振动试验基础知识
(2) 第1章振动测试的基本知识

1.2.2 有阻尼的自由衰减振动的测试 参数 m cx kx 0 x
解得x(t )
Ae
nt
sin( p n t
2 n 2
Ae Ae
nt nt
sin( Pd t sin( 2f d t
A–位移振幅,C–阻尼系数,n–衰减系数 (2n c / m)
例:
电测法 宽(大、中、小量程均有) 宽(大、中、小量程均有) 规格型号多 需要 中、小(Kistler 公司 1mm 注塑监控用力传感器) 高、中、低均有 高、中、低档均有 接触式、需考虑温度、湿 度、腐蚀及电磁干扰等影 响 伺服式加速度计 压电式加速度计 惯性式速度计 角位移计
传感器生产 商:
VdB 20 log x dB
式中:a1,v1,x1是指测量得到的有效值(或峰 值) a2,v2,x2是指某一参考值(一般取
a2=10-2mm/s2,v2=10-5mm/s,x2=10-8mm;
x1 20 log dB x2
或者取为1)
例如:声级计的p2=20μpa 有的仪表1mv 0dB 或者 1v 0dB 某放大器的增益为40dB,表示输入信号的 幅值是输入信号幅值的100倍。 这种所谓的分贝标尺起到了将大范围的变 化加以等精度压缩的作用。
| X ( f ) |与 f )都是频率 f 的实函数 | X ( f ) |—幅频曲线
f ) —相频曲线 根据振动信号的频谱,可以判断振动系统 的动力学特性。
1.3 振动测试方法及分类
机械法 — 适用被测振动频率较低、振幅
较大和精度不高的场合。
测试方法 光学法 — 可实现无接触测量,但只能作 相对测试,故需良好隔振。 电测法 — 是瞬态、冲击和随机振动等复 杂参数的唯一测试手段。
振动和振动测试的基本知识讲义

平均绝对值 (Aver. absolute value)
xp
xav
1 T
T
x dt
0
均值 (Mean value)
又称平均值或直流分量。
有效值 (Root mean square value)
1T
x T 0 x dt
xrms
1 T x2 dt T0
基频滤波的作用
波德图和极坐标图的绘制
基频检测是跟踪转速的滤波,得到基频的幅值和相位。 基频检测可用专用仪器实现,也可以用通用计算机完成。
波德图和极坐标图
波德图(Bode Plot)和极坐标图(Polar Plot)两者所含信息相同, 都表示基频振动的幅值和相位随机器转速的变化规律。
相位关系:加速度领先速
a x A 2 sin(t ) 度90º; 速度领先位移90º。
各种振动波形及其频谱
名称 波 形 频 谱 名称 波 形 频 谱
振动的时域参数
瞬时值 (Instant value)
x = x(t)
振动的任一瞬时的数值。
峰值 (Peak value)
1
N i 1
( xi x )3 N 1
1 xr3m s
峭度指标 (Kurtosis)
波形的尖峭程度、有无冲击。
2
N i 1
( xi x )4 N 1
1 xr4m s
振动信号的频率分析
传感器质量较大,对 小型对象有影响。
在传感器固有频率附 近有较大的相移。
振动试验基础1-必要的数学和物理知识1

振动试验基础1-必要的数学和物理知识1对于初入振动试验行业的技术人员,个人认为以下几点是必须掌握的数学和物理知识,现罗列如下并进行说明。
这些都是高中求学时期所涉及的,是理解振动试验内容最基本的知识点。
1 对数(log a x)2 左手定则(F=IBLsinθ)3 右手螺旋定则4 牛顿第二定律(F = ma)5 周期(T)、频率(f)、角速度(ω)6 分贝(dB)7 倍频程(oct)、十倍频程(dec)1 对数(logarithm)1.1 对数的定义如果,a p =x (a>0,且a≠1 ),即a的p次方等于x,那么数p叫做以a为底x的对数(logarithm),记作p = log a(x)其中,a叫做对数的底数,x叫做真数,p叫做“以a为底x的对数”。
对数是对求幂的逆运算,x=a p⇔ p=log a(x)[条件:a>0,a≠1]例:1.2 特殊对数①常用对数(log或lg)底数为10的对数。
log x⇔log10x 、lg x⇔ log10x②自然对数(lnx)底数为e= 2.71828‥ (自然常数)的对数。
