热能与动力工程测试技术 第2版 严兆大 主编 第十二章 振 动 测 量新

0723611A第十二章振动测量第一节概述第二节振动测量的基本原理第三节测振系统及其分类第四节典型测振仪与激振器简介第五节振动测量的实施第六节内燃机振动测量第七节叶片、叶轮振动的测量第八节测振系统的校验第九节振动分析和数据处理简述2018/1/1010723611A第二节振动测量的基本原理图121测振仪模型1/01的情况这时振动体的频率远大于测振仪2018/1/1020723611A第二节振动测量的基本原理的固有频率0，则XX1，即这时质量和框架间的相对运动幅值测振仪的读数，近似为框架的振幅。2/0极小的情况3/01的情况被测振动频率和测振仪固有频率相等时，将出现共振；振幅X无限增大，将会导致仪器的损坏。2018/1/1030723611A第三节测振系统及其分类图122测振系统框图一、电子测振系统将被测的振动量通过传感器转换成电量或电参量，经电测系统放大、处理、信号变换如由微积分电路变换位移、速度和加速度等，将振动量显示或记录下来，或通过分析、计算、实时处理等，把衡量振级参数的时间历程和频率谱等，以数字或图形的方式记录和绘制出来，使人一目了然。二、光学测振系统2018/1/1040723611A第四节典型测振仪与激振器简介一、测振仪1电磁式测振仪图123电磁式测振仪原理图1磁铁2平弹簧3支柱4底座5框架2018/1/1050723611A第四节典型测振仪与激振器简介图124电感式测振仪原理图及记录波形2018/1/1060723611A第四节典型测振仪与激振器简介2电感式测振仪测振时，由于由弹簧支承的惯性质量和与被测对象相连壳体上的电磁体间的气隙发生变化，导致线圈周围的磁通发生变化而产生感应电动势3电容式测振仪图125电容式测振仪1基座2平弹簧3惯性质量4定片5绝缘物2018/1/1070723611A第四节典型测振仪与激振器简介图126压电式测振仪1钛酸钡晶体2弹簧膜片3螺母4插件5绝缘圈6惯性块7盖子8挡圈9电极10座圈11外壳2018/1/1080723611A第四节典型测振仪与激振器简介4压电式测振仪图127几种压电式加速度传感器结构形式A隔离压缩型B单端压缩型C倒置单端压缩型D剪切型2018/1/1090723611A第四节典型测振仪与激振器简介表121为常用压电式加速度传感器的型号及技术参数2018/1/10100723611A第四节典型测振仪与激振器简介表121为常用压电式加速度传感器的型号及技术参数2018/1/10110723611A第四节典型测振仪与激振器简介图128电磁振动台结构图1磁缸2压电晶体传感器3台面4弹簧片5消磁线圈6振动线圈7励磁线圈8输出引线9阴极输出器2018/1/10120723611A第四节典型测振仪与激振器简介二、激振器1电磁振动台电磁振动台是最常用的一种激振器，它由振动台和电气控制系统两大部分组成2电动式激振器电动式激振器的基本结构及工作原理与电磁振动台相似。图129为电动式激振器的两种典型结构简图。3压电晶体激振器图129电动式激振器简图A励磁式激振器B永磁式激振器1顶杆2片弹簧3动圈4磁极板5永久磁铁6中心磁场7壳体8励磁线圈2018/1/10130723611A第五节振动测量的实施一、测量目的1当研究结构强度、分析振型时，通常应测量振动位移，且必须采用多点测量或光学测量方法。2当研究振动物体的阻尼时，通常应以测量振动速度为主。3当研究振动对零部件的负荷与力的关系以及振动力的传递时，应测量振动加速度。4当研究振源的性质和强度时，除上述有关测量外，还应进行频谱分析。5当研究系统共振和频率的关系时，应测量系统的固有频率。2018/1/10140723611A第五节振动测量的实施二、测振系统的选择1传感器的选择根据测量目的和确定的振动参数如位移、速度、加速度等，正确选择与之相适应的传感器。2测振放大器的选择传感器功能只是将振动参量转换成其他物理量，目前测试系统中大部分是转换为电量或电参量3记录仪测振仪虽然能直接显示被测振动的参量，如位移、速度及加速度等，但为了对振动进行分析、长期保存或满足其他特殊要求，需要选用合适的记录仪将振动信号记录下来。