机械振动测试与分析..
机械振动测量
dt
a dv 2 A sin(t )
dt
➢ 简谐振动的位移、速度、加速度的振动形式和振动频率 都是一样的，只是三者的相位和幅值不同。
➢ 由此可得，任何一个简谐振动都可以三者中的任意一个 量与时间关系来表征。
10
二、振动的测试内容及测量方法
测试的内容包括两方面：
[1 ( / n )2 ]2 (2 / n )2
zm
( / n )2 xm [1 ( / n )2 ]2 (2 / n )2
传感器输出的辐值和相 位角均与ω/ωn和ζ有
关。
tan 1
2 ( / n ) 1 ( / n )2
惯性系统阻尼比； 惯性系统的固有角频率。 17
一、绝对式测振传感器原理
11
三、振动测试系统的构成
➢ 被测对象在激振力的作用下产生受迫振动，测振传感器测出振动力学参量， 通过振动分析（时域中的相关技术，频域中的功率谱分析）以及计算机数 字处理技术，检测出有用的信息。
➢ 工程上，振动的测试主要讨论的是系统的传输特性，尤其是频率响应特性。 通过测试的数据，推估出系统的动态特性参数。
则顶杆不能满足跟随条件，与被测物体之间发生撞击。
因此，传感器使用范围与被测最大位移和频率有关。 28
三、测振传感器的选择
主要涉及：频率特性、量程范围和灵敏度。 (1) 不同类型的传感器测量范围不同，只有在恰当的频率测
量范围内．传感器才能正确反映被测物休的振动规律。
据前分析： ➢ 低频振动场合，加速度幅值不大，通常选择振动位移的
21
一、绝对式测振传感器原理
3、测振动加速度
测振传感器的振动参数是加速度时，有：
A( )a
振动测试与分析报告
振动测试与分析报告摘要：振动测试与分析是一种重要的技术手段，可以用于评估和优化机械设备的性能和可靠性。
本报告通过对某台机械设备的振动测试与分析，探讨其振动特性、故障诊断以及优化方案，为设备运营和维护提供科学依据。
一、引言振动测试与分析在现代机械设备的研发、生产和维护中起着至关重要的作用。
通过监测机械设备的振动信号，可以有效评估其工作状态和性能，并提前发现潜在的故障。
本次振动测试与分析的目的是对某台机械设备的振动特性进行深入研究，以提供相关的优化方案和建议。
二、实验装置及方法本次实验选取了一台工业用离心泵作为研究对象。
实验装置主要由振动传感器、数据采集设备和分析软件组成。
在进行振动测试之前，首先对设备进行了详细的检查和维护，确保设备正常运行。
然后，将振动传感器安装在设备的关键位置，并通过数据采集设备将振动信号采集下来。
三、振动特性分析通过对振动信号进行频域分析和时域分析，可以获得机械设备的振动特性。
频域分析可以将振动信号转换为频谱图，从而确定振动信号的主要频率成分。
时域分析可以获得振动信号的时间变化特征，包括振动的幅值、相位等。
通过对实验数据的分析，我们得到了离心泵在不同工况下的振动特性，并与设备的设计参数进行对比。
四、故障诊断分析振动信号中的异常振动往往与设备的故障有关。
根据振动信号的频谱图和时域特征，可以判断设备是否存在故障，并定位具体的故障位置。
本次实验中，经过振动信号的分析，我们发现离心泵在高速运行时出现了明显的振动异常。
进一步的故障诊断分析表明，该异常是由设备轴承的磨损引起的。
五、优化方案与建议针对离心泵存在的振动问题，我们提出了几种优化方案和建议。
首先，应对设备轴承进行维护和更换，以避免由于磨损而引起的振动问题。
其次，可以通过增加附加的减振装置来减少设备的振动。
此外，优化设备的结构设计和制造工艺也是减少振动的有效手段。
六、结论通过振动测试与分析，我们深入研究了某台离心泵的振动特性以及故障诊断。
振动测试与分析
振动测试与分析引言：在各行各业中，振动测试与分析是一项重要的技术，它可以帮助我们了解各种物体和系统的振动特性，以及找出潜在的问题并提供解决方案。
本文将介绍振动测试与分析的基本原理和方法，以及其在不同领域的应用。
一、振动测试的原理振动测试是通过将传感器安装在被测试物体上，测量物体在振动过程中产生的加速度或速度来获取振动信号。
传感器将振动信号转换为电信号，再经过信号放大和采样，最终得到振动波形。
常用的传感器包括加速度计、速度计和位移传感器。
二、振动测试的方法1.自由激振法：在物体上施加外力进行振动，然后测量物体的振动响应。
