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振 动测量原理

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 文章来源:未知编辑:admin时间:2019-11-01 01:11

  振 动测量原理2019/6/21 1 地震的巨大威力 2019/6/21 2 地震波形 2019/6/21 3 二、测振传感器分类 测振用的传感器又称拾振器,它有接触式和非接触式之分。接触式中有磁电式、电感式、压电式等;非接触式中又有电涡流式、电容式、霍尔式、光电式等。下面介绍压电式测振传感器及其应用。 2019/6/21 4 三、压电式振动加速度传感器的 结构及外形 横向振动测振器 纵向振动测振器 2019/6/21 5 四、压电振动加速度传感器的性能指标(以某小型 “ 内装 IC 的压电加速度传感器 ” 为例) 技术指标: 灵敏度:500mV/g 量程:10g 频率范围:4-4000...

  2019/6/21 1 地震的巨大威力 2019/6/21 2 地震波形 2019/6/21 3 二、测振传感器分类 测振用的传感器又称拾振器,它有接触式和非接触式之分。接触式中有磁电式、电感式、压电式等;非接触式中又有电涡流式、电容式、霍尔式、光电式等。下面介绍压电式测振传感器及其应用。 2019/6/21 4 三、压电式振动加速度传感器的 结构及外形 横向振动测振器 纵向振动测振器 2019/6/21 5 四、压电振动加速度传感器的性能指标(以某小型 “ 内装 IC 的压电加速度传感器 ” 为例) 技术指标: 灵敏度:500mV/g 量程:10g 频率范围:4-4000Hz 安装谐振点:15kHz 分辨力:0.00004g 重量:40g 安装螺纹:M5 mm 线 五、压电加速度传感器的安装及使用 a) 双头螺丝固定 b) 磁铁吸附 c) 胶水粘结 d) 手持探针式 1 压电式加速度传感器 2 双头螺栓 3 磁钢 4 粘接剂 5 顶针 2019/6/21 7 六、压电振动加速度传感器在汽车中的应用 加速度传感器可以用于判断汽车的碰撞,从而使安全气囊迅速充气,从而挽救生命;还可安装在气缸的侧壁上,尽量使点火时刻接近爆震区而不发生爆震,但又能使发动机输出尽可能大的扭矩。 2019/6/21 8 爆震波形 汽车发动机中的气缸点火时刻必须十分精确。如果恰当地将点火时间提前一些,即有一个提前角,就可使汽缸中汽油与空气的混合气体得到充分燃烧,使扭矩增大,排污减少。但提前角太大时,混合气体产生自燃,就会产生冲击波,发出尖锐的金属敲击声,称为爆震,可能使火花塞、活塞环熔化损坏,使缸盖、连杆、曲轴等部件过载、变形,可用压电传感器检测并控制之。 2019/6/21 9 爆震测量 2019/6/21 10 七、振动的频谱分析及仪器 时域图形 测量时域图形用的是示波器,测量频域图形用频谱仪. 2019/6/21 11 频谱仪 频域图形 (频谱图) 频谱图或频域图:它的横坐标为频率f ,纵坐标可以是加速度,也可以是振幅或功率等。它反映了在频率范围之内,对应于每一个频率分量的幅值。 2019/6/21 12 频谱仪外形(续) 频域图 (频谱图) (参考深圳安泰信电子有限公司资料) 2019/6/21 13 频域图形 对应于时域波形(失线 振动时域/ 频域图形 (参考东方振动和噪声技术研究所资料) 不同频率的正弦波频谱变化 2019/6/21 15 振动时域/ 频域图形(续) (参考东方振动和噪声技术研究所资料) 包含高次谐波的频谱 2019/6/21 16 基波与三次谐波的频谱 2019/6/21 17 基波与3 次谐波合成的波形 2019/6/21 18 方波可分解成同频基波及 3 、5 、 7 奇次 谐波 2019/6/21 19 依靠频谱分析法进行故障诊断 减速箱故障分析 a )时域波形 b )频域波形 2019/6/21 20 爆破振动记录仪 打印机 2019/6/21 21 地震是引发海啸的主要原因之一。地震中断层移动导致断层间产生空洞,当海水填充这个空洞时产生巨大的海水波动。这种海水波动从深海传至浅海时,海浪陡然升到十几米高,并以每秒数百米的速度传播。海浪冲到岸上后,将造成重大破坏。 海啸预警系统通过海底的振动压力传感器记录海浪变化的数据,并传送到信息浮标,由信息浮标发送到气象卫星,再从气象卫星传送到卫星地面站。 海啸预警系统 2019/6/21 22 气象接收及发射天线m 海底 浮标 深海地沟 2019/6/21 23 本章作业 p108 :2 、3 、5 2019/6/21 24 休息一下