4分析仪三、测振工况及测点的选择2018/1/10150723611A第六节内燃机振动测量一、内燃机振动分类图1210作用在内燃机上的力和力偶以及坐标系2018/1/10160723611A第六节内燃机振动测量1内燃机整体的刚体振动2曲轴系的扭振3曲轴的弯曲振动4其他振动二、内燃机台架试验的振动测量三、内燃机曲轴扭振测量1电子式扭振仪2018/1/10170723611A第六节内燃机振动测量图1211电感调频式扭振仪结构1壳体2惯性块3小轴4弹簧5阻尼装置6线圈7磁性棒2018/1/10180723611A第六节内燃机振动测量2非接触式扭振仪图1212电磁式非接触扭振仪工作原理图1曲轴2信号盘3电磁传感器2018/1/10190723611A第六节内燃机振动测量图1213内燃机轴系扭振测点的布置3曲轴扭振测点的选择2018/1/10200723611A第七节叶片、叶轮振动的测量一、叶片振动测量一叶片固有频率的静态测量图1214自振法测频系统示意图1夹具2叶片3传感器4示波器5音频发生器2018/1/10210723611A第七节叶片、叶轮振动的测量图1215共振法测频系统图1夹具2压电晶体传感器3叶片4示波器5信号发生器6频率仪7压电晶体激振器2018/1/10220723611A第七节叶片、叶轮振动的测量图1216自激振动法测频率系统二叶片动频及动应力测量2018/1/10230723611A第七节叶片、叶轮振动的测量图1217叶片动频率测试系统示意图1直流电动机2增速齿轮箱3试验叶轮4压电晶体激振器5试验叶片6罩壳7压电晶体传感器8引电器9放大器及滤波器10磁带记录仪11音频信号发生器12转速测量仪13转速传感器2018/1/10240723611A第七节叶片、叶轮振动的测量图1218叶片频率与转速的关系曲线音频信号发生器发生的频率2018/1/10250723611A第七节叶片、叶轮振动的测量图1219激光全息摄影光路布置A造图光路B建象光路1氦氖激光器2快门3分光镜4扩散镜5球面反射镜6叶片7不透明挡板8物体全息像9全息照相图10观察点11全息干板12平面反射镜2018/1/10260723611A第七节叶片、叶轮振动的测量图1220梁式叶片振动疲劳试验台1横梁2支座3叶片4压板5夹具6直流线圈铁心7直流励磁线圈8交流线圈9交流线圈铁心三叶片振型测量二、叶片振动疲劳试验2018/1/10270723611A第七节叶片、叶轮振动的测量图1221非对称循环疲劳图三、叶轮振动测量1叶轮振动特性2018/1/10280723611A第七节叶片、叶轮振动的测量图1222叶轮的各种振型2叶轮固有频率及振型测量2018/1/10290723611A第七节叶片、叶轮振动的测量图1223叶轮振动测量系统示意图1叶轮2传感器3激振器4功率放大器5音频信号发生器6示波器7频率计8记录仪2018/1/10300723611A第七节叶片、叶轮振动的测量图1224叶轮振动砂形图A节径数分别为2、3的扇形振动B具有节圆的伞形振动2018/1/10310723611A第八节测振系统的校验1振动台面在一定方向上作正弦运动。2振幅和频率均可在一定范围内连续调节，振幅在台面上各点应保持同一数值并在足够长的时间内稳定。3台面应具有一定承载能力，传感器的质量不影响台面的运动。4具有良好的隔振环境，外界干扰不致影响校验精度。1绝对校准法2018/1/10320723611A第八节测振系统的校验图1225绝对校准法校验系统2018/1/10330723611A第八节测振系统的校验图1226比较校准法2比较校准法2018/1/10340723611A第九节振动分析和数据处理简述一、振动分析二、模拟量频谱分析1恒定百分比带宽分析仪这种分析仪带宽与中心频率之比为常数，中心频率连续可变，低频时频率分辨率高。2恒定带宽分析仪这种分析仪带宽不随中心频率改变而变化，它的分辨率高，但低频特性较差，其频率范围为220000HZ，带宽范围常用3HZ、10HZ、31HZ、100HZ等。2018/1/10350723611A第九节振动分析和数据处理简述3实时分析仪这种分析仪可在极短时间内制成1HZ或更小带宽，它用于瞬时信号如冲击波等的频谱分析和随机振动分析以及要求进行实时分析的情况。2018/1/10360723611A第九节振动分析和数据处理简述图1227数字式振动控制系统框图三、数字频谱分析和数据处理2018/1/10370723611A第九节振动分析和数据处理简述图1228振动测试数据处理系统框图2018/1/1038在线教务辅导网HTTP/WWWSHAN