这种方法适用于研究物体的振动特性和固有频率。
2.强迫激振法：通过施加特定的激励信号，使物体以特定频率和幅度振动。
这种方法常用于测试物体的耐振性和振动特性。
3.模态分析法：通过激励物体的不同模态形式，测量物体不同模态的振动响应，从而研究物体的模态特性和阻尼特性。
三、振动测试与分析的应用1.机械工程领域：振动测试与分析在机械工程中有广泛的应用。
例如，在汽车工业中，振动测试可以用于测试汽车零件的耐用性和可靠性，预测零件的寿命。
在航空航天领域，振动测试可以用于测试航天器的结构强度和振动特性，以提高飞行安全性。
2.电子工程领域：振动测试与分析在电子工程领域也有重要的应用。
例如，在手机制造业中，振动测试可以用于测试手机零件的质量，确保手机在使用过程中的稳定性和可靠性。
另外，在电子设备的设计中，振动测试可以用于优化电路板的设计，减少振动对电子元器件的损坏。
3.土木工程领域：振动测试与分析在土木工程领域有助于评估建筑物和结构的安全性。
例如，在地震工程中，振动测试可以用于评估建筑物的抗震性能，预测地震情况下的结构变形和破坏程度。
此外，振动测试还可以用于监测桥梁、隧道等工程结构的安全状况。
4.生物医学领域：振动测试与分析在生物医学领域中也有应用。
例如，医学领域中常用的超声波检测技术，就是利用振动信号来获取人体组织和器官的内部信息。
机械结构的动态特性测试与分析
机械结构的动态特性测试与分析引言：机械结构在现代工业中起着不可或缺的作用，从汽车发动机到航天飞行器，从建筑大厦到微型电子设备，都离不开稳定可靠的机械结构。
然而，由于各种因素的影响，机械结构往往存在动态特性，如共振、频率响应等问题，这些问题可能引发机械结构的破坏和故障。
因此，对机械结构的动态特性进行测试与分析变得至关重要。
一、动态特性测试方法1. 振动测试振动测试是评估机械结构动态特性的重要手段之一。
通过在机械结构上施加外力或激励，测量相应的振动信号，可以获取机械结构的共振频率、振动模态等信息。
常用的振动测试方法有自由振动测试和强制振动测试。
自由振动测试是在机械结构未受到任何外力干扰时的振动行为。
通过激励结构，记录下结构在自由振动过程中的振动信号，再经过数据处理和分析，可以得到机械结构的频率响应曲线和模态参数。
强制振动测试是施加外力或激励至机械结构后的振动行为。
通过在结构上施加单频、多频或随机激励信号，测量在不同激励下结构的振动响应，并进行数据处理和分析，可以研究机械结构的频率响应特性、传递函数等。
2. 声学测试声学测试是利用声波的传播和反射特性，测试和分析机械结构的动态特性。
常用的声学测试方法有声传递函数测试、声发射测试和声发射瞬变测试。
声传递函数测试是通过测量机械结构入射声波信号和反射声波信号之间的幅度和相位差，推断机械结构的振动特性和传递函数。
声发射测试是用于检测机械结构内部缺陷和损伤的方法。
通过在机械结构上施加外力或激励，并用传感器实时测量结构表面的声发射信号，再通过信号处理和分析，可以判断出机械结构的缺陷和故障。
声发射瞬变测试是在机械结构的工作状态下，测量由于结构内部应力变化引起的瞬态声发射信号，从而判断机械结构的动态特性和工作状态。
二、动态特性测试与分析的意义1. 提高机械结构的可靠性与安全性通过对机械结构的动态特性进行测试和分析，可以了解结构共振频率、振动模态等参数，从而避免结构受到共振现象的影响。
机械结构的振动测试与模态分析
机械结构的振动测试与模态分析机械结构的振动是指在运动或工作过程中，由于受到外界激励或内部失稳因素的影响而出现的周期性或非周期性的振动现象。
振动不仅会影响机械结构的正常运行，还可能导致结构疲劳、损坏，甚至产生严重事故。
因此，了解机械结构的振动特性，进行振动测试和模态分析，对于结构设计、改进和维护具有重要意义。
1. 振动测试振动测试是通过实验手段对机械结构的振动特性进行测量和分析的过程。
常见的振动测试手段包括加速度传感器、速度传感器、位移传感器等。
通过这些传感器，可以测量到结构在不同频率范围内的振动加速度、振动速度和振动位移等参数。
振动测试不仅可以定量地描述结构的振动特性，还可以研究振动的传播路径、频谱特性和共振现象等。
2. 模态分析模态分析是对机械结构的振动特性进行分析和研究的过程。
模态分析的目的是确定结构的振动模态，即结构的固有频率、振型和阻尼等参数。