  5.4振动是工程技术和日常生活中常见的物理 现象,在大多数情况下,振动是有害的,它对 仪器设备的精度,寿命和可靠性都会产生影响。 当然,振动也有可以被利用的一面,如输送、 清洗、磨削、监测等。 无论是利用振动还是防止振动,都必须 确定其量值。 随着现代工业和现代科学技术的发展, 对各种仪器设备提出了低振级和低噪声的要求, 以及对主要生产过程或重要设备进行监测、诊 断,对工作环境进行控制等等。这些都离不开 振动的测量。 5.1 5.1.1 振动信号分类 振动信号按时间历程的分类如图5.1所示,即 将振动分为确定性振动和随机振动两大类。 确定性振动可分为周期性振动和非周期性振动。 周期性振动包括简谐振动和复杂周期振动。非周 期性振动包括准周期振动和瞬态振动。准周期振 动由一些不同频率的简谐振动合成,在这些不同 频率的简谐分量中,总会有一个分量与另一个分 量的频率之比值为无理数,因而是非周期振动。 随机振动是一种非确定性振动,它只服从 一定的统计规律性。可分为平稳随机振动和非 平稳随机振动。平稳随机振动又包括各态历经 的平稳随机振动和非各态历经的平稳随机振动。 一般来说,仪器设备的振动信号中既包含 有确定性的振动,又包含有随机振动,但对于 一个线性振动系统来说,振动信号可用谱分析 技术化作许多谐振动的叠加。因此简谐振动是 最基本也是最简单的振动。 机械振动 非周期的 随机的 确定性的 周期的非平稳的 平稳的 简谐振 图5.1振动信号的分类 名称 原理 优缺点及应用 将被测对象的振动量转换成电量,然后用电量测试 仪器进行测量 灵敏度高,频率范围及动态、线性范围 宽,便于分析和遥测,但易受电磁场干 扰。是目前最广泛采用的方法 机械法 利用杠杆原理将振动量放 大后直接记录下来 抗干扰能力强,频率范围及动态、线性 范围窄、测试时会给工件加上一定的负 荷,影响测试结果,用于低频大振幅振 光学法利用光杠杆原理、读数显 微镜、光波干涉原理,激 光多普勒效应等进行测量 不受电磁场干扰,测量精度高,适于对 质量小及不易安装传感器的试件作非接 触测量。在精密测量和传感器、测振仪 标定中用得较多 表5.1 振动测量方法分类 电测法振动测量系统图5.2 振动测量系统的一般组成框图 测振传感器中间变换电 振动分析仪器显示记录 反馈控制 干扰 信号发生器 由于振动的复杂性,加上测量现场复杂, 在用电测法进行振动量测量时,其测量系统是 多种多样的。图5.2所示为用电测法测振时系统 的一般组成框图。由图可见,一个一般的振动 测量系统通常由激振、拾振、中间变换电路、 振动分析仪器及显示记录装置等环节所组成。 下面分别就这些组成环节作一简单介绍。 测振传感器拾振部分是振动测量仪器的最基本部分, 它的性能往往决定了整个仪器或系统的性能。 根据线性系统的叠加原理,振动的响应是 振动系统拾振部分对各个谐振动响应的叠加。 在许多情况下,例如惯性式测振传感器, 振动系统的振动是由载体的运动所引起的。如 图5.3所示。设载体的绝对位移为z ,质量块m的绝对位移为z 则质量块的运动方程为:(5.1) 图5.3由载体运动引起的振动响应 质量块m相对于载体的相对位移为: (5.2) 则上式可改写成: (5.3) 设载体的运作为谐振动,即: 则式(5.3)可写成: (5.4) 0101 kzdt dz kzdt dz 0101 01相对于载体的振动位移z ,此时相当于测振仪处于位移计工作状态下。此时幅频特性 和相频特性分别为: (5.5) (5.6) 其幅频特性曲线由载体运动引起的位移响应 01相对于载体振动速度 ,此时相当于测振仪处于 速度计的工作状态下。此时幅频特性和相频特性 分别为: (5.7) (5.8) 其幅频特性曲线由载体运动引起的速度响应图 5.7由载体运动引起的加速度响应 01相对于载体的振动加速度,此时相当于测振仪 处于加速度计的工作状态下。此时幅频特性和相 频特性分别为: (5.9) (5.10) 其幅频特性曲线所示。 arctg从图5.4~图5.7可以看出: 测振仪在不同工作状态下,其有效工作区域是不 相同的。 在位移计状态下,其工作条件为