振动-奇数题.doc

第三章 振动一、填空题1、物体作简谐振动，在不考虑初相角时，振动位移与时间关系的数学表达式是x=xmsint。3、从传感器相频特性曲线上看到，不管质量弹簧系统阻尼比有多大，在/n=1时，传感器运动系统的位移始终滞后于激振力90。5、HeNe激光的波长为0.6328m。7、加速度的单位符号m/s2，单位名称米每二次方秒。9、用激光干涉法，在标准振动台上校准传感器的灵敏度，需分别测量振动频率或周期和振幅或条纹数，以及传感器的输出量，来决定传感器的灵敏度值。11、磁电式速度传感器在低转速测振时，都存在传感器的相位和灵敏度的修正问题，转速愈低修正量愈大。13、物体作简谐振动时，角频率（）与周期（T）的关系式为=2。15、能传送0fc频带内信号的滤波器叫低通滤波器。17、说明波形差别的波峰因数（Fc）是峰值与有效值之比。19、校准压电加速度计幅频响应的目的：是确定传感器使用频率范围 和检查传感器是否有异常。21、当两个振幅相同频率相差很少的简谐振动波形叠加时，其振幅随时间有时增大，有时减小，形成“拍”振动波形图。23、频谱分析中，常用幅度谱和功率谱，前者表征振动幅值随频率的分布情况；后者表征振动能量随频率的分布情况。25、测试出一组振动传感器近似线性变化的数据，根据最小二乘法的原理所求得一直线，可使该数据与直线间偏差的平方和为最小。27、振动计量器具检定系统中，根据仪器和装置的准确度可分为基准量具，标准量具和工作 量具。29、汽轮机振动表可以采用整机检定或分单元检定。31、汽轮机振动表的检定方法一般为绝对法和比较法。33、标准加速度计校准组由标准压电加速度计和电荷放大器组成。35、振动传感器在工作频率范围内规程规定幅频响应偏差：磁电式速度传感器小于10%，压电加速度计幅频响应小于 5%，10%。对标准压电加速度计在不同负载质量时，灵敏度变化小于 2%。37、测量振动物体上某点的加速度、频率、位移、速度和相位角来表示振动基本参数的测量。39、规程规定振动表检定周期为一年 。但对大机组现场运行的振动表经比对，示值差小于5m时，振动表可随主机大修周期相一致。41、JJG205490振动计量器具检定系统中规定振动标准装置的振动量值不确定度为1.51023102。43、比较法中频标准振动台的工作环境温度规定为205，相对湿度不大于80%。45、激光振动标准装置用E321A频率计的频率准确度为5108，而X010A信号发生器的幅度稳定性为1104。47、中频和高频标准振动台的工作频率范围分别为（202000）Hz和（25）kHz。49、比较法中频标准振动台工作时，用声级计（A计权网络）测量的噪声均不得大于65dB。51、比较法中频标准振动台，在任一个2min时间间隔内，其频率变化不大于0.003，台面加速度幅值变化不大于0.005。53、标准加速度计参考灵敏度的校准误差0.5%，压电加速度计参考灵敏度的校准误差应2%。55、磁电式速度传感器的参考灵敏度校准误差应 5%。57、振动位移传感器静态校准时的灵敏度误差5%，在10mm量程以下示值线性度 3%，示值变动度1%。59、标准压电加速度计和工作压电加速度计不同之点最主要的是标准压电加速度计的横向 和基座应变灵敏度低，并且工作稳定性能好。61、标准加速度计参考灵敏度的定义是在规定的振幅、频率、温度、总电容、放大器输入电阻、安装力矩等条件下，标准加速度计的电量输出与其传递面所承受的加速度数值之比。63、检定压电加速度计横向灵敏度比时，应找出其最大横向灵敏度比和最小横向灵敏度比的方向，并在最小方向作出红色标记。65、压电加速度计的电压灵敏度单位mV/（ms2）中的电压mV为峰值，加速度m/s2也为峰值。67、标准压电加速度计用于振动测量时，其幅值线性度应小于3%。69、标准加速度计的幅值线性度采用的计算方法是最小二乘法，测量次数至少7次。71、曲型电荷放大器一般由四部分组成：电荷转换级、滤波器、归一化放大器和输出放大器。