通过模态分析，可以了解机械结构在不同频率下的振动特性，并确定结构中可能存在的共振点和振动节点。
同时，模态分析还可以帮助设计师优化结构的设计，减小结构的振动幅值，提高结构的工作效率和可靠性。
3. 应用案例以汽车底盘为例，进行振动测试和模态分析的应用。
在汽车行驶过程中，底盘承受着来自路面的冲击和车辆运动的振动。
通过振动测试，可以测量到底盘在不同行驶速度下的振动加速度和振动速度等参数。
通过模态分析，可以确定底盘的固有频率和振型，判断底盘是否在某些特定频率下容易出现共振现象。
根据振动测试和模态分析的结果，可以对底盘的结构进行优化，提高底盘的刚度和减小噪声，提高驾驶的舒适性和汽车的安全性能。
4. 振动测试与模态分析的意义振动测试与模态分析对于机械结构的设计、改进和维护具有重要意义。
通过振动测试，可以了解机械结构在不同工况下的振动特性，及时发现结构的振动异常和故障等。
通过模态分析，可以确定结构的固有频率和振型，为结构的优化设计提供依据。
同时，振动测试与模态分析还可以帮助工程师评估结构的可靠性和耐久性，减小结构的振动幅值，提高结构的工作效率和可靠性。
机械振动的分析与控制
机械振动的分析与控制机械振动是机械工程中一个重要而常见的现象，它是机械运动中由失衡、不平衡、偏心、摩擦等因素引起的一种周期性变化。
这种振动不仅会引起设备故障，也会带来安全隐患和环境污染。
因此，对机械振动进行分析和控制，对于提高设备的稳定性和运行效率具有重要的意义。
一、机械振动的分类和特点机械振动可以分为自由振动和受迫振动两种类型。
自由振动是指机械系统在无外力干扰下的自然振动，受迫振动则是指机械系统受到周期性的外部激励而引起的周期性振动。
自由振动和受迫振动都具有很高的周期性，表现出振动频率、振幅等特点。
机械振动的特点有以下几点：第一，机械振动有一定的周期性，振动周期一般比较固定。
第二，机械振动的振幅大小是通过阻尼系数进行调节的，在外界激励等干扰下，振幅会发生变化。
第三，机械振动会产生能量，能量的大小和机械系统的状态和运动速度都有关系。
第四，机械振动的产生往往是由于机械系统自身的缺陷和损坏导致的。
二、机械振动的分析方法机械振动的分析方法涉及到多个学科领域，主要包括机械力学、信号处理、控制理论等。
针对不同类型的机械振动，需要选用不同的分析方法。
对于自由振动，可以通过求解系统的特征方程来计算系统的振动频率和振型。
对于受迫振动，可以采用傅里叶分析或小波分析等信号处理方法，分析系统的荷载和响应信号特点。
除了单独分析机械振动外，还可以采用有限元分析和振动模拟方法对机械系统进行整体分析。
这种方法可以考虑机械系统的复杂性和非线性特性，预测机械振动的发生概率和严重程度，为控制机械振动提供依据。
三、机械振动的控制技术针对机械振动所带来的影响，需要采取一系列控制技术进行控制。
机械振动的控制技术主要包括结构控制、阻尼控制、主动控制、被动控制等多个方面。
结构控制是指通过设计改变机械系统的结构，改变系统的固有频率，达到控制机械振动的目的。
阻尼控制则是通过人工增加机械系统的阻尼，以减少振幅和振动能量。
主动控制是指在机械系统内部增加控制装置，通过控制振动器件的电磁力、液压力等来控制机械振动。
振动测试与分析技术的发展
振动测试与分析技术的发展引言：振动是机械工程中一个重要的研究领域，它涉及到机械系统的稳定性、可靠性以及性能优化等方面。
振动测试与分析技术作为振动研究的重要手段，经过多年的发展和创新，已经成为机械工程领域中不可或缺的一部分。
本文将探讨振动测试与分析技术的发展历程以及其在制造过程中的应用。
一、振动测试技术的发展振动测试技术起源于上世纪初，最初主要应用于航空航天领域。
随着工业技术的进步和需求的增加，振动测试技术逐渐扩展到了其他领域，如汽车、电子设备、船舶等。
在早期，振动测试主要依靠人工测量和简单的仪器设备，测试结果的准确性和可靠性受到了很大的限制。
随着科技的进步，计算机技术的应用为振动测试带来了巨大的突破。
计算机辅助测试系统的出现使得振动测试能够更加自动化、精确化和高效化。
传感器技术的发展也为振动测试提供了更多的选择，如加速度传感器、速度传感器和位移传感器等。
同时，数据采集与处理技术的提升使得振动测试数据的获取和分析更加方便和快捷，大大提高了测试的效率和准确性。
