振動試驗注意事項解析課件

1、東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院 呂志軍振動測試中的常見問題及注意事項振動測試中信號的流程傳感器放大器和數(shù)據(jù)采集信號處理軟件合理選擇儀器根據(jù)試驗對象確定試驗方案和步驟試驗儀器的校準(zhǔn)傳感器的安裝和固定成功完成試驗的幾個要素合理選擇儀器的重要性測試時，對于測振儀器的合理選擇是很重要的，它直接影響到測試的結(jié)果。選用儀器不能片面地追求寬頻帶、高靈敏度等某項指標(biāo)，而應(yīng)該結(jié)合所研究對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誤的結(jié)果。經(jīng)驗證明，在同一觀測點，用不同類型的儀器，測出了數(shù)值很不相同的振動加速度值和頻率值，其原因就是由于振動參數(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參量的特征在不同頻率時，位移、速度、加速度之中的某一項數(shù)值相同時，其它項數(shù)值是不一樣的。就正弦振動波而言，在位移相同時，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。現(xiàn)舉例說明，如測量一個由四種頻率(1、10、100、1000赫茲)的正弦波組成的復(fù)合振動波，假如每種頻率成分的位移相同，均為1.0毫米時，則各個頻率的振動速度和加速度峰值見下表。(測加速度或速度)合理選擇儀器的重要性振動頻率(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，如表中所列舉的，則對應(yīng)的速度和加速度峰值見下表。(測加速度或位移)振動頻率（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，則相應(yīng)的速度與加速度如表3所列。(測位移或速度)振動頻率（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，振動頻率為1000赫茲的加速度值，是振動頻率為1赫茲之加速度值的1106倍，它的振動速度是1赫茲時的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，其加速度峰值仍比1赫茲時的大得多，為1赫茲時的1000倍，這時的振動速度在每種頻率時都是相同的。而從表33中可以看出， 當(dāng)1赫茲時的位移峰值為1000毫米時，1000赫茲時的位移峰值為0.001毫米，二者之比為1106倍，這時，各種頻率的加速度值相同，而相應(yīng)的速度值1赫茲時的為1

5、000赫茲時的1000倍。合理選擇儀器的重要性所以，盡管中低頻振動的位移值比高頻時大得多，但它的加速度值比高頻振動時的要小很多。而高頻振動的很微小的振動，如1000赫茲位移振幅為0.001毫米時的加速度卻與低頻時的大位移如1赫茲、位移為1000毫米時的加速度值相同。相應(yīng)的不同頻率的振動速度的幅值特性介于這兩者之間。振動參量間的這一特性是很重要的，因為，實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，測試中采用的儀器和選擇測試的振動參量不同，有時會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對象的振動規(guī)律，必須事先對被測對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點布置傳感器與被測對象的接觸和固定固定件的結(jié)構(gòu)、固定形式和寄生振動傳感器對被測構(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點布置位置能否反應(yīng)被測對象的振動特征。2 傳感器與被測物需良好固定，保證緊密接觸，連接牢固，振動過程中不能有松動。3 考慮固定件的結(jié)構(gòu)形式和寄生振動問題。4 對小型、輕巧結(jié)構(gòu)的振動測試，要注意傳感器及固定件的“額外”質(zhì)量對被測結(jié)構(gòu)原始振動的影響。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對象測點的具體布置和傳感器的安裝位置應(yīng)該合理選擇。測點的布

7、置和儀器安裝位置決定測到的是什么樣的頻率和幅值。實際被測對象都有主體和部件，部件和部件之間的區(qū)別，不合理的安裝布點，會產(chǎn)生需測主體結(jié)構(gòu)振動時，卻得到部件振動的數(shù)據(jù);而需測部件的振動時，實際卻獲得了主體結(jié)構(gòu)的振動數(shù)據(jù)等錯亂現(xiàn)象。對一個有復(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、車廂車體振動和車輪、車軸和軸箱蓋等幾個地方的振動數(shù)值、頻率差別是很大的。因此，必須找出能代表被測物所需要研究的振動位置，合理布點。在破碎巖層上，測量基巖振動時，就要去掉破碎層，將傳感器設(shè)置在基巖上。在測點選定后，儀器的安裝，除垂直、水平等測試方向不要裝錯外，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，而能較真實地反映需測振動的實際情況。儀器安裝的其他問題振動測試中的導(dǎo)線連接和接地回路也會嚴(yán)重地影響測試結(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)。測試系統(tǒng)每個接插件和開關(guān)的連接狀態(tài)和狀況，也要保證完善和良好。有時因接頭不良，會產(chǎn)生寄生的振動波形、有時使得測試數(shù)據(jù)忽大忽小，在一次性測試中，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，測試中會產(chǎn)生較大的電氣干擾,同樣會使測試受到嚴(yán)重的影響，對于大型設(shè)備和結(jié)構(gòu)的多點測量，更應(yīng)引起足夠的重視。對于壓電晶體加速度計的測振回路，有時需

9、用絕緣螺栓和云母墊圈使加速度計與安裝部件的結(jié)構(gòu)實施電氣絕緣。避免形成接地回路的唯一方法，是確保裝置接地在同一點上，接地點最好設(shè)置在放大器和分析儀器上。儀器安裝的其他問題在測量極低頻率和極低振級的振動時，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，會受潮氣和進(jìn)水而大為降低，從而嚴(yán)重地影響測試。受潮使電阻式儀器不能調(diào)平衡，而壓電晶體傳感器因測試數(shù)據(jù)誤差很大而不能測量。所以測試系統(tǒng)的防潮是一項細(xì)致的工作，平時要保持接插件、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。密封劑常用的試驗方案和步驟應(yīng)根據(jù)測試目的確定測試方法和手段研究測點布置和儀器安裝方法對可能發(fā)生的問題和測試中的注意事項，事先應(yīng)周密考慮，達(dá)到進(jìn)行有意義的測試。根據(jù)上述條件建立測試方案，確定使用的測量系統(tǒng)和安排操作程序常用的試驗方案和步驟估計需要測量的振動類型和振級，判別是隨機(jī)振動，周期性振動，還是沖擊型或瞬變型振動。仔細(xì)確定安裝測振傳感器的位置，選定能代表被測對

11、象特征的安裝位置，并考慮是否會產(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，選擇合適的振動換能器和傳感器的種類。選擇儀器的可測頻率范圍，注意頻率的上限和下限。對傳感器，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。常用的試驗方案和步驟考慮需測振級和儀器的動態(tài)范圍，即可測量程的上限和下限,了解儀器的最低可測振動量級。注意在可測頻率范圍內(nèi)的量程是常數(shù)還是變數(shù),(因為有的儀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試過程中過載和飽和。標(biāo)定和檢驗,包括傳感器，放大器和記錄裝置全套測試系統(tǒng)的特性標(biāo)定，定出標(biāo)定值。畫出測量系統(tǒng)的工作方框圖，以及儀器連接草圖，標(biāo)出所用儀器的型號和序號，以便于測試系統(tǒng)的安裝和查校。在選定了振級、頻率范圍，解決了絕緣及接地回路等問題后，要確定測振傳感器最合理的安裝方法,以及安裝固定件的結(jié)構(gòu)及估計可能出現(xiàn)的寄生振動。常用的試驗方案和步驟在被測構(gòu)件上做好測試前的準(zhǔn)備，把測振儀器配套連線，傳感器安裝固定，并記下各個儀器控制旋鈕的位置。對