橋梁動載試驗(yàn)-振動測試中的常見問題

橋梁動載試驗(yàn)-振動測試中的常見問題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(yàn)對象確定試驗(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試時(shí)，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(xiàng)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(cuò)誤的結(jié)果。經(jīng)驗(yàn)證明，在同一觀測點(diǎn)，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、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(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)合振動波，假如每種頻率成分的位移相同，均為毫米時(shí)，則各個(gè)頻率的振動速度和加速度峰值見下表。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)0.6286.2862.8628加速度(ɡ)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，則對應(yīng)的速度和加速度峰值見下表。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（ɡ）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，共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。振動頻率（赫茲）1101001000位移（毫米）1000100.10.001速度（厘米／秒）62862.86.280.628加速度（ɡ）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1×106倍，它的振動速度是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)的振動速度在每種頻率時(shí)都是相同的。而從表3—3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)的位移峰值為毫米，二者之比為1×106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1000赫茲時(shí)的1000倍。合理選擇儀器的重要性所以，盡管中低頻振動的位移值比高頻時(shí)大得多，但它的加速度值比高頻振動時(shí)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?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，測試中采用的儀器和選擇測試的振動參量不同，有時(shí)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。儀器的安裝固定問題傳感器的安裝和測點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的具體布置和傳感器的安裝位置應(yīng)該合理選擇。測點(diǎn)的布置和儀器安裝位置決定測到的是什么樣的頻率和幅值。實(shí)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(diǎn)，會產(chǎn)生需測主體結(jié)構(gòu)振動時(shí)，卻得到部件振動的數(shù)據(jù);而需測部件的振動時(shí)，實(shí)際卻獲得了主體結(jié)構(gòu)的振動數(shù)據(jù)等錯(cuò)亂現(xiàn)象。對一個(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、車廂車體振動和車輪、車軸和軸箱蓋等幾個(gè)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(diǎn)。在破碎巖層上，測量基巖振動時(shí)，就要去掉破碎層，將傳感器設(shè)置在基巖上。在測點(diǎn)選定后，儀器的安裝，除垂直、水平等測試方向不要裝錯(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(shí)地反映需測振動的實(shí)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(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，會產(chǎn)生寄生的振動波形、有時(shí)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(diǎn)，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(diǎn)測量，更應(yīng)引起足夠的重視。對于壓電晶體加速度計(jì)的測振回路，有時(shí)需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量極低頻率和極低振級的振動時(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(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(yàn)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(diǎn)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(xiàng)，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(yàn)方案和步驟估計(jì)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(yàn)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?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(jì)可能出現(xiàn)的寄生振動。