振動(dòng)測量儀器知識(shí)

1振動(dòng)測量儀器學(xué)問一、概述〔一〕用途振動(dòng)測量儀器是一種測量物體機(jī)械振動(dòng)的測量儀器。測量的根本量是振動(dòng)的加速加廣泛。〔二〕分類與特點(diǎn)振動(dòng)測量儀器按功能來分：分為工作測振儀、振動(dòng)烈度計(jì)、振動(dòng)、激振器〔或振動(dòng)臺(tái)、振動(dòng)鼓勵(lì)掌握器、振動(dòng)校準(zhǔn)器測量機(jī)械振動(dòng)，具有頻譜分析功能的稱為路測量功能的多通道聲學(xué)。。影響的人體〔響應(yīng)〕振動(dòng)計(jì)、測量環(huán)境振動(dòng)的環(huán)境振動(dòng)儀和振動(dòng)鼓勵(lì)掌握器。工作測振儀特點(diǎn)移等。以前用電表顯示測量值，現(xiàn)在都是用數(shù)字顯示。通常不帶數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和打印功能，用于一般振動(dòng)測量。振動(dòng)烈度計(jì)是指專用于測量振動(dòng)烈度〔10Hz～1000 Hz頻率范圍的速度有效值〕的振動(dòng)測量儀器。實(shí)時(shí)信號(hào)特點(diǎn)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，進(jìn)入數(shù)字和位移，均方根、峰值Pea峰值Peak-Peak〕輸出并記錄下來。動(dòng)態(tài)信號(hào)測試和分析系統(tǒng)特點(diǎn)號(hào)的采集和分析。人體〔響應(yīng)〕振動(dòng)計(jì)特點(diǎn)主要用于測量和分析振動(dòng)對(duì)人體的影響。人體振動(dòng)又分為人體全身振動(dòng)和手傳振動(dòng)，測量計(jì)權(quán)振動(dòng)加速度有效值。儀器性能應(yīng)符合 GB/T23716-2009《人體對(duì)和用于進(jìn)展軌道車輛舒適度評(píng)價(jià)的全身振動(dòng)〔頻率計(jì)權(quán)Wb〕頻率范圍為0.5 Hz～80Hz，對(duì)于建筑物內(nèi)連續(xù)與沖擊引起的振動(dòng)〔頻率計(jì)權(quán)Wm〕頻率范圍為1Hz～80Hz，Wf〕0.1Hz～0.5Hz。適用于勞動(dòng)衛(wèi)生和振動(dòng)職業(yè)病防治人體振動(dòng)測量。環(huán)境振動(dòng)計(jì)特點(diǎn)主要用于測量環(huán)境振動(dòng)，適用于依據(jù)環(huán)境振動(dòng)國家標(biāo)準(zhǔn)〔 GB/T10071〕進(jìn)展環(huán)境振動(dòng)的測量和評(píng)價(jià)，頻率范圍為 1Hz～80Hz，通常測量垂向計(jì)權(quán)振級(jí)〔以10-6m/s2為參考基準(zhǔn)〕。振動(dòng)鼓勵(lì)掌握器特點(diǎn)動(dòng)環(huán)境。振動(dòng)掌握器承受分布式構(gòu)造體系，閉環(huán)掌握由DSP處理器實(shí)現(xiàn)，PC機(jī)獨(dú)立化，確保掌握的穩(wěn)定性和高精度。〔三〕產(chǎn)品國內(nèi)外現(xiàn)狀國內(nèi)生產(chǎn)振動(dòng)測量儀器的廠家主要有：杭州愛華儀器、紅聲器材廠嘉興分廠、北京東方振動(dòng)噪聲爭論所、揚(yáng)州聯(lián)能電子等單位。國產(chǎn)振動(dòng)測量儀器已普遍承受數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的實(shí)時(shí)信號(hào)，北京東方振動(dòng)噪聲爭論所已形成 DASP系列振動(dòng)測量器產(chǎn)品，蘇州東菱在大型振動(dòng)臺(tái)和激振器方面在國內(nèi)面有所專長，杭州億恒科技在振動(dòng)鼓勵(lì)掌握方面優(yōu)勢明顯。