工程测量技术-第10章应力与振动测量

7应力与振动测量工程测试技术1振动系统的组成振动实验系统，除试件外，通常由以下三部分组成：A、激振系统——目的是激发被测试件产生振动。激振系统由信号源、放大器和激振设备等组成。常用的激振设备有振动台、压电晶体激振器、电涡流激振器等。B、测量系统——它由传感器将被测试件的机械振动量（如振幅、速度、加速度等）转换成电信号或电参数（如电阻、电容、电感等），再由测量电路或仪器进行测量、放大、显示和记录。常用的传感器有压电式、电容式、电涡流式、磁电式和光导纤维等。C、分析系统——该系统是将测量的结果加以处理，根据不同的目的和要求，获得有关参数或曲线图表。2振动测试内容振动基本参数的测量

测量振动物体上某点的位移、速度、加速度、频率和相位，以判别振动的强度（振级），找出振动根源，加以克服或改进。结构或部件动态特性的测定（激振实验）

目的：通过动特性测定，以判定结构的抗振能力，这种试验称为频率响应试验或机械阻抗试验。3振动的基本参数幅值——振动强度大小频率——根据主要频率成分寻找振源相位——确定共振点、旋转动平衡等48.2振动的激励与激振器激励方式稳态正弦激振随机激振瞬态激振测量机械设备或结构的振动力学参量或动态性能，如固有频率、阻尼、刚度、响应等参量时，需要对被测对象施加一定的外力，让其作受迫振动或自由振动，以便获得相应的激励或者响应。58.2振动的激励与激振器一、稳态正弦激振逐点正弦激振单一频率正弦力系统稳态响应幅频特性、相频特性将响应记录下来，然后作图68.2振动的激励与激振器慢速扫频激振

信号发生器采用无级或有级地改变正弦激振力的频率，即频率扫描，这样激振频率随时间而变化，严格讲这是一种瞬态的激振，但采用足够缓慢的扫描速度，使分析仪器有足够的响应时间，使被测对象处于稳定振动状态，这样可近似逐点正弦激振。78.2振动的激励与激振器二、随机激振

1.白噪声激振白噪声的性质：频谱相当于所有频率成分均有；自相关函数

=0时为陡峭的峰，

稍偏离0就很快衰减；自功率谱密度函数接近于常数。

88.2振动的激励与激振器伪随机激振

用伪随机信号发生器或用计算机产生伪随机码来产生随机激振信号。伪随机信号具有一定的周期性，在一个周期内的信号是随机的，但各个周期内的信号又完全相同。98.2振动的激励与激振器实际随机激振108.2振动的激励与激振器三、瞬态激振

1.快速正弦扫描激振式中a=(fmax-fmin)/T，b=fminfmax、fmin

—信号发生器所供信号的上、下截止频率11脉冲激振（冲击激振）128.2振动的激励与激振器脉冲激励法测振系统

用脉冲锤对被测对象进行敲击，脉冲力信号及各点响应信号经过电荷放大器放大，输入传递函数分析仪，从而得到传递函数的幅值、相位等特性。

138.2振动的激励与激振器阶跃（张弛）激振148.2振动的激励与激振器激振器及其要求：激振器—对试件施加某种预定要求的激振力，激起试件振动的装置。对激振器要求：能在要求的一定频率范围内产生波形良好、幅值足够且稳定的交变力；有时要求产生一个稳定力；尽量要求体积小、重量轻。158.2振动的激励与激振器安装方式安装方式刚性安装(b)适用于低频激振要求：激振器固有频率fn>3fmax（激振最高频率）垂直激振(a)水平激振(c)柔性安装适用于较高频激振要求：激振器固有频率fn<1/3fmin（激振最低频率）168.2振动的激励与激振器其它激振器压电晶片激振器：用于小型、薄壁试件磁致伸缩激振器：用于高频高声强激振器

178.3振动测量及测振传感器压电式加速度传感器压电式加速度传感计是以压电晶体的压电效应为基础，与其它振动传感器相比，它具有灵敏度高、频率范围宽、动态线性范围大以及尺寸小、重量轻等特点，是振动测量中最常用的一种传感器。一、工作原理压电晶体的压电效应纵向压电效应横向压电效应188.3振动测量及测振传感器将加速度计与被测试件牢固地联在一起，当加速度计与试件一起振动时，质量块产生惯性力作用于压电晶体片上。若被测试件的振动频率远远低于加速度计的固有频率时，质量块的惯性力与被测振动体的加速度成正比。又因压电晶体片的压电效应，在晶体的极化表面上产生的电荷与作用的惯性力成正比，所以，压电晶体表面的电荷大小与被测振动体的加速度成正比。198.3振动测量及测振传感器二、结构型式压电式加速度计利用压电晶体效应实现信号转换。其结构型式如图所示。图3-12(a)为受压型加速度计，(b)和(c)为受剪型加速度计。

208.3振动测量及测振传感器中心压缩型加速度计是用一个弹簧将质量块紧压在压电晶体片（二片或多片）上，组成一个质量弹簧系统。三角剪切型加速度计是采用三个压电晶体片，各自带有质量块贴在一个三角形的中心柱子上，外面用一个高张力的预压环固定。当加速度计承受轴向振动时，质量块的惯性力使压电晶体片受剪切变形而产生电荷。这种结构型式，使基座与压电元件有效地隔离，消除了因基座弯曲以及温度变化的影响。主轴灵敏度高而横向灵敏度小，是比较理想的加