常用的試驗(yàn)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(gè)儀器控制旋鈕的位置。對測試環(huán)境條件做詳細(xì)記錄，以便供數(shù)據(jù)處理時(shí)參考，并可以查對一些偶然因素。在測試過程中應(yīng)經(jīng)常檢查測振系統(tǒng)的“背景噪聲”(即“基底噪聲”)。把測振傳感器裝在一個(gè)非振動體上，并測量這個(gè)裝置的“視在”振級，在數(shù)據(jù)分析處理時(shí)，可去掉這部分誤差因素。在實(shí)際振動測量中，為了獲得適當(dāng)?shù)木?，“視在”振動最少?yīng)小于所測振動的1／3。也就是說測量系統(tǒng)的基底噪聲至少應(yīng)低于所測振級10分貝。INV系列采集系統(tǒng)常見問題的處理辦法對于信號采集系統(tǒng)來說，一般儀器本身出故障的情況較少，在發(fā)現(xiàn)測試不正常時(shí)，更多的原因是電纜和儀器的連接部分出現(xiàn)問題造成的。所以當(dāng)測試出現(xiàn)問題時(shí)，先檢查儀器之間的連接電纜，往往就可以把問題解決。INV系列采集系統(tǒng)常見問題的處理辦法軟件提示連接不到采集儀或找不到軟件加密狗的情況確認(rèn)計(jì)算機(jī)和采集儀之間的信號電纜可靠連接對于USB設(shè)備，WindowsXP一般都需要驅(qū)動程序的支持才能正常工作。INV系列USB采集儀和USB軟件加密狗也是如此。INV系列USB采集儀和USB加密狗的驅(qū)動程序在軟件安裝的時(shí)候是自動裝到系統(tǒng)中的。所以，正確的安裝次序是先裝軟件，再連接采集儀和軟件加密狗。這樣在系統(tǒng)提示需要驅(qū)動程序時(shí)，可以使用自動安裝的方法安裝驅(qū)動。INV系列采集系統(tǒng)常見問題的處理辦法如果安裝次序不當(dāng)，有時(shí)軟件會顯示找不到采集儀或軟件加密狗的情況，這時(shí)應(yīng)按照下面的步驟操作：用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“我的電腦”，選擇屬性，在系統(tǒng)屬性選擇“硬件”，點(diǎn)擊“設(shè)備管理器”，在設(shè)備列表中的“通用串行總線控制器”下面會出現(xiàn)帶驚嘆號的設(shè)備，一般叫做“USBSampleDevice”。這時(shí)用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)這個(gè)設(shè)備，選擇“更新驅(qū)動程序”，Windows會彈出一個(gè)對話框，提示查找驅(qū)動程序，選擇自動安裝就可以使采集儀正常工作了。INV系列采集系統(tǒng)常見問題的處理辦法軟件和用戶號不匹配安裝軟件時(shí)需要用戶輸入安裝序號，如果安裝序號輸錯(cuò)，軟件會提示：“軟件和軟件狗不對應(yīng)”，這時(shí)需要重新安裝軟件并輸入正確的安裝序號。AD版本號問題有時(shí)用戶先后購買了多種數(shù)采設(shè)備，相應(yīng)配備了多個(gè)軟件狗。由于不同的軟件狗對應(yīng)不同的采集儀，當(dāng)軟件狗和采集儀不匹配時(shí)，也會提示找不到采集儀。這時(shí)只要更換對應(yīng)的軟件狗就可以正常工作了。INV系列采集系統(tǒng)常見問題的處理辦法采集儀沒有信號的處理辦法確認(rèn)所有儀器電源開啟，電纜連接無誤，放大器的檔位正確。儀器的正常工作電壓是AC220V,在測試前應(yīng)予以確認(rèn)。而且必須保證所有儀器的電源插座是“左零右火中間地”，以免因電源問題影響儀器的正常工作。儀器的外殼應(yīng)可靠接地，可以減小外圍環(huán)境對儀器的影響。INV系列采集系統(tǒng)常見問題的處理辦法檢查采集儀首先檢查軟件設(shè)置，采集儀的實(shí)際工作通道是從軟件設(shè)置的“起始采樣通道”開始，加上設(shè)置的通道數(shù)為止。例如，起始通道設(shè)為3，共采集4個(gè)通道的數(shù)據(jù)，那么采集儀的實(shí)際通道應(yīng)該是采集儀的3～6通道。所以必須確認(rèn)信號電纜的連接通道號和軟件設(shè)置的通道相符。為避免出錯(cuò)，如果不是必須，最好從1通道開始。如果軟件設(shè)置和電纜連接沒有問題，那么先設(shè)置采集儀工作在電壓DC模式下，并使用軟件的“示波”功能，然后斷開采集儀的信號輸入，使用短路接頭或?qū)Ь€把采集儀輸入端口短路，相當(dāng)于采集儀輸入了0V電壓，這種情況下示波讀數(shù)應(yīng)為0V左右。如果這時(shí)示波的信號相符，說明采集儀工作正常。INV系列采集系統(tǒng)常見問題的處理辦法檢查傳感器對于傳感器的檢查，通常采用更換傳感器和電纜進(jìn)行交叉測試，這樣可以很容易確定故障點(diǎn)。INV系列采集系統(tǒng)常見問題的處理辦法有信號但不正常的情況DASP軟件有兩種模式：演示模式和測試模式。在演示模式下軟件是不能接受外部信號的，發(fā)現(xiàn)信號不正常時(shí)，首先檢查軟件是否工作中演示模式。檢查方法是查看軟件主面板的下部，有“演示”字樣的選擇框，如果框內(nèi)有對勾，說明這是演示模式，清除對勾并重新進(jìn)入采集模塊就行了。檢查軟件標(biāo)定值是否設(shè)置正確。如果標(biāo)定值設(shè)置錯(cuò)誤可以導(dǎo)致軟件結(jié)果錯(cuò)誤，通常這種問題的規(guī)律是信號的趨勢正常，但與經(jīng)驗(yàn)值相比會相差整數(shù)倍。檢查軟件的采樣參數(shù)是否合理。信號的觸發(fā)方式、采樣頻率，采樣時(shí)間是否都正確。INV系列采集系統(tǒng)常見問題的處理辦法檢查放大器的抗混濾波設(shè)置是否正確。抗混疊濾波器如果設(shè)置過低，會濾掉有用的高頻成分；設(shè)置過高又會使信號發(fā)生混疊現(xiàn)象，這些都會影響實(shí)際的采集信號。應(yīng)根據(jù)振動信號的強(qiáng)度選擇合適的傳感器。對于很微弱的信號，應(yīng)首選靈敏度高的傳感器，對于振動很強(qiáng)烈的信號應(yīng)選擇靈敏度較小的傳感器，這樣可以得到較高的信噪比。如果不是這樣，就可能發(fā)生傳感器過荷或信噪比很低的情況，從而導(dǎo)致信號的失真。對于接觸式的傳感器，還要考慮傳感器的質(zhì)量大小。要保證被測對象的質(zhì)量相比傳感器的質(zhì)量有足夠大，這樣才能避免傳感器的質(zhì)量分布對測試結(jié)果的影響。INV系列采集系統(tǒng)常見問題的處理辦法要注意傳感器