振动测试技术作业

振动测试技术作业

简支梁振动系统动态特性测试

姓名：汪亚彬

学号：0214134

班级：土木工程（3）班

课程：振动测试技术

2015年7月21日

一、振动测试概述

1、振动的分类及描述

答: 1、在振动理论中，把物体的振动按自由度分，可分为：单自由度振动、多自由度振动、无限自由度振动；

2、按激励类型分，可分为：自由振动、受迫振动、自激振动、固有振动、参数振动；

3、从振动特性看，可分为：线性振动和非线性振动；

4、按信息与数据的形式分，可分为：确定性振动及随机振动两大类。其中 确定性振动按响应持续时间，又可分为:瞬态振动、稳态振动；按响应的周期性可分为：周期振动及非周期振动两类；周期振动可用数学表达式 )((nT t y t y +=） 表示，它还可以进一步分为简谐振动及复杂周期振动两类；非周期振动又可分为准周期振动及瞬变振动两类。

一、确定性振动

1、简谐振动

简谐振动是一种最简单、最基本的振动形式，其时变函数为

sin()(A t y =)2sin()0

0ϕπϕ+=+ft A wt 式中：A ----振幅；w ----圆频率，单位：弧度/秒（rad/s ）；

f ----频率，单位：赫兹（Hz ）；

0ϕ----相对于时间原点的初相角，单位：弧度（rad ）;

)(t y ----为t 时刻的瞬时幅值。

2、复杂周期振动

复杂周期振动可用如下的周期性时变函数表示

),()(nT t y t y ±= =n 1，2，3···，它由与基波成为整倍数的波形所组成。或者，复杂周期振动是由静态分量0y 项与无穷多个振幅、初相角不相同、频率与基频称整数倍的间谐波分量叠加而成，当然其中有些项的幅值可以为零。

3、准周期振动

如果若干个频率不成比例关系的简谐振动叠加在一起，合成后的振动不呈现周期性，称为准周期振动。例如：

)7sin()5sin()sin()(332211ϕϕϕ+++++=t y t y t y t y

所表示的振动，表现在时程曲线不呈现周期性。

4、瞬变振动

除了周期振动及准周期振动以外的所有确定性振动，均为瞬变振动。瞬变振动的幅值随时间增长而趋于零，所以它是在有限的时间内完成的振动。

二、随机振动

随机振动是一种非确定性振动，它普遍地存在于各个方面，例如车辆在不平整的路面上行驶时产生的振动；风、地震作用于建筑物产生的振动；海浪引起海上建筑的振动等等。这种振动的共同特点是：振动的瞬时值是无法精确预测的；此外，即使在相同的条件下重复做多次试验，也不会出现完全相同的结果。

随机振动是由连续分布在一定频带内所有频率上的正弦波组成，故它的频谱是在一定频率范围内的连续谱。随机振动虽然无法用精确的数学关系式来描述，但在大量的观测中，随机振动在任何一段时间的状态都具有一定的统计规律性。随机振动可用概率统计特性参数------平均值、均方值、均方根值、幅值概率密度函数、相关函数、功率谱密度等来描述。

2、振动基本参量表示方法

答：振幅、频率、相位、及阻尼等描述振动所必须的量统称为振动参数。在周期振动中，最基本的振动参量为振动的幅度、频率和相位，称为振动三要素。这三个量的表示方法分别为：

1、幅度表示法

振动的幅度可以有三种表示方法，即峰值、平均值和有效值。

（1）峰值：指波形上的最大值（不是极大值），通常用 峰y 、m y 表示。 对简谐振动可以用峰值来描述振动的强度，但对复合运动来讲，峰值只提供了关于振动在某一时刻的数据，而未考虑到整个时间历程。

（2）平均值：它是绝对平均值的简称，它能照顾到振动的整个时间历程，由下式给出 dt t y T T T ⎰∞→0

)(1lim 通常用符号 平均y 或 a y 表示。

对于周期振动 )()(t y T t y =+，则dt t y T y T a ⎰=0

)(1 （3）有效值：兼顾了运动的时间过程且又与振动的能量含量有关，因此有效值是一个很重要的描述量值，其符号为RMS y 。有效值由下式表示 dt t y y T

T RMS )(lim 02⎰∞→=

对于周期振动则有 dt t y T y T

RMS ⎰=02)(1

2、频率与相位表示法

频率即是振动运动在单位时间内的循环次数，通常用“f ”表示，单位为1/s 或赫兹（Hz ）。周期与频率互为倒数，即T

f 1= 对于简谐振动)0sin(ϕ+=wt y y m 式中w 称为圆频率

T

f w ππ22== 圆频率的单位用“弧度/秒”（rad/s ）来表示。0ϕ+wt 称为相位或相角，当t=0时，00ϕϕ=+wt ，故0ϕ 称为初相角。相位与初相位的单位一般用弧度（rad ）表示。

3、非简谐振动的频谱表示法

以频率作为横坐标，以幅值为纵坐标，画出的图形即称为幅值谱图。频谱图是在频率域内扫描该振动，它清晰直观地表明了某振动包含的频率成分及幅值大小。相位频谱图表明在不同频率时二个信号间的相位关系。

3、振动测试仪器分类及配套使用

答： 振动测试仪器分为：激振设备、测振传感器、放大器、和记录仪器、分析仪器等。其中，激振设备按照加载方式的不同，分为惯性力加载、电磁加载、液压振动台、结构疲劳试验机、电液伺服加载系统等。

传感器按其测量方法，可分为非接触式与接触式两类。非接触式在测量过程中，传感器与振动体没有接触，因而对振动体的振动特性不会产生影响；接触式的只有把传感器固连于振动体才能进行测量。

按测量原理，振动传感器又可分为相对式与绝对式（惯性式）两类。

按其转换方式来分又有磁电式、压电式、电阻片式、电容式、电感式等。 测振传感器分为 1、磁电式速度传感器

2、压电式加速度传感器

3、电阻应变式加速度传感器；

测振放大器分为 1、电压放大器

2、电荷放大器

3、动态电阻应变仪；

配套使用方式为：

磁电式拾振器→电压放大器↘