73、电荷放大器的归一化旋钮指示数值大或小，则说明电荷放大器的放大倍数小或大。75、压电加速度计的灵敏度一般用两种形式表示，它们是电压灵敏度和电荷灵敏度。77、电荷放大器检定规程规定：在高频段的传输系数比是在160Hz时下降0.5dB时的频率；在低频段的传输系数比是在160Hz时下降3dB时的频率。79、用压电加速度计测量速度和位移时，在振动放大器中要加入一次和二次积分网络。81、国际上和我国的振动检定规程中规定标准压电加速度计在校准时频率点的选择为参考频率160Hz，第二选择频率为80Hz；加速度值选择为参考加速度100m/s2，第二选择为10 m/s2。83、一个压电加速度计的电荷灵敏度为3.45pc/g，改用SI单位制应为 0.35pc/（ms2）。85、振动表指示出机组的振幅值为51m，而该表的修正值为1m，则机组的真实振幅值为50m，相对误差为2.0%。87、用李萨育图形测频率时，若在示波器上显示稳定的图形与y轴的交点为2，与x轴交点数为6，则频率比：x：y= 2：689、测试一台电荷放大器线性误差为1.1%，归一化误差0.7%，衰减档误差为1.5%，试问电荷放大器的准确度为2%时，按规程规定只能归为三级电荷放大器。二、选择题1、标准振动装置的关机程序的第一操作是 B 。A、 关掉信号发生器的“输出” B、关掉功率放大器的“输出”B、 关掉装置的动力电源3、 A 传感器的工作频率范围是在谐振频率以下。 A、压电式 B、磁电式速度 C、涡流式5、激光干涉测振仪测量双振幅时，双振幅A，激光波长和干涉条纹N之间的关系式是 B 。 A、A= B、A= C、A=7、一种微分器型运算放大器，当开环增益足够大时，输入正弦电压vi，则输出电压为 A 。A、Vout=RC B、Vout= C、Vout=9、保持标准台输出加速度幅值不变，那么经积分电路输出的速度与位移分别同 B 、 C 成正比。 A、 B、 C、11、一台理想振动测量仪的相移应该是 A 或 C ，因180相移意味着输出信号反一个方向，这从测试角度看是不产生任何影响的。 A、0 B、90 C、18013、计量部门常采用3作测量的极限误差，当误差概率为正态分布时，测量次数为1000次，可能超过极限误差的数据为 A 个。 A、3 B、46 C、32015、我们说的一个倍频程，就是指上、下限频率比为 C 的频率间隔。 A、3：1 B、1：2 C、2：117、一个加速度度计的阻尼比取0.03时，加速度计的测试频率应小于传感器固有频率 C 倍才好，不然测量误差就大。 A、0.5 B、1 C、51019、用一个阻尼比为0.6的磁电式速度传感器连续测位移时，要求传感器固有频率应小于被测频率 A 倍以上，测量误差就小。 A、2.53 B、1 C、0.521、简谐振动的位移、速度、加速度的相位角的关系是：速度超前位移 B ，加速度超前位移 C 。 A、0 B、90 C、18023、磁电式速度传感器的阻尼比是影响动态特性的一个重要参数，理论上最佳阻尼比选用 B 。 A、0.01 B、0.60.7 C、125、磁电式速度传感器的谐振频率定义，只适用于阻尼比小于 C 的情况。 A、10 B、1 C、0.70727、振动台台面加速度信噪比的测量结果为60dB，则振动台及其附属设备处于工作状态时的最大加速度幅值与无激振信号输入时台面中心加速度幅值之比为 C 。 A、10 B、100 C、100029、测试电动式振动台时，发现有低频窜动信号，此时应选用 A 测振才是准确的。 A、高通滤波器 B、低通滤波器 C、带通滤波器31、电荷放大器的输出电压是 C 。 A、有效值电压 B、峰峰值电压 C、峰值电压33、精密伺服式加速度计可作为 C 标准传感器。 A、高频 B、中频 C、低频35、振动信号频率24.6Hz，用频率计测量，闸门时间选1s，则读数可能 B 。 