热能与动力工程测试技术-第2版-教学课件-严兆大-主编-第十二章-振-动-测-量

在线教务辅导网：教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187

或者直接输入下面地址：在线教务辅导网：http://www.shangfuwang07236-11a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07236-11a第十二章振动测量第一节概述

07236-11a第二节振动测量的基本原理图12-1测振仪模型(1)ω/ω0≫1的情况这时振动体的频率ω远大于测振仪07236-11a第二节振动测量的基本原理图12-1测振07236-11a第二节振动测量的基本原理的固有频率ω0，则X≈X1，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)ω/ω0极小的情况

(3)ω/ω0=1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。07236-11a第二节振动测量的基本原理的固有频率ω0，07236-11a第三节测振系统及其分类图12-2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07236-11a第三节测振系统及其分类图12-2测振系07236-11a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12-3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07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介一、测振仪

07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介图12-4电感式测振仪原

理图及记录波形07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介图12-407236-11a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δ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12-5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07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介2.电感式测07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介图12-6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07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介图12-607236-11a第四节典型测振仪与激振器简介4.压电式测振仪图12-7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07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介4.压电式测07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介表12-1为常用压电式加速度传感器的型号及技术参数07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介表12-107236-11a第四节典型测振仪与激振器简介表12-1为常用压电式加速度传感器的型号及技术参数07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介表12-107236-11a第四节典型测振仪与激振器简介图12-8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07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介图12-807236-11a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12-9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12-9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07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介二、激振器

07236-11a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。07236-11a第五节振动测量的实施一、测量目的

1)当07236-11a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07236-11a第五节振动测量的实施二、测振系统的选择

07236-11a第六节内燃机振动测量一、内燃机振动分类图12-10作用在内燃机上的

力和力偶以及坐标系07236-11a第六节内燃机振动测量一、内燃机振动分类07236-11a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07236-11a第六节内燃机振动测量1.内燃机整体的刚体07236-11a第六节内燃机振动测量图12-11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07236-11a第六节内燃机振动测量图12-11电感调07236-11a第六节内燃机振动测量2.非接触式扭振仪图12-12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07236-11a第六节内燃机振动测量2.非接触式扭振仪图07236-11a第六节内燃机振动测量图12-13内燃机轴系扭振测点的布置3.曲轴扭振测点的选择07236-11a第六节内燃机振动测量图12-13内燃机07236-11a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12-14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07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量一、叶片振动测07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-15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07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-1507236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-16自激振动法测频率系统(二)叶片动频及动应力测量07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-1607236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-17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07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-1707236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-18叶片频率与转速的关系曲线

—音频信号发生器发生的频率07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-1807236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-19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07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-1907236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-20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07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-2007236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-21非对称循环疲劳图三、叶轮振动测量1.叶轮振动特性07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-2107236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-22叶轮的各种振型2.叶轮固有频率及振型测量07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-2207236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-23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07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-2307236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-24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07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-2407236-11a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07236-11a第八节测振系统的校验1)振动台面在一定07236-11a第八节测振系统的校验图12-25绝对校准法校验系统07236-11a第八节测振系统的校验图12-25绝对校07236-11a第八节测振系统的校验图12-26比较校准法2.比较校准法07236-11a第八节测振系统的校验图12-26比较校07236-11a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2～20000Hz，带宽范围常用3Hz、10Hz、31Hz、100Hz等。07236-11a第九节振动分析和数据处理简述一、振动分析07236-11a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。

07236-11a第九节振动分析和数据处理简述(3)实时07236-11a第九节振动分析和数据处理简述图12-27数字式振动控制系统框图三、数字频谱分析和数据处理07236-11a第九节振动分析和数据处理简述图12-2707236-11a第九节振动分析和数据处理简述图12-28振动测试数据处理系统框图07236-11a第九节振动分析和数据处理简述图12-28在线教务辅导网：教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187

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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07236-11a第十二章振动测量第一节概述

07236-11a第二节振动测量的基本原理图12-1测振仪模型(1)ω/ω0≫1的情况这时振动体的频率ω远大于测振仪07236-11a第二节振动测量的基本原理图12-1测振07236-11a第二节振动测量的基本原理的固有频率ω0，则X≈X1，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)ω/ω0极小的情况

(3)ω/ω0=1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。07236-11a第二节振动测量的基本原理的固有频率ω0，07236-11a第三节测振系统及其分类图12-2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07236-11a第三节测振系统及其分类图12-2测振系07236-11a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12-3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07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介一、测振仪

07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介图12-4电感式测振仪原

理图及记录波形07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介图12-407236-11a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δ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12-5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07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介2.电感式测07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介图12-6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07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介图12-607236-11a第四节典型测振仪与激振器简介4.压电式测振仪图12-7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07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介4.压电式测07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介表12-1为常用压电式加速度传感器的型号及技术参数07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介表12-107236-11a第四节典型测振仪与激振器简介表12-1为常用压电式加速度传感器的型号及技术参数07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介表12-107236-11a第四节典型测振仪与激振器简介图12-8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07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介图12-807236-11a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12-9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12-9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07236-11a第四节典型测振仪与激振器简介二、激振器

07236-11a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。07236-11a第五节振动测量的实施一、测量目的

1)当07236-11a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07236-11a第五节振动测量的实施二、测振系统的选择

07236-11a第六节内燃机振动测量一、内燃机振动分类图12-10作用在内燃机上的

力和力偶以及坐标系07236-11a第六节内燃机振动测量一、内燃机振动分类07236-11a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07236-11a第六节内燃机振动测量1.内燃机整体的刚体07236-11a第六节内燃机振动测量图12-11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07236-11a第六节内燃机振动测量图12-11电感调07236-11a第六节内燃机振动测量2.非接触式扭振仪图12-12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07236-11a第六节内燃机振动测量2.非接触式扭振仪图07236-11a第六节内燃机振动测量图12-13内燃机轴系扭振测点的布置3.曲轴扭振测点的选择07236-11a第六节内燃机振动测量图12-13内燃机07236-11a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12-14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07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量一、叶片振动测07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-15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07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-1507236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-16自激振动法测频率系统(二)叶片动频及动应力测量07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-1607236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-17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07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-1707236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-18叶片频率与转速的关系曲线

—音频信号发生器发生的频率07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-1807236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-19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07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-1907236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-20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07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-2007236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-21非对称循环疲劳图三、叶轮振动测量1.叶轮振动特性07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-2107236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-22叶轮的各种振型2.叶轮固有频率及振型测量07236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-2207236-11a第七节叶片、叶轮振动的测量图12-2