一般用途的國產(chǎn)振動(dòng)測量器已能滿足國內(nèi)市場需要，并在國內(nèi)市場占主導(dǎo)地位。高檔試驗(yàn)室使用振動(dòng)測量儀器，尤其是計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)幾乎被丹麥 B&K公司、美國HP公司為代表的外國公司壟斷，它們的產(chǎn)品性能、軟件，以及產(chǎn)品品種方面都有較大優(yōu)勢，在大型設(shè)備故障監(jiān)測和診斷方面更具優(yōu)勢。〔四〕技術(shù)進(jìn)展趨勢數(shù)字化、小體積、多功能已經(jīng)成為手持式振動(dòng)測量儀器的進(jìn)展趨勢；數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和實(shí)時(shí)信號(hào)分析將會(huì)得到廣泛應(yīng)用；機(jī)器振動(dòng)監(jiān)測已作為機(jī)器故障監(jiān)測和診斷分析的一種重要手段。二、根本工作原理示器、校準(zhǔn)信號(hào)振蕩器、電源等組成。工作原理框圖如圖1所示。電荷電荷放大器積分器(速度或位移)高/低通濾波器放大器加速度計(jì)檢波器(峰值或有效值)校準(zhǔn)信號(hào)電池/電源AC輸出DC輸出外接濾波器或外接電源圖1 振動(dòng)計(jì)工作原理框圖測速度時(shí)選有效值〔RMS〕字顯示器，直接讀出被測振動(dòng)的加速度、速度或位移值。由該開關(guān)完成。振動(dòng)計(jì)還可以外接濾波器進(jìn)展頻率分析。動(dòng)態(tài)信號(hào)的原理方框圖如圖2所示：傳感器傳感器D/A模擬輸出適調(diào)放大器程控放大器數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)接口數(shù)據(jù)打印顯示器圖2 動(dòng)態(tài)信號(hào)原理方框圖動(dòng)態(tài)信號(hào)由傳感器、適調(diào)放大器、程控放大器、數(shù)據(jù)采集、計(jì)算機(jī)、顯示號(hào)高速采集，并進(jìn)展A/D變換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。計(jì)算機(jī)運(yùn)行相應(yīng)軟件對(duì)數(shù)CRTLCD顯示D/A將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)輸出功能。三、主要技術(shù)指標(biāo)由于動(dòng)態(tài)信號(hào)代表振動(dòng)測量儀器的進(jìn)展趨勢， 動(dòng)態(tài)信號(hào)的主要技術(shù)指標(biāo)：通道數(shù)除手持式儀器外，根本上是多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)，最多可能達(dá)幾百個(gè)通道。頻率范圍指被測振動(dòng)信號(hào)所能到達(dá)的最高帶寬，既取決于傳感器的頻率范圍，也取決于整機(jī)電路，以及采樣頻率。振動(dòng)測量儀器的頻率范圍至少為 1Hz～10kHz,振動(dòng)烈度測試要求的頻率范圍為 10Hz～1kHz。測量范圍指動(dòng)態(tài)信號(hào)能測量的最高振動(dòng)值和最低振動(dòng)值。最高取樣速率是單位時(shí)間內(nèi)對(duì)模擬輸入信號(hào)的取樣次數(shù)，取樣速率常以每秒取樣的次數(shù)〔次/s〕或頻率〔Hz〕表示。依據(jù)奈奎斯特公式，采樣頻率至少要大于測量上限1倍。動(dòng)態(tài)范圍除模擬電路的動(dòng)態(tài)范圍外，還取決于 A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，如A/D轉(zhuǎn)換器是16位或24A/D位數(shù)越高，動(dòng)態(tài)范圍越大。