A、24、25、26 B、24、25 C、25、2637、应采用 B、C 法检定标准加速度计的灵敏度。 A、比较 B、激光干涉 C、互易39、记录器记录振动信号后，又能以电信号的方式重放的是 C 。 A、笔式记录仪 B、光线示波器 C、磁带记录器41、相对式振动传感器分接触式和非接触式两种， C 称作非接触式相对传感器。 A、绝对式速度传感器 B、相对式速度传感器 C、涡流式传感器43、压电加速度计在100到250范围内的典型特性是：在正温度时电容量随温度上升而呈 A 趋势。A、上升 B、下降 C、恒定45、测试加速度计电容，按规程规定应选取 C Hz的频率。A、160 B、80 C、100047、3300系列中涡流式传感器配套使用的前置器采用直流稳定电源为 C V。A、5 B、18 C、2449、读数显微镜测得上下光带宽为105m，振动台无振级时，光亮点的直径为5m。则实际双振幅为 A m。A、100 B、50 C、11051、被检振动表的基本误差应等于或大于标准振动测量装置基本误差的 B 以上。A、 B、3倍 C、10倍53、在检定周期内，磁电式速度传感器灵敏度的年稳定度应小于 B 。A、1% B、5% C、10%55、使用电荷放大器的最主要优点是 A 。A、与电缆无关 B、与电缆有关 C、适用于各种电缆57、当测振系统中引入阻尼时，响应和激励之间的相位发生变化，阻尼越大，谐振点附近的相位随频率的变化 B 。A、越快 B、越慢 C、为常数59、某振动台正弦动量值为1V有效值，问其振动量的平均值为 B V。A、1.414 B、1.11 0.9061、用频率计直接测量振动频率时，被测频率为，若闸门时间为，则测量的相对误差为 C 。A、晶振的频率稳定度为1个字 B、晶振的频率稳定度1/（）C、晶振在时间内平均频率的准确度1/（）63、测振仪器中的某放大器的放大倍数K随频率上升而 A 的称微分放大器。A、增加 B、下降 C、恒定65、压电加速度计和外接电缆的总电容等于1000pF，电荷灵敏度为15pC/（ms2），则电压灵敏度为 C mV/（ms2）。A、0.015 B、0.15 C、1567、某电荷放大器从电压输入端输入100mV峰值电压，此时衰减档置于20dB，则电荷放大器应输出 B mV有效值。A、10 B、707 C、100069、横向灵敏度检定装置，同样也存在横向振动，其横向振动比对标准传感器的校准来说应小于 A 。A、0.5% B、1% C、1.5%71、50Hz时，激励振动台输出25m双振幅，那么此时输出的加速度为 A m/s2。A、1.23 B、2.46 C、0.12373、汽轮机在3000r/min运动时，测得振级为9.81m/s2，则机组双振幅值为 B m。A、99.5 B、199 C、99575、已知电荷放大器衰减档置于100mV（ms2），问振动台在50Hz时，激振输出1cm/s时，压电加速度计经电荷放大器输出为 C mV。A、3.14 B、31.4 C、31477、电荷放大器衰减档置于100mV/（ms2），问振动台激振50Hz，100m双振幅值时，压电加速度计经电荷放大器输出为 C mV。A、49.3 B、986 C、493三、问答题与计算题1、 画出速度传感器的结构简图，并说明其工作原理。 答：速度传感器的基本结构如下图所示，主要由弹簧支架、测量线圈、磁钢和外壳几部分组成。原理是一个永久磁铁产生恒定的直流磁场，软弹簧一端与测量线圈连接，另一端与外壳连接。当传感器受到激振时，磁钢和被测物体同时上下振动，由于测量线圈有软弹簧支承，因而相对静止，这样测量线圈相对切割磁力线产生感应电势，该电势与振动速度成正比。通过测量电势便可知振动参量的大小。3、什么是三向加速度计？说明其主要性能和用途？ 答：用三个压电加速度计按不同测振方向，彼此相互垂直组装在一个整体的金属块内。它能同时测量成直角的x、y、z三个轴向的振动量。