振動(dòng)試驗(yàn)注意事項(xiàng)解析課件

1、東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院 呂志軍振動(dòng)測(cè)試中的常見問題及注意事項(xiàng)振動(dòng)測(cè)試中信號(hào)的流程傳感器放大器和數(shù)據(jù)采集信號(hào)處理軟件合理選擇儀器根據(jù)試驗(yàn)對(duì)象確定試驗(yàn)方案和步驟試驗(yàn)儀器的校準(zhǔn)傳感器的安裝和固定成功完成試驗(yàn)的幾個(gè)要素合理選擇儀器的重要性測(cè)試時(shí)，對(duì)于測(cè)振儀器的合理選擇是很重要的，它直接影響到測(cè)試的結(jié)果。選用儀器不能片面地追求寬頻帶、高靈敏度等某項(xiàng)指標(biāo)，而應(yīng)該結(jié)合所研究對(duì)象的主要頻率范圍和最需要的頻率及幅值，選用適當(dāng)?shù)膬x器，否則會(huì)導(dǎo)致次要的頻率成分淹沒了需要的關(guān)鍵的頻率成分而得出錯(cuò)誤的結(jié)果。經(jīng)驗(yàn)證明，在同一觀測(cè)點(diǎn)，用不同類型的儀器，測(cè)出了數(shù)值很不相同的振動(dòng)加速度值和頻率值，其原因就是由于振動(dòng)參數(shù)的特性和傳感器

2、、放大器、記錄系統(tǒng)的反應(yīng)能力即頻率特性不同造成的(不合理的安裝除外)。合理選擇儀器的重要性振動(dòng)參量的特征在不同頻率時(shí)，位移、速度、加速度之中的某一項(xiàng)數(shù)值相同時(shí)，其它項(xiàng)數(shù)值是不一樣的。就正弦振動(dòng)波而言，在位移相同時(shí)，速度值與頻率的一次方成正比，加速度值與頻率的平方成正比?，F(xiàn)舉例說明，如測(cè)量一個(gè)由四種頻率(1、10、100、1000赫茲)的正弦波組成的復(fù)合振動(dòng)波，假如每種頻率成分的位移相同，均為1.0毫米時(shí)，則各個(gè)頻率的振動(dòng)速度和加速度峰值見下表。(測(cè)加速度或速度)合理選擇儀器的重要性振動(dòng)頻率(赫茲)1101001000位 移(毫米)1.01.01.01.0速 度(厘米秒)0.6286.2862.

3、8628加速度()0.0040.4404000合理選擇儀器的重要性若四種頻率成分的位移值不同，其數(shù)值隨頻率的增加成比例地減小時(shí)，如表中所列舉的，則對(duì)應(yīng)的速度和加速度峰值見下表。(測(cè)加速度或位移)振動(dòng)頻率（赫茲）1101001000位 移（毫米）1.00.10.010.001速 度（厘米秒）0.6280.6280.6280.628加速度（）0.0040.040.44合理選擇儀器的重要性若上述四種頻率成分，低頻的位移峰值比高頻時(shí)大得多得多，其位移峰值的減小倍數(shù)與頻率增加的倍數(shù)的平方成反比時(shí)，則相應(yīng)的速度與加速度如表3所列。(測(cè)位移或速度)振動(dòng)頻率（赫茲）1101001000位 移（毫米）10001

4、00.10.001速 度（厘米秒）62862.86.280.628加速度（）4444合理選擇儀器的重要性從上述各表中所列的數(shù)值關(guān)系可以看出，在位移相同時(shí)，振動(dòng)頻率為1000赫茲的加速度值，是振動(dòng)頻率為1赫茲之加速度值的1106倍，它的振動(dòng)速度是1赫茲時(shí)的1000倍。在1000赫茲的位移峰值為1赫茲頻率位移的千分之一時(shí)，其加速度峰值仍比1赫茲時(shí)的大得多，為1赫茲時(shí)的1000倍，這時(shí)的振動(dòng)速度在每種頻率時(shí)都是相同的。而從表33中可以看出， 當(dāng)1赫茲時(shí)的位移峰值為1000毫米時(shí)，1000赫茲時(shí)的位移峰值為0.001毫米，二者之比為1106倍，這時(shí)，各種頻率的加速度值相同，而相應(yīng)的速度值1赫茲時(shí)的為1