二、振动分析技术的发展振动分析技术是振动测试的重要组成部分，它通过对振动信号的处理和分析，可以获取到机械系统的振动特性和故障信息。
随着振动测试技术的发展，振动分析技术也得到了广泛的应用和研究。
最早的振动分析方法主要依靠频谱分析技术，通过将时域信号转换为频域信号，可以获取到系统的频率响应和共振特性。
然而，频谱分析方法只能提供静态的频率信息，对于动态的振动问题并不适用。
随着时间域分析方法的发展，如包络分析、瞬时频率分析和小波分析等，振动分析技术的应用范围得到了进一步扩展。
这些方法能够提供更多的振动特征信息，如冲击信号、共振频率变化和瞬态振动等，对于故障诊断和预测具有重要意义。
三、振动测试与分析技术在制造中的应用振动测试与分析技术在制造过程中的应用主要体现在以下几个方面：1. 产品设计与改进：通过振动测试与分析技术，可以评估产品的振动性能和可靠性，为产品的设计和改进提供依据。
机械振动分析与控制技术
机械振动分析与控制技术一、机械振动的概念机械振动是指机械运动中的震动,是工程中常见的现象,也是制约机器性能,降低机器寿命的重要因素之一。
机械振动可以分为自由振动和强迫振动两类。
其中自由振动指系统在没有外界作用下的振动动态行为，而强迫振动指系统受到外界力作用下的振动动态行为。
二、机械振动分析技术为了有效地控制机械振动，需要先对机械振动进行分析。
目前机械振动分析技术主要包括模态分析和频率响应分析两种方法。
1. 模态分析模态分析适用于求解机械系统在自由振动情况下的振动特性。
其基本思想是将机械系统振动问题转化为比较简单的数学问题，把机械系统振动的自由度分离开来，分别研究各自的振动特性。
通过分离出每个自由度对应的频率，可以对机械系统进行振动特性的分析和计算。
2. 频率响应分析频率响应分析适用于求解机械系统在强迫振动情况下的振动特性。
其基本思想是通过将机械系统与激励力作为一个整体进行分析，来求解机械系统在不同频率下的响应特性。
通过分析激励力与机械系统的响应，得到机械系统在不同频率下的振动特性，进而对机械系统的振动进行控制和调节。
三、机械振动控制技术为了有效地控制机械振动，可以采用机械振动控制技术。
目前机械振动控制技术主要包括被动控制和主动控制两种方法。
1. 被动控制被动控制是指通过机械结构的变化，改变机械系统的振动特性，从而达到控制振动的目的。
被动控制可以采用材料的选择，结构参数的调整等方式进行控制。
在实际应用中，被动控制主要应用于需要长期控制的机械系统。
2. 主动控制主动控制是指根据系统反馈信息，通过激励系统的某个部分，改变机械系统的振动特性，从而达到控制振动的目的。
主动控制可以采用精密传感器，控制算法，控制器等设备进行。
四、机械振动的应用机械振动分析和控制技术的应用广泛，可用于飞机发动机、高速列车、钢铁、火电、核电等行业。
这些领域的机械系统都对振动控制有着极高的需求，因此机械振动分析和控制技术在这些领域中得到了广泛的应用。
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当系统的阻尼ζ很小时，位移共振频率ωr 接近系统的固有频率ωn，可用作为的估计 值。
11
第8章
机械振动测试与分析
不管系统的阻尼率为多少，在ω/ωr=1时位移始终落后于激振力90º ，此 现象称为相位共振。
利用相频特性来确定固有频率比较准确
( )
10
0
A( )
0.05
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
2
第8章
机械振动测试与分析
8.1 概述
小轿车的乘坐舒适性试验框图
3
第8章
振动研究所涉及的问题 振动分析
机械振动测试与分析
已知激励条件和系统的振动特性，求系统的响应 已知系统的激励和系统的响应，求系统的特性 已知系统的振动特性和系试系统的一般组成框图
14
第8章
机械振动测试与分析
1 ( / n )2 A( j ) 2 2 k 1 ( / n ) 4 2 ( / n )2
2 ( / n ) ( j ) arctg 1 ( / n )2
机械振动测试与分析
8.2.1 振动的分类
按照振动产生的原因 自由振动 振动频率和固有频率之间的关系为
d 1 2 n