其主要性能是电荷灵敏度大于1pC/（ms2），频率范围（14000）Hz0.5dB，幅值线性小于1%/1000（ms2），最大横向灵敏度比不超过1%。适用于测试标准振动台的横向加速度比。5、简述速度式振动表整机幅值线性度的校准原理和方法。（任选比较法或激光干涉法） 答：（1）比较法其原理是将被校表的振幅特性与标准加速度计的振幅特性作比较，从而确定被校表的振幅特性。其方法是采用正弦激振，把标准加速度计和被校表背靠背地刚性安装在标准台台面中心。振动台以50Hz激振，在振动表工作范围内均匀选取大于7个点的示值校准点，分别测出被校表和标准表的振幅值，然后按计算公式，求出振动表的示值误差。（2）激光干涉法其原理是用激光振动标准装置测出振源的频率（或周期）和振幅来确定被校表的振幅示值特性。其方法是将被校表固定在校准台（标准台）台面的中心，以50Hz激振，在振动表的工作范围内均匀选取大于7个点的校准点。分别读出激光干涉条纹数，按A=N计算出标准振幅，与此同时读出被校表的振幅示值，最后按误差计算公式求出被校振动表的示值误差。7、画出用静态法准涡流传感器的接线图，并说明其校准涡流传感器幅值线性度的方法。答：用静态法校准涡流传感器的接线图如下：其方法是将前置器、电源、涡流传感器和数字电压表按图正确接线。把涡流传感器的端面平行地安装在位移静校器平面板（选用和被测物质材质相一致的材料）的对面，平面板的位移量用百分表监测，那么机械位移每变动一个值，电压表即可读出一个电压值。在工作量程范围内均匀选取57点，测出一组位移和电压值，按线性度计算公式计算。取误差中最大的一个作为传感器的线性度。9、画出用比较法校准加速度计电荷灵敏度的方框图，并说明校准方法。答：校准加速度计参考灵敏度的方框图如下。 这种方法是把被校加速度计与标准加速度计背靠背的刚性连接在振动台上，使两支加速度计承受相同的振动，相互作比较而得出被校加速度计灵敏度。与标准加速度计连接的电荷放大器归一化旋钮置于检定证书的灵敏度档，而被校电荷放大器归一化旋钮置于100档。开启振动台，校准频率点选=80Hz或160Hz，加速度值选校准标准加速度计所采用的值。此时，被校加速度计的电压值与标准加速度计的电压表值之比，即为被校加速度计的参考灵敏度。11、画出汽机测振用7200系列的双控头轴振动表的校准连接示意图，并说明校准后数据的处理方法。当启动振动台使标准振动表指示40m峰峰值时，测振仪通过切换开关分别指示速度传感器输出轴承振动40m，涡流传感器输出相对轴振动37m，二个振动信号矢量相加，测振仪获得绝对轴振动指示77m。则测振仪绝对轴振动示值误差为77-80=-3m峰峰值。13、什么是绝对轴振动和相对径向轴振动的区别？ 答：转子的绝对振动是相对于自由空间的综合振动。涡流式传感器和速度传感器组成一个整体的双控头传感器分别测量出二个振动信号，经复合控头测振仪中电子线路处理把轴承振动信号和相对径向轴振动的峰峰值矢量相加，即获得绝对轴振动。相对径向轴振动是相对于轴承的振动。采用紧固在轴承上的涡流传感器和（3300系列）测振仪组成测振系统，来测量出相对径向轴振动峰峰值。15、标准压电加速度计有哪些检定项目？答：参考灵敏度、灵敏度的稳定性、横向灵敏度比、频响曲线和谐振频率、幅值线性度。其它参数：如加速度计的电容、配套用电缆电容及加速度计的电阻。17、简述速度传感器的横向灵敏度、最大横向灵敏度比和横向自振频率？答：对垂直方向测振的振动传感器来说，横向灵敏度是指在承受水平向振动时，传感器的电输出与输入振动量之比。最大横向灵敏度比表示横向灵敏度的最大值与该传感器垂直方向灵敏度的比值，以百分数表示，其公式是：TSR=100%式中：TSR横向灵敏度比； ST横向灵敏度的最大值 S0垂直向灵敏度。 横向自振频率是指垂直方向测振的传感器承受横向振动时，在某一频率下传感器输出有一个突变的峰值电压，该峰值电压对应的频率即为横向自振频率。19、通常压电加速度计的校正曲线从200Hz到40kHz范围内，试问该加速度计在200Hz以下幅频响应特性如何？ 