5、000赫茲時(shí)的1000倍。合理選擇儀器的重要性所以，盡管中低頻振動(dòng)的位移值比高頻時(shí)大得多，但它的加速度值比高頻振動(dòng)時(shí)的要小很多。而高頻振動(dòng)的很微小的振動(dòng)，如1000赫茲位移振幅為0.001毫米時(shí)的加速度卻與低頻時(shí)的大位移如1赫茲、位移為1000毫米時(shí)的加速度值相同。相應(yīng)的不同頻率的振動(dòng)速度的幅值特性介于這兩者之間。振動(dòng)參量間的這一特性是很重要的，因?yàn)?，?shí)際上任一波形都可以看作是許多頻率正弦波形合成的結(jié)果，所以，測(cè)試中采用的儀器和選擇測(cè)試的振動(dòng)參量不同，有時(shí)會(huì)得到很不相同的幅值分布規(guī)律和結(jié)果。為了全面了解和分析被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)規(guī)律，必須事先對(duì)被測(cè)對(duì)象作一定的理論分析，做到有的放矢。儀器的安裝固定問

6、題傳感器的安裝和測(cè)點(diǎn)布置傳感器與被測(cè)對(duì)象的接觸和固定固定件的結(jié)構(gòu)、固定形式和寄生振動(dòng)傳感器對(duì)被測(cè)構(gòu)件附加質(zhì)量的影響傳感器安裝角度引起的誤差其它問題儀器的安裝固定問題1 首先要注意傳感器的安裝和測(cè)點(diǎn)布置位置能否反應(yīng)被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)特征。2 傳感器與被測(cè)物需良好固定，保證緊密接觸，連接牢固，振動(dòng)過程中不能有松動(dòng)。3 考慮固定件的結(jié)構(gòu)形式和寄生振動(dòng)問題。4 對(duì)小型、輕巧結(jié)構(gòu)的振動(dòng)測(cè)試，要注意傳感器及固定件的“額外”質(zhì)量對(duì)被測(cè)結(jié)構(gòu)原始振動(dòng)的影響。5 導(dǎo)線的接地、連接，以及插件開關(guān)的連接和接觸問題。6. 考慮防潮和絕緣問題等。儀器的安裝固定問題被測(cè)對(duì)象測(cè)點(diǎn)的具體布置和傳感器的安裝位置應(yīng)該合理選擇。測(cè)點(diǎn)的布

7、置和儀器安裝位置決定測(cè)到的是什么樣的頻率和幅值。實(shí)際被測(cè)對(duì)象都有主體和部件，部件和部件之間的區(qū)別，不合理的安裝布點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生需測(cè)主體結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，卻得到部件振動(dòng)的數(shù)據(jù);而需測(cè)部件的振動(dòng)時(shí)，實(shí)際卻獲得了主體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)數(shù)據(jù)等錯(cuò)亂現(xiàn)象。對(duì)一個(gè)有復(fù)雜部件的結(jié)構(gòu)物或一部機(jī)器，例如火車車廂的振動(dòng)、車廂車體振動(dòng)和車輪、車軸和軸箱蓋等幾個(gè)地方的振動(dòng)數(shù)值、頻率差別是很大的。因此，必須找出能代表被測(cè)物所需要研究的振動(dòng)位置，合理布點(diǎn)。在破碎巖層上，測(cè)量基巖振動(dòng)時(shí)，就要去掉破碎層，將傳感器設(shè)置在基巖上。在測(cè)點(diǎn)選定后，儀器的安裝，除垂直、水平等測(cè)試方向不要裝錯(cuò)外，在確定的安裝位置，可把儀器正向裝、側(cè)面裝或倒裝，有時(shí)還需要安

8、裝在伸出的固定部件上，不論那種安裝連接方式，都應(yīng)注意避免發(fā)生額外的寄生振動(dòng)，而能較真實(shí)地反映需測(cè)振動(dòng)的實(shí)際情況。儀器安裝的其他問題振動(dòng)測(cè)試中的導(dǎo)線連接和接地回路也會(huì)嚴(yán)重地影響測(cè)試結(jié)果。傳感器的輸出與連接導(dǎo)線之間，導(dǎo)線與放大器之間的插頭連接，要保證處于良好工作狀態(tài)。測(cè)試系統(tǒng)每個(gè)接插件和開關(guān)的連接狀態(tài)和狀況，也要保證完善和良好。有時(shí)因接頭不良，會(huì)產(chǎn)生寄生的振動(dòng)波形、有時(shí)使得測(cè)試數(shù)據(jù)忽大忽小，在一次性測(cè)試中，這些誤差難以被發(fā)現(xiàn)。不良的接地或不合適的接地地點(diǎn)，測(cè)試中會(huì)產(chǎn)生較大的電氣干擾,同樣會(huì)使測(cè)試受到嚴(yán)重的影響，對(duì)于大型設(shè)備和結(jié)構(gòu)的多點(diǎn)測(cè)量，更應(yīng)引起足夠的重視。對(duì)于壓電晶體加速度計(jì)的測(cè)振回路，有時(shí)需