lnx⇔log e x振动试验中使用的基本上都是对数坐标,如果能掌握一些对数运算法则的话,对很多试验内容的理解和计算将达到事半功倍的效果,比如扫频试验、随机试验中的PSD等。
对数坐标简单说明直线坐标下,X轴100,Y轴大概20,但是X轴为1或10的时候,基本上读不到Y轴的数值。
但是在对数坐标中,可以读到Y轴的数值为1和4.5。
也就是说,对数坐标下,可以正确的显示最大值的1/100或1/1000。
这就是振动试验中经常用对数坐标的理由。
2 左手法则※定义下图,磁场(B)中的导体通入电流(I),则产生力(F)。
F:力[N] I:电流[A] l:磁场中导体的长度[m]B:磁感应强度[T] 磁场方向和导体的倾斜角度θ[°]。
习题上图所示,导线中电流通过时,导线的A部分会朝哪个方向移动?(b)此法则在理解电动型振动试验机原理(动圈线圈中通入交流电后做什么样的运动)有至关重要的作用。
2第1章振动测试的基本知识

相对测试,故需良好隔振。
电测法 — 是瞬态、冲击和随机振动等复
杂参数的唯一测试手段。
绝对式 — 选惯性空间(大地)作
振动测试参考坐标
测量时的参考坐标
相对式 — 选空间动点或不动点作
测量时的参考坐标
? 机械法:杠杆(相 对式接触式)或惯 性原理(绝对式接 触式)接收并记录 振动的方法。
测量范围: 频率范围: 供电电源: 体积: 灵敏度: 价格: 测试环境: 例:
只能通过振动测试测出。
可测得周期 Td ?
fd
?
1 Td
? =ln Ai = 1 ln A1
Ai?1 i Ai?1
?
n? Td
? ? n = 1 ln A1 ? 2? i Ai?1
1.2.3 复杂周期振动的测试参数
x(t) ? x(t ? kT)
? 1 ? 2? / T
用Fourer级数展开:
?
解得x(t) ? Ae? nt sin( pn2 ? n2t ? ? ? ? Ae?nt sin(Pdt ? ? ? ? Ae?nt sin(2?fdt ? ? ?
A–位移振幅, C–阻尼系数, n–衰减系数 (2 n ? c / m)
Pn–无阻尼时固有频率( Pn ?
k)
m
衰减系数或阻尼系数是一个重要特征值,且
?
2
c0 ? a 0
cn ?
a
2 n
?
bn2
?
n
?
arctg
bn an
c差
ω1 —基频
1.2.4 准周期振动的测试参数
两个或两个以上的无关联的周期性振动的(各 频率之比不为有理数)混合,称为准周期 性振动。
振动和振动测试的基础知识

单自由度系统的强迫振
响 应
动
幅
值
幅频特性
响 应
激励频率
衡,轴内应力等)
• 测量设备可靠性高
• 界限值不通用
• 测量设备(特别是传感器)可靠
性低
环境影响 • 测量结果受周围环境的影响小 • 测量结果受周围环境的影响大
应用场合 • 监测机械的所有各种振动
• 能得到更详细的关于转子的振动 信息,可作高精度现场平衡数据
第32页/共47页
旋转机械振动的
• 基基频是频转分速量频的率。幅值和相位的测 量
• 发生了油膜振荡。
第46页/共47页
感谢您的观看。
第47页/共47页
测量非转动部件的绝对振 动的加速度。 适应高频振动和瞬态振动 的测量。 传感器质量小,可测很高 振级。 现场测量要注意电磁场、 声场和接地回路的干扰。
第25页/共47页
压电加速度传感器的典型结
构
晶体片
三角柱
预压簧片
预紧环
质量块
晶体片
出线口
出线口
三角剪切型 型
底座
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中心压缩
涡流位移传感器
• 本图表明在升、 降速过程中振动 频谱的变化。
• 第三坐标也可是 时间、工艺参数 等。
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三维频谱图 (谱阵图)
本图的第三个坐标是时间(日期),反映频谱的趋
势。
第43页/共47页
坎贝尔(Campber)图
振动测试知识要点及要求1了解振动测试的目的和分类

振动测试知识要点及要求1了解振动测试的目的和分类第六章振动测试一、知识要点及要求1)了解振动测试的目的和分类;2)掌握单自由度系统受迫振动的原理;3)掌握振动的激励方法,以及激振器的种类和选用原则;4)掌握振动的测量方法,以及测振传感器的种类和选用原则;5)掌握振动的分析方法,以及机械系统振动参数的估计方法;6)了解测振装置的校准方法及设备。