答：校正曲线从200Hz开始，是由于检定装置特性所限，而不是加速度计的幅频响应不好。200Hz以下可以使用，因加速度计的幅频响应从几百赫以下都能做到平直的曲线，一般可延伸到10Hz左右，10Hz以下要看电荷放大器的特性，如果电荷放大器性能好，0.5dB下限频率可以测到1Hz以下。21、已知下限截止频率为c=10Hz，加速度计和电缆的总电容量为1000pF，求与加速度计配套的电压放大器输入阻抗是多少欧姆。解：R=1591051.6107因压电式传感器的内阻一般大于21010，所以电压放大器输入阻抗为RiR=16M。23、某压电加速度计的电荷灵敏度S0=0.334pc/（ms-2），斜率k=0.2710-4，求加速度等于1000ms-2时的幅值线性度为多少。解：S=S0+K=0.2710-41000+0.334=0.361pc/（ms-2）r=100%=100%=8.1%25、用比较法校准速度传感器灵敏度，已知标准加速度计的灵敏度为102mV/（ms-2），振动台激振50Hz时，速度传感器和标准加速度计输出电压分别为160mV和223mV，求速度传感器的灵敏度值是多少mV/（ms-2）。解：振动台振动加速度：=m/s2=cm/s2=218.63cm/s2振动台振动速度：V=cm/s=0.696cm/s速度传感器灵敏度：Sv=229.8mV/（cms1） 27、当振动频率为50Hz，振级为1cm/s时，用激光干涉法测振，此时的干涉条纹数是多少？解：V=2A=2NN=104=402.4（条）29、如何采用连续扫描法测定压电加速度计的频率响应曲线？答：把标准振动台及其内装电压加速度计，信号发生器前置放大器及测量放大器等组成一个闭环自动扫描系统。将被测加速度计刚性连接在标准振动台上，使它在连续扫描过程中受到一个恒定的加速度，在专用记录纸上即可自动描绘出被测加速度计的频率响应曲线。31、校准振动放大器时，已知涡流传感器的灵敏度为8V/mm，求振动表指示100m双振幅时，振动放大器应输入多少mV有效值。解：V=0.70780.05=283mV有效值33、说明振动烈度测振仪的示值单位符号是什么？示值和双振幅的换算关系？答：振动烈度测振仪显示的振动速度，其单位符号是mm/s。测试时的标准振动速度必需采用振动速度的均方根值。在单频率的振源时才能从振动速度转换为振动位移。用下列公式可计算得双振幅值。D=0.450式中：D双振幅值（mm）；V频率为的振动速度的均方根值（mm/s）；2角频率。35、已知加速度计的灵敏度为1.40PC/（ms-2），电荷放大器置于衰减档10mV（ms-2），归一化旋钮为100的情况下，试问开动振动台输出=100m/s2时，电荷放大器输出多少电压有效值。答：U=PC/（ms-2）=1.40PC/（ms-2）=1.40V峰值电压显示为有效值1.400.707=990mV有效值37、某一台电荷放大器，设归一化旋钮位于1.00PC/unit，衰减档置于10mV/unit，测试电容量1006pF，在信号发生器输出1000Hz，0.6993V时电荷放大器输出7.070V，求该衰减档的误差多少？答：=（1）100%=（1）100%=（1.004981）100%=0.5%39、写出电力系统的一个典型的正弦激振的振动标准装置有哪些部分组成？答：（1）永磁振动台； （2）功率放大器； （3）正弦振动控制仪； （4）电荷放大器； （5）压电加速度计； （6）标准压电加速度计校准组； （7）数字电压表。41、安装标准压电加速度计时注意事项。答：标准加速度计底面都经过研磨加工，表面粗糙在R0.8m以上，安装时应当小心谨慎，以免碰伤、划伤加速度计的底面光洁度。在安装时应保证加速度计底面与被测物质表面紧密可靠接触，以防止加速度计动态特性的改变，因此，要求被测物质的表面光滑，加工痕迹较难觉察。螺孔对底面垂直保持0.02mm，表面平面度为0.01mm。