桥梁动载试验-振动测试中的常见问题

桥梁动载试验-振动测试中的常见问题振动测试中信号的流程传感器放大器和数据采集信号处理软件合理选择仪器根据试验对象确定试验方案和步骤试验仪器的校准传感器的安装和固定成功完成试验的几个要素合理选择仪器的重要性测试时，对于测振仪器的合理选择是很重要的，它直接影响到测试的结果。选用仪器不能片面地追求宽频带、高灵敏度等某项指标，而应该结合所研究对象的主要频率范围和最需要的频率及幅值，选用适当的仪器，否则会导致次要的频率成分淹没了需要的关键的频率成分而得出错误的结果。经验证明，在同一观测点，用不同类型的仪器，测出了数值很不相同的振动加速度值和频率值，其原因就是由于振动参数的特性和传感器、放大器、记录系统的反应能力即频率特性不同造成的(不合理的安装除外)。合理选择仪器的重要性振动参量的特征在不同频率时，位移、速度、加速度之中的某一项数值相同时，其它项数值是不一样的。就正弦振动波而言，在位移相同时，速度值与频率的一次方成正比，加速度值与频率的平方成正比。现举例说明，如测量一个由四种频率(1、10、100、1000赫兹)的正弦波组成的复合振动波，假如每种频率成分的位移相同，均为毫米时，则各个频率的振动速度和加速度峰值见下表。合理选择仪器的重要性振动频率(赫兹)1101001000位移(毫米)1.01.01.01.0速度(厘米／秒)0.6286.2862.8628加速度(ɡ)0.0040.4404000合理选择仪器的重要性若四种频率成分的位移值不同，其数值随频率的增加成比例地减小时，如表中所列举的，则对应的速度和加速度峰值见下表。振动频率（赫兹）1101001000位移（毫米）1.00.10.010.001速度（厘米／秒）0.6280.6280.6280.628加速度（ɡ）0.0040.040.44合理选择仪器的重要性若上述四种频率成分，低频的位移峰值比高频时大得多，共位移峰值的减小倍数与频率增加的倍数的平方成反比时，则相应的速度与加速度如表3所列。振动频率（赫兹）1101001000位移（毫米）1000100.10.001速度（厘米／秒）62862.86.280.628加速度（ɡ）4444合理选择仪器的重要性从上述各表中所列的数值关系可以看出，在位移相同时，振动频率为1000赫兹的加速度值，是振动频率为1赫兹之加速度值的1×106倍，它的振动速度是1赫兹时的1000倍。在1000赫兹的位移峰值为1赫兹频率位移的千分之一时，其加速度峰值仍比1赫兹时的大得多，为1赫兹时的1000倍，这时的振动速度在每种频率时都是相同的。而从表3—3中可以看出，当1赫兹时的位移峰值为1000毫米时，1000赫兹时的位移峰值为毫米，二者之比为1×106倍，这时，各种频率的加速度值相同，而相应的速度值1赫兹时的为1000赫兹时的1000倍。合理选择仪器的重要性所以，尽管中低频振动的位移值比高频时大得多，但它的加速度值比高频振动时的要小很多。而高频振动的很微小的振动，如1000赫兹位移振幅为毫米时的加速度却与低频时的大位移如1赫兹、位移为1000毫米时的加速度值相同。相应的不同频率的振动速度的幅值特性介于这两者之间。振动参量间的这一特性是很重要的，因为，实际上任一波形都可以看作是许多频率正弦波形合成的结果，所以，测试中采用的仪器和选择测试的振动参量不同，有时会得到很不相同的幅值分布规律和结果。为了全面了解和分析被测对象的振动规律，必须事先对被测对象作一定的理论分析，做到有的放矢。仪器的安装固定问题传感器的安装和测点布置传感器与被测对象的接触和固定固定件的结构、固定形式和寄生振动传感器对被测构件附加质量的影响传感器安装角度引起的误差其它问题仪器的安装固定问题1．

