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《第二章 振动测试系统 数字信号处理 试验模态测试技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、振动测试系统数字信号处理试验模态测试技术张永强高级工程师靖江泰斯特电子有限公司西北工业大学振动工程研究所振动测试系统数字信号处理（DSP）试验模态测试技术（EMA和OMA）振动测试系统序言振动测试仪器传感器的分类与用途传感器的性能补偿数据采集系统由于微机电系统(MEMS)的进展；传感器向小型化，智能化，多自由度化方向发展，集成电路压电计(IEPE）,加加速度计(JERK),智能传感器(TEDS),可兼测位移,速度和加速度的传感器,无阻尼压阻加速度计等层出不穷。数字信号处理新技术,无线通信技术（蓝牙和ZigBee）和无线传感器网络(WSN=WirelessSensorNetwork),计
2、算机中的硬件,软件等飞速发展(例如近20年计算机性能提高10,000多倍)，试验和分析技术也是日新月异。序言振动测试仪器过去振动的测试仪器种类繁多，如放大器、滤波器、示波器、信号发生器、磁带记录仪、失真度测量仪，…都有专用的机箱，使用时要RackandStack（堆叠）。现在一硅片一系统(SOS),仪器功能向几合一（AllinOne）方向发展;测试仪器往往只有传感器---数据采集仪---分析仪(或计算机加分析软件),后两者也可用内置计算机合为数据采集分析仪。传感器的分类与用途传感器（Transducer，Pick-up，Sensor，Probe，Cell（ForceCell，LoadC
3、ell）,Trans-Mitter（变送器），Proximater（涡流计=EddyTransducer））。传感器把待测的非电量（力学量）信号转变为可测的电量或电参数量信号。要求传感器:重量轻体积小输出信号信噪比高(灵敏度大),失真Distortion畸变）小，重复性好。传感器的分类与用途传感器的分类按基准分：绝对式和相对式,绝对式用惯性质量作基准,也称惯性(Seismic,不译为地震式);相对式测绝对运动时要有不动的地面基准。按运动量和作用量分：运动量：加速度、速度和位移，角加速度、角速度和角位移，应变。作用量：力(测点不允许运动的钳制力BlockedForce,测点允许运动的非钳
4、制力)，测钳制力要用刚度大的石英晶体测力计；压力(压强)。按物理原理分：压电加速度计PE、内置集成电路压电计IEPE、压阻加速度计PR、电容加速度计、电动(磁电)速度计、涡流位移计、应变计、用差动变压器的线位移计LVDT和角位移计RVDT等。传感器的分类与用途1.压电计：(电荷输出)，低噪声电缆（STYV-1，STYV-2，高温STFF）和电荷放大器三合一系统大多被内置集成电路压电计取代(缩写为IEPE(标准))，IEPE压电计还有测声的传声器(麦克风)和测力计。2.IEPE计：为电压输出，可用普通电缆，但其内部芯片要求数采系统插座输出2~20mA左右恒流到传感器，现在数采仪同一插座可
5、用仪内软件控制或测电压(取消电流输出)，或测加速度，测力，测声(有电流输出)。传感器的分类与用途3.电容传感器：采用CMOS技术，其中动片的位移由毫米级降到微米级（0.2～0.5μm）,其重量由上百克降到几克;有的电容传感器(飞思卡尔)加一插座,通1V电压时等于加1g加速度,可不卸传感器而随时校灵敏度。电容传感器可测零频,但相频特性非线性较大,需要注意。4.TEDS(TransducerElectronicDataSheet,IEEE-P1451)传感器：是智能型模拟和数字混合模式传感器。数字模式用于储存信息如型号,序列号,灵敏度校准值,安装位置方向等。现在已有虚拟TEDS。5.无线传
6、感器和无线传感器网络WSN（用途极广泛）:*2005年金门大桥安装了200个无线传感器,长期监测大桥摆动*振动监测，前几年Intel公司的JonesFarm工厂中机器出现振动故障,损失惨重,后用4000个传感器组成网络对各机器（如泵，电机,…）上4000个位置作每小时一次健康监测(过去1~3个月选一些位置监测一次)。过去传感器缺陷用电路补偿,后来有用智能ADC补偿如MAXIM公司的MAX1460,目前有个趋势即“硬件缺陷软件来补偿，硬件（应用）范围软件来扩大”如用传感器补偿修正幅频或相频误差，扩大传感器使用范围（扩大幅频的平直段和相频的线性段）。如BK的REq-X=ResponseEq
7、ualisationeXtreme，最原始方法是将传感器的幅频曲线反转后和原曲线叠加（削峰填谷）成平直线，大大提高频率应用范围。同理相位补偿的非线性，使加速度计的使用频率上限由过去的0.3Fn(Fn—安装固有频率)扩展到0.5Fn。传感器安装有螺接（钢螺栓或绝缘螺栓）、胶接（胶或胶带）、磁座连接、（加探针后）手持等，钢螺栓螺接的频响范围最宽，用软件补偿使各种安装达到或接近钢螺栓螺接的频响范围。传感器的性能补偿(Equalisation)数据采集