43、用比较法校准振动表面有哪些优点。答：与绝对双对比，比较法主要优点如下：（1） 测试方法简单，便于掌握。（2） 测量周期短，能满足大量传感器的校准需要。（3） 经细心操作，比较法可使传感器的参考灵敏度的校准误差小于2%。（4） 对校准设备的技术条件要求较低，如振动台的技术性能可以低一些。（5） 能对被校传感器进行连续扫描，确定加速度计的谐振频率。45、为提高测量精密，电荷放大器在使用中应注意哪些事项。答：（1）220V交流电源的火线接线应正确。 （2）测量系统要接地，否则会带来较大噪声，严重时会损坏仪器。 （3）在测量前把是荷放大器的灵敏度调到正确的档位。 （4）合理选择高、低通滤波器和单位量输出的档位，以免过载或衰减被测信号，影响测量结果。 （5）插上或拔下插头时，应先切断电源，因为接触时的感应脉冲电压以及传感器里的积累电容较容易损坏仪器的前级场效应管。 （6）输出不能短路。 （7）输出最大一般为10V峰值。47、RMS700系列汽机监测装置中相对轴振动表有哪些单元组成？画出校准SDM010测振仪的连线图校验满量程0.25mm时，测振仪输入若干mV有效值。答：相对轴振动表测量单元由灵敏度8V/mm的PR6423涡流式传感器，CON010前置器，SDM010测振仪和显示器组成。 mV有效值计算如下： 0.70780000.125=707mV有效值 49、简述测量振动相位角的原理。答：振动相角测量仪需要二个输入信号：振动信号和键相信号。仪表读出的相位角就是从振动探头到振动高点的差角。图（）中画出了振动信号和键相信号，如把键相信号叠加到振动信号上，在振动信号相应于键相信号的位置上将出现一个亮点，这样叠加之后，只从振动信号上即可知道相位角的大小。图（b）所示的相位角、高点、信号相互间对应的位置。51、校准涡流传感器的一组数据如下表，用平均法计算涡流传感器的幅值线性度是否合格。位移mm0.20.40.60.81.01.2输出 mV160322481644800962解：0=（160+161+160.3+161+160+160.3）/6=160.4di=0.4%测试结果：线性度小于3%。合格。 53、简述涡流式传感器的静态示值线性度测试方法？答：把涡流式传感器安装在静校器上，改变涡流式传感器的测量距离，测量相应的传感器的输出值，在10%到90%量程取7个检测点数据，用最小二乘法计算出，选取与Ui之间的最大值差值。max=（Ui）max式中：传感器输出信号的回归值；Ui某给定位移Li下传感器相应输出值。则示值线性度为：1=100%式中：UN满量程输出值。55、测试磁电式速度传感器的一组数据如下表所示，用平均法计算速度传感器的振幅线性度是否合格。（按最小二乘法计算时，标称位移灵敏度为52.0mV/（10m）。标准位移m传感器输出电压mVSi=mV/（10m）Si-2010753.5301575026010053220010523001585解：=52.72（为n个测点的平均位移灵敏度。）Si53.552.352.053.252.652.8Si-0.770.430.730.470.130.07di=1.46%测试结果：线性度小于5%。合格。57、某校准台台面输出160Hz振动信号，通过频谱分析获得，加速度振动信号中基波电压为250mV，而各次谐波电压V2、V3、V4分别为4mV、2mV、1mV，求台面加速度波形失真度为多少，是否合格。解：K=4.583/250=1.8% 规程要求振动台加速度波形失真度5%，所以该振动台速度失真度合格。59、对在160Hz的某激光条纹数进行10次测量，其测得值列于下表，计算出算术平均值标准差，并给出测量结果置信区间。Xi条纹数Vi=XiX125.9125.6125.8125.7125.8125.3125.6126.1126.1125.3=解：=125.7V=xi0.20.10.100.1V20.0