二、重点内容及难点(一)振动测试的目的和分类机械振动是工程技术和日常生活中常见的现象。
在大多数的情况下,机械振动是有害的。
但振动也有可以被利用的一面,如振动机械具有能耗少、效率高、结构简单的特点。
机械运转中的振动及其产生的噪声,一般都具有相同的频率组成。
振动测试在生产和科研的许多方面都占有重要地位。
振动测试大致可分为两类:1)测量设备和结构所存在的振动;目的是监测工况、估计振源、评价运转质量等。
2)对设备或结构施加某种激励,使其产生振动,然后测量其振动;目的是研究设备或结构的力学动态特性。
(二)单自由度系统的受迫振动测试工作中的许多工程问题,往往可以用弹簧-阻尼器-质量块构成的单自由度模型来描述,但是在不同的场合下所处理的输入、输出量往往是不同的,从而其频率响应函数及幅频、相频特性也不同。
1、质量块受力所引起的受迫振动2、基础运动所引起的受迫振动(三)振动的激励1、激振方式包括稳态正弦激振、随机激振、瞬态激振。
2、常用激振器激振器是对被测对象施加某种预定要求的激振力,激起被测对象振动的装置。
常用的为电动式、电磁式、电液式;此外还有用于小型、薄壁对象的压电晶体片激振器,用于高频的磁致伸缩激振器和高声强激振器;以及用于脉冲激振的脉冲锤,用于阶跃激振的张弛弦等。
(四)振动的测量1、测振方法振动测量方法按振动信号转换后的形式可分为:电测法、机械法、光学法。
目前广泛使用的是电测法,而电测法中测振用的传感器又称为拾振器。
1)按测振时拾振器是否与被测件接触可分为:接触式和非接触式。
振动振动测试基础知识
初相角 (Initial phase)
描述振动在起始瞬间的状态。
振动位移、速度、加速度之间的关系 资料仅供参考,不当之处,请联系改正。
x
v
vx
a
振动位移
a
位移、速度、加速度都是同
xAs i nt
频率的简谐波。
速度)
vdxAsin t()
dt
2
加速度
三者的幅值相应为A、A、 A 2。
相位关系:加速度领先速度
均值 (Mean value)
又称平均值或直流分量。
x 1
T
x dt
T0
有效值
xrms
1 T x2 dt T0
资料仅供参考,不当之处,请联系改正。
简谐振动的幅值参数
平均绝对值
正峰值
有效值
峰峰值
平均值
负峰值
各幅值参数是常数,彼此间有确定关系
峰值 xp=A; 峰峰值 xp-p=2A
平均绝对值 xav=0.637A
资料仅供参考,不当之处,请联系改正。
旋转机械的振动图示 (变转速)
轴心轨迹阵 波德图与极坐标图 (Bode & Polar Plot)
升(降)速时,基频幅值和相位的变化
三维频谱图 (Cascade) 坎贝尔图 (Campber)
各转速下的频谱图的另一种表示
轴心位置
判定轴颈静态工作点和油膜厚度
资料仅供参考,不当之处,请联系改正。
资料仅供参考,不当之处,请联系改正。
振动相位与转子转角的关系
振动信号
参考脉冲
从参考脉冲到第一个正峰值的转角 定义振动相位。
振动相位与转子的转动角度一一对应。在平衡和故障 诊断中有重要作用。
振动和振动测试的基础知识
旋转机械的振动图示 (变转速)
轴心轨迹阵
波德图与极坐标图 (Bode & Polar Plot)
升(降)速时,基频幅值和相位的变化
三维频谱图 (Cascade) 坎贝尔图 (Campber)
各转速下的频谱图的另一种表示
轴心位置
判定轴颈静态工作点和油膜厚度
第四十页,课件共46页
轴心轨迹阵图
汽轮发电机组一个轴承在不同转速下的轴心轨迹阵
第二十三页,课件共46页
旋转机械振动测量框图
测量电路
磁带记录仪
基频检测仪
频谱分析仪
数据采集和 分析系统
记录仪
绘图仪
打印机 存储设备
第二十四页,课件共46页
汽轮机
齿轮增速箱 压缩机 涡流传感器
速度传感器
加速度传感器 键相传感器
磁电速度传感器
接收形式:惯性式 变换形式:磁电效应
典型频率范围:10Hz~1000Hz 典型线性范围:0~2mm
典型灵敏度 :20mV/mm/s
测量非转动部件的绝对振 动的速度。
不适于测量瞬态振动和很 快的变速过程。
输出阻抗低,抗干扰力强。 传感器质量较大,对小型对 象有影响。
在传感器固有频率附近有较 大的相移。
第二十五页,课件共46页
压电加速度传感器
