振动测试
用试验方法测量机械的振动量(如位移、速度和加速度等)和系统特征参数(如固有频 率、阻尼、振型等),以及振动环境的模拟等,都属于振动测试。研究机械振动时通常采用 理论分析和测试两种手段。通过测试可验证理论分析计算的正确性,提供所需振动测试
用试验方法测量机械的振动量(如位移、速度和加速度等)和系统特征参数(如固有频 率、阻尼、振型等),以及振动环境的模拟等,都属于振动测试。研究机械振动时通常采用 理论分析和测试两种手段。通过测试可验证理论分析计算的正确性,提供所需的修正依据。 20 世纪 80 年代以来,振动测试仪器有了显著的进步,如传递函数分析仪、实时频率分析仪 和快速傅里叶分析仪的相继应用,并与电子计算机相结合,为振动测试和测试结果的分析处 理提供了方便的条件,从而也进一步推动了振动理论的研究和发展。系统的振动特性也可以 应用激光全息照相法拍下实物或模型在振动时的全息照片,根据全息照片中的干涉条纹图案 来分析。
机械振动的研究可归结为机械系统的激励、响应和振动特性三个方面的问题。在已知其 中两个方面的情况下可求第三方面的问题。与之相对应,振动测试的基本内容包括:①已知 激励和系统的振动特性情况下求响应,即振动量的测量;②已知激励和响应的情况下求系统 的振动特性,即系统特征参数的测定,也称参数识别;③已知系统的振动特性和响应的情况 下求激励,即环境预测,这种测试称为振动环境模拟试验。
振动量的测量 测量机械系统某些选定点上的振幅(位移、速度和加速度)、频率、相 位、振动的时间历程和频谱等。这种测量通常在机械系统的工作状态下进行,以了解其实际 振动状况。对某些精密和大型机械设备的振动监控和诊断所作的测量也属这种性质。振动量 测量按振动信号和转换方式可分为电测法、光测法和机械测振法,其中以电测法应用最为广 泛。图1 为一个较完整的振动量电测系统。测振传感器(拾振器)将机械振动量转换为与它 成比例的电量。常用的测振传感器有发电型(如压电式、电动式和磁电式等)和电参数变化型 (如电感式、电容式、电阻式和涡流式等)两类。不同类型的传感器需要配接不同类型的中间 测量变换装置(图2)。中间测量变换装置对传感器输出的电信号进行前置变换(电阻抗变换)、 微积分运算、放大、调制和解调等,以便驱动后接的分析或显示、记录设备。分析设备完成 对信号的频率分析。显示、记录设备给出振动信号(经过分析的或未经过分析的)的波形, 并用数字或模拟方式指示出测量结果,以便于储存、分析信号和进行数据处理。
系统特征参数的测定 主要是应用机械阻抗测试技术,以获得机械阻抗数据(有时亦称 频率响应数据),从而得到系统的特征参数如固有频率、阻尼、刚度、质量和振型等;还可 通过模态分析求取系统在各阶模态下的特征参数,既模态参数。这一测试过程称为模态参数 识别。这种测定通常在机械系统的非工作状态或模型试验情况下进行,以求全面了解其动态 响应特性。若在工作状态下进行,则常称为在线识别。在机械阻抗测试技术中,施加的激励 有简谐、瞬态和随机3 种类型,故机械阻抗测试也相应地分3类。
简谐激励机械阻抗的测试 以简谐力作为激励并保持其幅值恒定,在欲测的频率范围 内连续地改变激励频率,即扫频;测定机械或结构在稳态振动下振动响应与激励的幅值比随 激励频率的变化关系,即幅频特性;测定振动响应与激
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