檢波特性RMS〔有效值〕、Peak〔峰值〕和Peak-Peak〔峰-峰值。濾波器帶寬FFT帶寬，倍頻程和/1/3倍頻程。實(shí)時(shí)分析速度一般指每秒鐘分析頻譜的速度。信號(hào)發(fā)生器輸出正弦、三角、方波、隨機(jī)、窄帶隨機(jī)以及任意合成波形。應(yīng)用軟件FFTCPB、波形編輯、數(shù)字濾X-Y圖、相關(guān)、互功率譜、頻響FRF、三維譜陣、長數(shù)波分析、最大熵(MEM)分析、精熵譜分析、倒譜和倒熵譜(CEE)分析、包絡(luò)譜和共振解測試、幅頻相頻曲線測試、阻尼分析、波形重構(gòu)等。模態(tài)分析和試驗(yàn)軟件，錘擊和件、橋梁動(dòng)態(tài)測試軟件等。四、選購留意事項(xiàng)振動(dòng)計(jì)的選擇首先要依據(jù)測量對(duì)象的振動(dòng)類〔周期振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)和沖擊振動(dòng)、振動(dòng)的幅度，以及對(duì)于所爭論的振動(dòng)確定適宜的測量工程〔加速度、速度、位移、波形記錄和頻譜分析，選擇適宜的振動(dòng)測量或分析系統(tǒng)。有的振動(dòng)測量爭論只需了解振動(dòng)軸承座的振動(dòng)，而且常常把振動(dòng)烈度，即10Hz～1kHz頻率范圍內(nèi)振動(dòng)速度的有效值作為評(píng)價(jià)機(jī)器振動(dòng)的主要評(píng)價(jià)量。另外，還需考慮測量的頻率范圍、幅值的動(dòng)態(tài)范圍、儀器的最小區(qū)分率對(duì)于沖擊測量還應(yīng)考慮振動(dòng)測量儀的相位特性由于沖擊振動(dòng)頻譜重量所確定的頻率范圍內(nèi)不僅要求測量設(shè)備的頻率響應(yīng)必需是線性的而且要求設(shè)備的相位響應(yīng)不能發(fā)生轉(zhuǎn)變。按選購時(shí)要考慮的因素逐一排序〔如圖 3所示就不難選擇最適合您測量要求的振動(dòng)測量儀器。應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍價(jià)格通道數(shù)測量范圍準(zhǔn)確度頻譜分析功能是否取得制造計(jì)量器具許可證測量分析軟件實(shí)時(shí)分析3振動(dòng)測量儀器選擇排序選購振動(dòng)測量儀器應(yīng)考慮因素：應(yīng)用范圍大不一樣，所以首先要依據(jù)實(shí)際應(yīng)用來選擇振動(dòng)測量儀器。價(jià)格儀器，國產(chǎn)比進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格廉價(jià)很多。功能要選擇動(dòng)態(tài)信號(hào)。如需要測量人體振動(dòng)，需選擇人體響應(yīng)振動(dòng)計(jì)，測量環(huán)境振動(dòng)選擇環(huán)境振動(dòng)測量器。通道數(shù)一般的振動(dòng)測量儀器只有1個(gè)通道，只測量1路振動(dòng)。有時(shí)需要測量多路振動(dòng)，就需要選用多通道，例如動(dòng)態(tài)信號(hào)，多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)大大擴(kuò)展了振動(dòng)測量儀器的用途。準(zhǔn)確度振動(dòng)測量儀器的準(zhǔn)確度：5%和10%。頻譜分析功能寬濾波典型的是FFT窄帶分析，恒百分比帶寬濾波常用倍頻程和1/n分?jǐn)?shù)倍頻程分析。測量范圍振動(dòng)測量儀器的測量范圍有時(shí)要考慮它的測量上限，以便測量高振動(dòng)值，如幾百m/s2 ，甚至到幾千m/s2以上；有時(shí)要考慮它的測量下限，以便測量低振動(dòng)值，如0.01 m/s2以下。通常通過選擇不同靈敏度的振動(dòng)傳感器可以選擇不同的測量范