接收形式:惯性式 变换形式:压电效应 典型频率范围:0.2Hz~10kHz
单自由度系统的强迫振动
响
应
幅 值
幅频特性
响 应
激励频率
位
相
相频特性
第二十一页,课件共46页
激励频率
由强迫振动确定固有频率和阻尼
共振频率 m n 1 22
固有频率
振动测量基础知识
在垫板(BASE PLATE)和支 承混凝土基础(CONCRETE BASE)之间存在着显著的振动幅 值和相位的变化,这说明,很可 能是由于在两部件间的水泥灌浆 不充分所引起的。
不对中问题的相位表现
联轴节两侧轴承的振动相位差接近180°。振动幅值和相位角的测量 应该在联轴节相邻的两个轴承座的4个象限位置进行。
• 即使机器稳态运行,也不是完全重复性周期 • 其它力的响应
– 共振,外界干扰,管道扰动等随机因素
旋转机器可视为机械振荡器 所有机器的振动表现为稳态随机振动
随机振动和冲击脉冲
• 随机振动不能重复自身,不能确定频率
– 流体漩涡,紊流,摩擦,风,轮胎噪声,泵气穴
• 真正的随机振动在频域表现为水平线,如果观察时间 足够,如2分钟,所有频率将出现。 • 冲击脉冲是单事件瞬态过程
• 推荐应用在振源频率超 过5000Hz以上,如齿轮 啮合频率、电机笼条通 过频率、叶片通过频率 等,这些振源在很多情 况下会产生多阶谐频
水平安装转动机械振动 加速度/速度等级图表
振动速度幅值直接与机 器的状态有关
振动速度在10-2000Hz频 率范围内不存在对频率 的依赖关系。振源频率 范围5-5000Hz时,一般 选择测量振动速度 一台转速为1800 RPM的 机器,7.6mm/s的振动与 另一台转速为10000 RPM,振动也为 7.6mm/s的机器,具有同 样的振动损坏程度。
不平衡的相位表现
比较转子两端轴承座上水平和垂直相位差,确认不平衡 1XRPM振动幅值肯定是较高的,并且在两个轴承座上水平方向的振 动相位差等于垂直方向的振动相位差(±30°)。这说明,转子 的运动状态在水平方向和垂直方向是相同的,否则,其主要问题 可能就不会是不平衡问题了。
振动的测试专题知识讲座
第5章 第1节 振动测试基础
三、振动对象旳理论模型
1、单自由度振动系统 一种单自由振动系统能够抽象为一种二阶系统,其幅频、相 频特征曲线为:
2024/10/4
第5章 第1节 振动测试基础
三、振动对象旳理论模型
2、多自由度振动系统 对复杂旳多自由度振动系统能够看成是多种单自由度振动
第5章 第2节 振动旳鼓励
二、激振器
1、电动式激振器 电动式激振器旳构造如下图所示。它由弹簧﹑壳体﹑磁钢﹑ 顶杆﹑磁极板﹑铁芯和驱动线圈等元件构成。驱动线圈和顶杆 相固连,并由弹簧支撑在壳体上,使驱动线圈恰好位于磁极所 形成旳高磁通密度旳气隙中。当驱动线圈有交变电流经过时, 线圈受电动力旳作用,力经过顶杆传给试件,即为所需旳激振 力。
脉冲连续时间τ。τ取决于锤端旳材料,材料越硬τ越小,则频
率范围越大。 ③阶跃激振 阶跃激振旳激振力来自一根刚度大﹑重量轻旳弦。试验时,
在激振点处,由力传感器将弦旳张力施加在试件上,使之产生 初始变形,然后忽然切断张力弦,所以相当于对试件施加一种 负旳阶跃激振力。阶跃激振属于宽带激振,在建筑构造旳振动 测试中被普遍应用。
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第5章 第2节 振动旳鼓励
二、激振器
激振器是对试件施加激振力,激起试件振动旳装置。激振器 应该在一定频率范围内提供波形良好﹑幅值足够旳交变力。某 些情况下需要施加一定旳稳定力作为预加载荷。另外,激振器 应尽量体积小﹑重量轻。
常用旳激振器有电动式、电磁式和电液式三种。
2024/10/4
二、激振器
2、电磁式激振器
2024/10/4
第5章 第2节 振动旳鼓励
二、激振器
2、电磁式激振器 电磁式激振器使用 时要注意旳两个问题: (1)电磁式激振器 要想正常工作,则必 须加上直流电流(直 流分量)。 (2)应选择: B0>>B1,以此来减 小二次谐波分量旳影 响。
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0。6MPa 以下
15
16
10
振动试验基本知识
作业手顺
若在振动中要 调整或者换治具必 须要按STOP按钮 停止后才可进行.