9、用絕緣螺栓和云母墊圈使加速度計(jì)與安裝部件的結(jié)構(gòu)實(shí)施電氣絕緣。避免形成接地回路的唯一方法，是確保裝置接地在同一點(diǎn)上，接地點(diǎn)最好設(shè)置在放大器和分析儀器上。儀器安裝的其他問題在測(cè)量極低頻率和極低振級(jí)的振動(dòng)時(shí)，還可能產(chǎn)生溫度的干擾效應(yīng),即溫度變化引起傳感器的輸出變化值、變化速度由放大器輸入電路的時(shí)間常數(shù)確定。一般溫度效應(yīng)是不顯著的。最后應(yīng)該指出是防潮問題。傳感器本身到接頭的絕緣電阻，會(huì)受潮氣和進(jìn)水而大為降低，從而嚴(yán)重地影響測(cè)試。受潮使電阻式儀器不能調(diào)平衡，而壓電晶體傳感器因測(cè)試數(shù)據(jù)誤差很大而不能測(cè)量。所以測(cè)試系統(tǒng)的防潮是一項(xiàng)細(xì)致的工作，平時(shí)要保持接插件、插頭，插座的清潔、干燥。尤其是壓電式傳感器與電壓

10、和電荷放大器的連接，需用酒精，四氯化碳等清潔劑去除插頭的臟物和汗?jié)n。如果在液體內(nèi)或非常潮濕的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量，傳感器與電纜的接頭必須密封(如圖）。密封材料可用環(huán)氧樹脂，或室溫硫化硅橡膠，保證在-70 260寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出極好的性能。密封劑常用的試驗(yàn)方案和步驟應(yīng)根據(jù)測(cè)試目的確定測(cè)試方法和手段研究測(cè)點(diǎn)布置和儀器安裝方法對(duì)可能發(fā)生的問題和測(cè)試中的注意事項(xiàng)，事先應(yīng)周密考慮，達(dá)到進(jìn)行有意義的測(cè)試。根據(jù)上述條件建立測(cè)試方案，確定使用的測(cè)量系統(tǒng)和安排操作程序常用的試驗(yàn)方案和步驟估計(jì)需要測(cè)量的振動(dòng)類型和振級(jí)，判別是隨機(jī)振動(dòng)，周期性振動(dòng)，還是沖擊型或瞬變型振動(dòng)。仔細(xì)確定安裝測(cè)振傳感器的位置，選定能代表被測(cè)對(duì)

11、象特征的安裝位置，并考慮是否會(huì)產(chǎn)生傳感器附加質(zhì)量荷載的影響。根據(jù)研究需要，確定測(cè)量參數(shù)和記錄分析方式?？紤]環(huán)境條件，如電場，磁場，溫度，濕度和聲場等各種因素，選擇合適的振動(dòng)換能器和傳感器的種類。選擇儀器的可測(cè)頻率范圍，注意頻率的上限和下限。對(duì)傳感器，放大器和記錄裝置的頻率特性和相位特性進(jìn)行認(rèn)真的考慮和選擇。常用的試驗(yàn)方案和步驟考慮需測(cè)振級(jí)和儀器的動(dòng)態(tài)范圍，即可測(cè)量程的上限和下限,了解儀器的最低可測(cè)振動(dòng)量級(jí)。注意在可測(cè)頻率范圍內(nèi)的量程是常數(shù)還是變數(shù),(因?yàn)橛械膬x器量程隨頻率增加而增大，有的儀器量程隨頻率增加而減小)。注意避免使儀器在測(cè)試過程中過載和飽和。標(biāo)定和檢驗(yàn),包括傳感器，放大器和記錄裝置全套測(cè)試系統(tǒng)的特性標(biāo)定，定出標(biāo)定值。畫出測(cè)量系統(tǒng)的工作方框圖，以及儀器連接草圖，標(biāo)出所用儀器的型號(hào)和序號(hào)，以便于測(cè)試系統(tǒng)的安裝和查校。在選定了振級(jí)、頻率范圍，解決了絕緣及接地回路等問題后，要確定測(cè)振傳感器最合理的安裝方法,以及安裝固定件的結(jié)構(gòu)及估計(jì)可能出現(xiàn)的寄生振動(dòng)。常用的試驗(yàn)方案和步驟在被測(cè)構(gòu)件上做好測(cè)試前的準(zhǔn)備，把測(cè)振儀器配套連線，傳感器安裝固定，并記下各個(gè)儀器控制旋鈕的位置。對(duì)