首先要注意传感器的安装和测点布置位置能否反应被测对象的振动特征。2．

传感器与被测物需良好固定，保证紧密接触，连接牢固，振动过程中不能有松动。3．

考虑固定件的结构形式和寄生振动问题。4．

对小型、轻巧结构的振动测试，要注意传感器及固定件的“额外”质量对被测结构原始振动的影响。5．

导线的接地、连接，以及插件开关的连接和接触问题。6.考虑防潮和绝缘问题等。仪器的安装固定问题被测对象测点的具体布置和传感器的安装位置应该合理选择。测点的布置和仪器安装位置决定测到的是什么样的频率和幅值。实际被测对象都有主体和部件，部件和部件之间的区别，不合理的安装布点，会产生需测主体结构振动时，却得到部件振动的数据;而需测部件的振动时，实际却获得了主体结构的振动数据等错乱现象。对一个有复杂部件的结构物或一部机器，例如火车车厢的振动、车厢车体振动和车轮、车轴和轴箱盖等几个地方的振动数值、频率差别是很大的。因此，必须找出能代表被测物所需要研究的振动位置，合理布点。在破碎岩层上，测量基岩振动时，就要去掉破碎层，将传感器设置在基岩上。在测点选定后，仪器的安装，除垂直、水平等测试方向不要装错外，在确定的安装位置，可把仪器正向装、侧面装或倒装，有时还需要安装在伸出的固定部件上，不论那种安装连接方式，都应注意避免发生额外的寄生振动，而能较真实地反映需测振动的实际情况。仪器安装的其他问题振动测试中的导线连接和接地回路也会严重地影响测试结果。传感器的输出与连接导线之间，导线与放大器之间的插头连接，要保证处于良好工作状态。测试系统每个接插件和开关的连接状态和状况，也要保证完善和良好。有时因接头不良，会产生寄生的振动波形、有时使得测试数据忽大忽小，在一次性测试中，这些误差难以被发现。不良的接地或不合适的接地地点，测试中会产生较大的电气干扰,同样会使测试受到严重的影响，对于大型设备和结构的多点测量，更应引起足够的重视。对于压电晶体加速度计的测振回路，有时需用绝缘螺栓和云母垫圈使加速度计与安装部件的结构实施电气绝缘。避免形成接地回路的唯一方法，是确保装置接地在同一点上，接地点最好设置在放大器和分析仪器上。仪器安装的其他问题在测量极低频率和极低振级的振动时，还可能产生温度的干扰效应,即温度变化引起传感器的输出变化值、变化速度由放大器输入电路的时间常数确定。一般温度效应是不显著的。最后应该指出是防潮问题。传感器本身到接头的绝缘电阻，会受潮气和进水而大为降低，从而严重地影响测试。受潮使电阻式仪器不能调平衡，而压电晶体传感器因测试数据误差很大而不能测量。所以测试系统的防潮是一项细致的工作，平时要保持接插件、插头，插座的清洁、干燥。尤其是压电式传感器与电压和电荷放大器的连接，需用酒精，四氯化碳等清洁剂去除插头的脏物和汗渍。如果在液体内或非常潮湿的环境中进行测量，传感器与电缆的接头必须密封(如图）。密封材料可用环氧树脂，或室温硫化硅橡胶，保证在-70℃~260℃宽的温度范围内表现出极好的性能。密封剂常用的试验方案和步骤应根据测试目的确定测试方法和手段研究测点布置和仪器安装方法对可能发生的问题和测试中的注意事项，事先应周密考虑，达到进行有意义的测试。根据上述条件建立测试方案，确定使用的测量系统和安排操作程序常用的试验方案和步骤估计需要测量的振动类型和振级，判别是随机振动，周期性振动，还是冲击型或瞬变型振动。仔细确定安装测振传感器的位置，选定能代表被测对象特征的安装位置，并考虑是否会产生传感器附加质量荷载的影响。根据研究需要，确定测量参数和记录分析方式。考虑环境条件，如电场，磁场，温度，湿度和声场等各种因素，选择合适的振动换能器和传感器的种类。选择仪器的可测频率范围，注意频率的上限和下限。对传感器，放大器和记录装置的频率特性和相位特性进行认真的考虑和选择。常用的试验方案和步骤考虑需测振级和仪器的动态范围，即可测量程的上限和下限,了解仪器的最低可测振动量级。注意在可测频率范围内的量程是常数还是变数,(因为有的仪器量程随频率增加而增大，有的仪器量程随频率增加而减小)。注意避免使仪器在测试过程中过载和饱和。标定和检验,包括传感器，放大器和记录装置全套测试系统的特性标定，定出标定值。画出测量系统的工作方框图，以及仪器连接草图，标出所用仪器的型号和序号，以便于测试系统的安装和查校。在选定了振级、频率范围，解决了绝缘及接地回路等问题后，要确定测振传感器最合理的安装方法,以及安装固定件的结构及估计可能出现的寄生振动。常用的试验方案和步骤在被测构件上做好测试前的准备，把测振仪器配套连线，传感器安装固定，并记下各个仪器控制旋钮的位置。对测试环境条件做详细记录，以便供数据处理时参考，并可以查对一些偶然因素。