15.若要继续要按 “F5”键出现下图. 16.出现此画面,选定 “START again(Step2)”.
11
振动试验基本知识
作业手顺
若在振动中要调整或者换 治具必须要按“STOP”按钮 停止后才可进行。
7.注意感应器的接线
J42**/J43** 系列纵向振动 的接线:感应 器线接在CH1 位置.
激光机和 J41**系列纵 向和横行振 动的接线.
J42**/J43** 系 列横行振动的接 线:感应器线接在 CH1位置。
14
振动试验基本知识
注意事项
8.空压机的气压不可超过0.6MPa. 9.异常发生时连络信赖性班长级以 上人员,依据《不符合处理标准书》 进行处理.
1
振动试验基本知识
机器的介绍
上下振动平台
控 制 箱
固定平台 实验的目的: 在实验室模拟产品在运输.储存.使用过程中所受到
的正弦振动应力或随机振动应力及影响,还可寻找产品的固有频率.
左 右 振 动 平 台
试验过程:
因捆包产品所受的应力全来自3个方面,即X.Y.Z轴,固每个 轴都需做一次振动。
2
振动试验基本知识
按上下键可 以选择所要 用的模式.
7.按回车键 选定模式.
7
振动试验基本知识
作业手顺
注意:此处的 数字是 -6.0 dB
9.待波形 完全到两 条线内. 8. 屏幕上 显示出波 形如上图 所示. 左右振动 10.打印机开始轻微的振动. 上下振动
8
振动试验基本知识
作业手顺
12.要按一 次主菜单的 “△”键加 快振动速度.
11.当屏 幕上的波 形每闪动 一次.
13.屏幕上增加 一次速度为-5.0 dB,屏幕每闪动 一次就要按“△” 键加速度
9
振动试验基本知识
作业手顺
15.打印 机就开始 剧烈的振 动起来.
14.一直加到0dB 时,开始倒计时, 总时间是20分钟.
16.振动完毕, 屏幕上显示 的时间为0, 打印机也会 自动停止.
3.实验中,严禁靠近或触摸,以免碰伤。
禁止触摸 禁止靠近
4.试验中,若要更改振动的方向或机子必须按 “STOP”键停止后再进行. 5.测试完毕后要分解确认打印机无变形.破裂.部品脱落. 碰伤的不良现象。 6.试验结果记录在《信赖性试验结果报告书》(ZQ-006A)。
13
振动试验基本知识
注意事项
振动完毕后,要先让机器散热5分钟 以上,即POWER “ON”,然后再按 “OFF”关闭电源。
试验完毕后的接受标准: 1.外观不可有破损.磨损; 3.不可有短路.漏电;
2.打印检测正常,扫描正常; 4.不可有动作异音.
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振动试验基本知识
注意事项
1.实验时必须要配戴耳塞作业. 2.为防止振动中机子有倾斜现象,实验前 要扣紧胶绳和固定好回转盘的螺钉.
作业手顺
LCD显示屏
把打印机专用治 具及胶绳固定在振 动试验平台。 需振动的面朝下
设定主菜单
3
振动试验基本知识
设定主菜单介绍
数字键盘
上
下 右
确认
左
返回
退出
开始
停止
4
振动试验基本知识
作业手顺
1.先打开总电 源开关,确认电 源灯亮为OK. 3.按ON键灯亮 LCD显示如下图.
2.打开电源开 关的盖子,打 开机箱电源.
5
振动试验基本知识
作业手顺
4.屏幕上显示出此画 面时,按“△▽”选 择模式3
5.按“确认键” 按钮选定模式. 屏幕显示如下图
6
振动试验基本知识
作业手顺
6.第一组数字是用于激光机和 J41**系列的扫描机纵向振动; 第二组是用于横向振动; 第七组数字是J41**系列以外的 打印机的横向.纵向振动用