其中，ωn为系统的固有频率，ζ为阻尼率 受迫振动 系统的振动频率为激振频率 自激振动 振动频率接近于系统的固有频率。
6
第8章
机械振动测试与分析
按系统的输出分
2 2 n
2
( / n ) 2
n k / m
c 2 km
2 ( / n ) ( j ) arctg 1 ( / n )2
10
A( )
( )
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0
0.05
0.05
0.10 0.15
0.10
拉氏变换并，令s=jω 得系统的幅频特性和相频特性
k
m z0(t) c z1(t)
单自由度系统的基础振动
1 ( / n ) A( j ) 2 2 k 1 ( / n ) 4 2 ( / n )2
2
( j ) arctg
2 ( / n ) 1 ( / n )2
0.15
0.25
0.25
-90
0.50 1.00
0.50 1.00
-180
0
1
幅频曲线
2
/ n
3
0
1
2
/ n
3
相频曲线
10
第8章
机械振动测试与分析
在幅频曲线上幅值最大处的频率称为位移 共振频率
r n 1 2 2
随着的阻尼的增加，共振峰向原点移动； 当无阻尼时，位移共振频率ωr即为固有频率 ωn
第8章
机械振动测试与分析
测试技术基础
第八章 机械振动测试与分析
1
第8章
机械振动测试与分析
主要内容
§8.1 §8.2 §8.3 §8.4 §8.5 §8.6 §8.7 §8.8 概述 振动的基本知识 振动的激励 测振传感器(拾振器) 振动信号分析仪器 振动测试系统及数据处理实例 机械结构的固有频率和阻尼率估计 小结
8
第8章
机械振动测试与分析
H (s)
令s=jω，则
z ( s) 1 2 f ( s) m s cs k
m
f(t)
f(t)
d 2z m 2 dt
z ( j ) H ( j ) f ( j ) 1 1 m( j ) 2 cj k m 2 jc k 1/ k m c m 2 j 2 1 k 2 km k 1 1 k 2 2 j 2 1
f(t) m z(t) k c kz
f(t)
m d 2z dt 2
m z0(t) k c z1(t)
单自由度系统的基础振动
c
dz dt
力作用在质量块上的单自由度系统
13
第8章
机械振动测试与分析
设基础的绝对位移为Z1，质量m的绝对位移为Z0， 则系统的振动可用方程式表示为：
d 2 Z 01 dZ01 d 2 Z1 m c kZ01 m 2 2 dt dt dt
z(t) k c kz
c dz dt
力作用在质量块上的单自由度系统
n k / m 系统的固有频率
c 系统的阻尼率 2 km
n
n
1 1 k 1 ( / n ) 2 j 2 ( / n )
9
第8章
1 A( j ) k
机械振动测试与分析
1
1 ( / ) 4
式中，c为粘性阻尼系数，k为弹簧刚度。 ƒ(t)为系统的激振力，即系统的输入， z(t)为系统的输出。 拉氏变换 ms2z(s)+csz(s)+kz(s)=f(s) 传递函数为
m
f(t)
f(t)
m d 2z dt 2
z(t) k c kz
c dz dt
力作用在质量块上的单自由度系统
z ( s) 1 H (s) 2 f ( s) m s cs k
简谐振动
瞬态振动 周期振动 随机振动
按系统自由度分
单自由度系统振动 连续弹性体振动 多自由度系统振动
按系统结构参数的特性分
线性振动 非线性振动
7
第8章
机械振动测试与分析
8.2.2 单自由度系统的受迫振动
质量m在外力的作用下的运动方程为
d 2z dz m 2 c kz f (t ) dt dt
0.05
0.10 0.15
0.10
0.25
-90
0.15
0.25
0.50 1.00
0.50 1.00
0
1
2
幅频曲线
/ n
3
-180
0
1
2
/ n
3
相频曲线
12
第8章
机械振动测试与分析
由基础运动所引起的受迫振动
4
第8章
机械振动测试与分析
8.2 振动的基本知识
机械振动的测量方法按振动信号的转换方式分为：
电测法 机械测量法 光测法
按照测量时选择参考点的不同，可分为：
相对测量法：测量参考点为系统中的某固定点或运动点 绝对测量法：测量参考点为系统外的某一点，该点相对于地球是静 止不动的。
5
第8章