在测试过程中应经常检查测振系统的“背景噪声”(即“基底噪声”)。把测振传感器装在一个非振动体上，并测量这个装置的“视在”振级，在数据分析处理时，可去掉这部分误差因素。在实际振动测量中，为了获得适当的精度，“视在”振动最少应小于所测振动的1／3。也就是说测量系统的基底噪声至少应低于所测振级10分贝。INV系列采集系统常见问题的处理办法对于信号采集系统来说，一般仪器本身出故障的情况较少，在发现测试不正常时，更多的原因是电缆和仪器的连接部分出现问题造成的。所以当测试出现问题时，先检查仪器之间的连接电缆，往往就可以把问题解决。INV系列采集系统常见问题的处理办法软件提示连接不到采集仪或找不到软件加密狗的情况确认计算机和采集仪之间的信号电缆可靠连接对于USB设备，WindowsXP一般都需要驱动程序的支持才能正常工作。INV系列USB采集仪和USB软件加密狗也是如此。INV系列USB采集仪和USB加密狗的驱动程序在软件安装的时候是自动装到系统中的。所以，正确的安装次序是先装软件，再连接采集仪和软件加密狗。这样在系统提示需要驱动程序时，可以使用自动安装的方法安装驱动。INV系列采集系统常见问题的处理办法如果安装次序不当，有时软件会显示找不到采集仪或软件加密狗的情况，这时应按照下面的步骤操作：用鼠标右键点击“我的电脑”，选择属性，在系统属性选择“硬件”，点击“设备管理器”，在设备列表中的“通用串行总线控制器”下面会出现带惊叹号的设备，一般叫做“USBSampleDevice”。这时用鼠标右键点这个设备，选择“更新驱动程序”，Windows会弹出一个对话框，提示查找驱动程序，选择自动安装就可以使采集仪正常工作了。INV系列采集系统常见问题的处理办法软件和用户号不匹配安装软件时需要用户输入安装序号，如果安装序号输错，软件会提示：“软件和软件狗不对应”，这时需要重新安装软件并输入正确的安装序号。AD版本号问题有时用户先后购买了多种数采设备，相应配备了多个软件狗。由于不同的软件狗对应不同的采集仪，当软件狗和采集仪不匹配时，也会提示找不到采集仪。这时只要更换对应的软件狗就可以正常工作了。INV系列采集系统常见问题的处理办法采集仪没有信号的处理办法确认所有仪器电源开启，电缆连接无误，放大器的档位正确。仪器的正常工作电压是AC220V,在测试前应予以确认。而且必须保证所有仪器的电源插座是“左零右火中间地”，以免因电源问题影响仪器的正常工作。仪器的外壳应可靠接地，可以减小外围环境对仪器的影响。INV系列采集系统常见问题的处理办法检查采集仪首先检查软件设置，采集仪的实际工作通道是从软件设置的“起始采样通道”开始，加上设置的通道数为止。例如，起始通道设为3，共采集4个通道的数据，那么采集仪的实际通道应该是采集仪的3～6通道。所以必须确认信号电缆的连接通道号和软件设置的通道相符。为避免出错，如果不是必须，最好从1通道开始。如果软件设置和电缆连接没有问题，那么先设置采集仪工作在电压DC模式下，并使用软件的“示波”功能，然后断开采集仪的信号输入，使用短路接头或导线把采集仪输入端口短路，相当于采集仪输入了0V电压，这种情况下示波读数应为0V左右。如果这时示波的信号相符，说明采集仪工作正常。INV系列采集系统常见问题的处理办法检查传感器对于传感器的检查，通常采用更换传感器和电缆进行交叉测试，这样可以很容易确定故障点。INV系列采集系统常见问题的处理办法有信号但不正常的情况DASP软件有两种模式：演示模式和测试模式。在演示模式下软件是不能接受外部信号的，发现信号不正常时，首先检查软件是否工作中演示模式。检查方法是查看软件主面板的下部，有“演示”字样的选择框，如果框内有对勾，说明这是演示模式，清除对勾并重新进入采集模块就行了。检查软件标定值是否设置正确。如果标定值设置错误可以导致软件结果错误，通常这种问题的规律是信号的趋势正常，但与经验值相比会相差整数倍。检查软件的采样参数是否合理。信号的触发方式、采样频率，采样时间是否都正确。INV系列采集系统常见问题的处理办法检查放大器的抗混滤波设置是否正确。抗混叠滤波器如果设置过低，会滤掉有用的高频成分；设置过高又会使信号发生混叠现象，这些都会影响实际的采集信号。应根据振动信号的强度选择合适的传感器。对于很微弱的信号，应首选灵敏度高的传感器，对于振动很强烈的信号应选择灵敏度较小的传感器，这样可以得到较高的信噪比。如果不是这样，就可能发生传感器过荷或信噪比很低的情况，从而导致信号的失真。对于接触式的传感器，还要考虑传感器的质量大小。要保证被测对象的质量相比传感器的质量有足够大，这样才能避免传感器的质量分布对测试结果的影响。INV系列采集系统常见问题的处理办法要注意传感器