机械工程测试技术基础 第3版 教学课件 作者 熊诗波 黄长艺第七章第四节.ppt

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1、由拾振器检测的振动信号，根据测量目的的不同，可以送到模拟的或者数字的各种不同的仪器中进行相应的分析处理，使之变换成所需要的数据形式，提取各种有用的信息。例如幅值域、时域、频域等。主要的振动信号仪器是：振动计（振幅测量仪）；模拟式频谱分析仪；数字式频谱分析仪等。第四节振动测量系统及其标定一振动测量分析系统简介（一）振动计振动计式用来直接指示位移、速度、加速度等振动量的峰值、平均值或均方根值的仪器。此种仪器的主要部分有微积分电路、放大器、检波器、指示表等。振动计只能使人们获得振动强度（振级）的信息。为了获得更多的信息，常将振动信号进行频谱分析，

2、或做进一步处理。对振动信号进行频谱分析可以用来确定振动的根源，故可用于故障分析和诊断。过去，模拟滤波方法一直是频谱分析的主要方法。直到1965年，快速傅立叶变换算法（FFT）出现后，利用数字计算机来进行频谱分析才成为现实。（二）模拟式频谱分析仪用适当的模拟式滤波器选出所需要的频率分量，是各种模拟式频谱分析仪的基础。其基本结构框图如图：输入放大器滤波器平方平均除法显示器检波器图7-17模拟式频谱分析仪的基本结构由滤波器选出信号中某一频率的交流信号，经过检波器进行平方、平均和除法运算后，变为正比于该频率分量幅值的直流信号，再由显示器将此直流信号

3、的幅值显示出来。为能将输入信号中的各个频率分量都显示出来，滤波器的中心频率要么是可变的，要么由很多个不同中心频率的滤波器构成滤波器组。根据滤波器的不同型式，模拟式频谱分析仪有如下几种：1、顺序滤波法滤波器的中心频率式固定的，并且式依次增大的；滤波器的输出信号通过开关K顺序的接入检波器，然后经输出放大器送至显示器，不能作实时频谱分析。2、并行滤波法输入信号经放大后，同时加于一组中心频率按一定要求安排的带通滤波器上。每个滤波器紧接着一套检波器，通过逻辑电路和电子开关高速地、依次地、反复地将各个通道和显示单元瞬时接通，从而在显示单元上显示出每一个

4、通道的输出量。能进行实时分析，但是不适用于窄带分析，因为在实时分析仪中设置大量的滤波器时不易实现的。输入放大器滤波器1检波器1检波器2检波器n滤波器n滤波器2显示器图7-25并行滤波式频谱分析仪原理框图3、扫描滤波法利用中心频率可在一定频率范围内扫描的滤波器构成的频谱分析仪称为扫描滤波式频谱分析仪，原理如图7-26所示。图中可调滤波器（SCF）的中心频率可用锯齿波电压调制，使其沿频率轴扫描。目前仅仅适用窄带频谱分析。输入放大器可调滤波器检波器输出放大器显示器图7-26扫描滤波式频谱分析仪原理框图电调信号5、时间压缩法4、外差法（三）数字式频

5、谱分析仪1、数字滤波法用数字滤波器代替模拟滤波器：（见表7-1）表7-12、快速傅立叶分析法（FFT）将被测信号转换成数字信号，这些数字量在FFT运算器中按一定算法转换为被测信号的频谱，并显示在显示屏上。常常可以作成多通道的，这样不但可同时分析多个信号的频谱，而且可以测量各个信号的相互关系，如相关函数、互谱等。为了保证机械振动量值的统一和传递，为了保证振动测试及结果的可靠性与精确度，拾振器和测试系统不仅在出厂时要定度准确，而且在使用中还要定期校准。因为拾振器使用一段时间后，灵敏度会有所改变，象压电材料的老化会使灵敏度每年降低2%—5%。测试

6、仪器修理后必须按它的技术指标进行全面严格的定度和校准。在进行重大测试工作之前常常需要做现场校准和某些特性校准，以保证测试数据的可靠性和精度。二测振装置的校准（标定）测试仪性能的全面校准只在制造单位或科研机构进行，使用单位一般只校准其灵敏度、频率特性和动态线性范围。由许多测试仪器组成的一套测试装置，可用两种方法来确定整个装置的灵敏度。其一，根据各个组成部分的灵敏度计算总灵敏度；其二，直接校准总灵敏度，进行重要试验时，采用后一种方法较好。校准的方法很多，但从计量校准和基准传递的角度，可分成两类，一类时复现振动量值最高基准的绝对法；另一类是以绝对

7、法校准的标准测振仪作为二等标准，用比较法校准工作测振仪和传感器。（一）绝对法校准绝对法是将被校准的传感器置于精密的振动台上承受振动，通过直接测量振动的振幅、频率和传感器的输出电量来比较，确定传感器的特性参数。典型的是用激光干涉仪的绝对校准法。其原理是将被校准的测振装置安装在一个能产生正弦振动的标准振动台上，用激光干涉仪等手段测出振动台的振动频率和振幅。这就是测出了对被校准对象的输入量，被校准装置的输出量可用相应的电气测量系统测得。从而可计算出其灵敏度或其它特性参数。具体原理图见图7-29进行频响测试时，即测曲线、，应使信号发生器做慢速的频率

8、扫描，同时用反馈电路使振动台的振动速度及加速度幅值保持不变，并测量拾振器的输出，便得出被校准速度拾振器或加速度拾振器的、曲线，即得频响曲线。此法设备复杂，操作和环境要求高，只适合