷放大器的输出电 压与输入电荷成正比，它 是一个具有电容反馈的高 输入阻抗的高增益运算放 大器。
放大器的输入电压，即电容C (C = Ca + Cb + Ci ) 两端的电位差： qa − qF LLLL11.17 C 由以上二式，电荷放大器的输出电压为： − Aqa u0 = －Aui = LL11.18 Ca + Cb + Ci + (1 + A)CF ui =
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常用的测振传感器
1)位移传感器 电容、电感、激光。
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2)磁电式速度传感器
磁电式速度传感器利用电磁感应原理将质量 块与壳体的相对速度变换成电压信号输出。
磁电式相对速度传感器 1-顶杆；2-弹簧片；3-磁铁；4-线圈； 5-引出线；6-壳
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3)加速度传感器
(1)应变式加速度计 应变式加速度计属于惯性式 传感器。当传感器受到与应变 梁垂直方向的振动时，若满足 f<<fn及ζ=0.7的条件，应变值 与传感器的加速度成正比。此 种传感器的低频响应好，例如 BAR-6型传感器，固有频率为 150Hz，可测频率范围为0～ 100Hz，可测加速度达2m/s2。
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绝对式传感器
在许多情况下，振动系统的受 迫振动是由基础的运动引起的。 设基础的绝对位移为z1，质量 块 m的绝对位移为z0则如图所 示。质量块 m 的运动方程为:
d 2 z0 (t ) d m + c [ z0 (t ) − z1 (t )] + k[ z0 (t ) − z1 (t )] = 0L11.9 dt 2 dt 令z01 (t ) = z0 (t ) − z1 (t ), 为质量块m对基础的相对位移, 则上式为: d 2 z01 (t ) dz01 (t ) d 2 z1 (t ) m +c + kz01 (t ) = − m LLLL11.10 2 2 dt dt dt
(1)扭矩测量中应变计的布置和组桥方法
其原理是通过测量与扭矩有对应关系的其它物理量 （如轴体的扭转变形、应力、磁阻或导磁率等）来实 现的。常用的测量方法是通过测量轴体表面的扭应变 测量扭矩。
8
测扭时，电阻应变计须沿主应变ε1及ε 2的方向 （与轴线成45o及135o 夹角）。应变计的数目、布置及 组桥方式，应考虑灵敏度、温度补偿及抵消拉、 压及弯曲等非测力因素干扰的要求。
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加速度计的幅频特性
图中纵坐标为幅值比A(ω)/A(0)。
若 加 速 度 传 感 器 的 输 入 是 &&1 ( t ), z 输 出 是 z 0 1 ( t )， 其 相 对 安 装 时 的 幅频特性为： A( ω ) 1 ω n2
ω 2 2 ω 2 [1 − ( ) ] + (2 ς ) ωn ωn
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2)电磁激振器 电磁激振器直接利用电磁铁的磁力作为激振力。电磁激振 器的优点是进行非接触激振，对试件无附加质量影响。此 外，它的激振力大，工作频率范围宽，适用于对机床现场激 振。缺点是波形失真大、振幅小。
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3) 电液激振器 电液激振器由伺服阀和液压执行元件（活塞） 组成。使用时，由信号发生器给伺服阀提供激 振信号，再由伺服阀控制液压执行元件，使液 压执行元件往复运动以激振试件。 电液激振器的最大优点是激振力大、行程大 且结构紧凑。缺点是高频特性差，一般适用于 低频（0～100Hz）激振。它的波形比电动式 激振器差，结构复杂，制造精度及成本较高。
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振动的激励
激振方法 (1)稳态正弦激振 它是对被测对象施加一个稳定的单一频率的正弦激振力，并测定 振动响应与正弦力的幅值比与相位差。 (2) 随机激励 是一种宽带激振的方法。它使测对象在一定频率范围内产生 伪随机振动。与谱分析仪相配合，获得被测对象的频率响应。 (3) 瞬态激振 瞬态激振也属于宽带激振法。
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振动测试系统组成
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激振检测
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测振传感器相对式测振传来自器相对式传感器安装在某一固定点，以该点为参考点，测量物体对参考 点的相对运动，它可以用质量块受力产生的受迫振动来描述，如位移传 感器和速度传感器。
在外力f(t)作用下质量块m的运动方程为： d 2 y (t ) dy (t ) m +c + ky (t ) = f (t )LL dt 2 dt 位移y (t )为震动的输出。 式中c为粘性阻尼系数，k为弹簧刚度，
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惯性式位移传感器的幅频特性：
由幅频特性图可见，当激振频率 远小于系统固有频率时，质量块 相对于基础的振动幅值为零，这 意味着质量块几乎跟随基础一起 振动，两者相对运动极小。而当 激振频率远高于固有频率时， A(ω)接近于1。这表明质量块和 基础之间的相对运动（输出）和 基础的振动（输入）近于相等， 说明质量块在惯性坐标中几乎处 于静止状态。
※测力传感器:电容式、压阻式、差动变压器式、压
电式、电阻应变式等。 ※ 在动态力测试中选用时，还应注意传感器的动态 特性即幅频特性和相频特性。 ※ 电阻应变式和压电式测力传感器具有灵敏度高、 线性度和稳定度好、结构简单、动态特性优良等 优点，广泛应用于力的测试中。
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1.电阻应变式力传感器 ※ 由应变片与弹性元件组成的力传感器。 ※常用的弹性元件有柱式、梁式、环式、轮辐等多种形式。 a、柱式弹性元件 柱式弹性元件分为实心和空心两种。在外力作用下， 若应力在弹性范围内，则应力和应变成正比关系，即:
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测力天平 测力天平
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动态应变仪 调理电路：交流电桥调幅放大 相敏检波器检波
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二、振动测量
学习要求： 1.了解振动测试的基本原理，测振系统的组成 2.了解振动试验的基本方法
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概述
振动现象普通存在 机械振动是机械或结构在平衡位置附近的往复 运动 振动测试 应用 （1）系统特性分析 （2）动态设计 （3）故障诊断