机械系统振动测试.pptx

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1、机械系统振动测试振动是日常生活及工程实际中经常遇到的现象。所谓机械振动是物体在平衡位置附近所作的往复运动。振动具有双重性，某些情况下振动会带来一些危害，有时又有有利的一面。振动测试技术是一门集振动理论、机械、电子线路、数据处理等为一体的多科性学科，已成为解决大型、精密及复杂工程振动问题的主要手段。作为动力学的一个分支，振动测试技术是以振动理论为基础，用实验手段分析和解决工程振动问题，其工程应用领域非常宽阔。本实验就旋转式机械系统中的振动信号进行时域和频域分析。一、实验目的了解振动测试基本方法掌握涡流式电

2、位移传感器的使用了解振动测试基本分析方法二、实验设备和仪器旋转式机械系统、电涡流式位移传感器、前置放大器、直流稳压电源、电脑。三、实验原理1.研究对象机械系统根据其运动特性分往复式机械系统和旋转式机械系统。本实验研究对象为旋转式机械系统，如图1，系统由电动机、联轴器、减速箱、扭矩传感器、磁粉制动器组成。电动机是该系统唯一动力源，其额定转速910r/min，磁粉制动器作负载。减速箱的转动比i=1:20。旋转式机械系统产生振动的原因主要是转子质量分布不均匀，其次系统中存在装配误差。2.振动测试方法对于已知系

3、统的振动测试按照测量过程的物理性质分，通常分三类：一、机械式测量方法，它是将工程振动的参量转换成机械信号，经机械系统放大后进行测量、记录。此法常用的仪器有杠杆式测振仪和盖格尔测振仪，能测量的频率较低，精度也较差，但在现场测试时较为简单方便。二、光学式的测量方法，它是将工程振动的参量转换为光学信号，经光学系统放大后显示和纪录。常用仪器有读书显微镜和激光测振仪等，目前主要在实验室内用于振动仪器系统的标定和校准。三、电测方法（图2），它是将工程振动的参量转化成电信号，经电子线路放大后显示和记录，是目前应用最广

4、发的测量方法。与前两种方法相比，有许多优点。本实验采用电涡流式的位移传感器进行拾振，首先将振动信号转换为电信号量，经前置放大器进行电信号放大，采集卡进行数据采集和A/D转换，借助于虚拟仪器进行时域和频域信号记录本实验提供两种测试系统，一种是南京汽轮机公司开发的CRAS（TheRandomSignalandVibrationAnalysisSystem）该系统具有下列功能模块：(1)信号采集(2)频域分析、相关分析(3)实时模态分析(4)灵敏度分析(5)巡回检测(6)冲击响应谱另一种就是用Labview自

5、编的虚拟仪器测试系统采样频率的确定虚拟仪器处理的都是数字信号量，而我们用传感器拾振得到的仍然是模拟信号量。这之间就需要进行信号采集和A/D转换。要实现信号的数字化处理，首先需要对连续的时间历程信号x(t)进行采样离散化。一般采样都是以时间间隔Δt取值，得到离散信号x(n),x(n)是从x(t)中采样出来的一部分值，但是必须满足采样定理，才可以从x(n)中复原出连续信号x(t)。采样定理写成数学表达式为：∆t≤全部信息均包含在它的采样间隔小于或等于的均匀采样信号里。或者说当以大于或等于2fm的频率对x(t

6、)进行采样时,采样值x(n)中包含了x(t)在每一时刻的信息。采样定理有很多种表述方式，最多的是时域采样定理和频域采样定理。采样定理在时域上和频域上要区别理解，对于时域来讲，采样频率为被测信号的五倍以内时会出现包络失真，需要用SINC函数插值得到完整的时域信号。一般采样频率设置为被测信号的10倍以上才能得到比较好的时域信号，可以说进行时域分析时，采样频率越大越好。对于频域来讲，从频谱图上可以看出，随着频率的增大，振动能量降低，如果采用很大的采样频率进行采集，通常会影响高频段的精度，一般情况下fs稍微大于

7、频域范围内的最大频率的两倍即可根据采样定理，在实际采样时应该注意下面两点：1）采样前要用抗混叠低通滤波器对模拟信号滤波，使信号满足带限的要求，同时滤去高频成分。2）采样频率应满足式中fc为抗混叠低通滤波器的截止频率（信号中的最高频率）。上式实际上是采样定理的另一种形加窗与窗函数采用傅立叶变换或者离散傅立叶变换对采样数据进行处理时，他的结果并不完美，尤其是处理以固定采样频率获得的离散数据，常常发生泄漏。抑制因截断而引起的泄漏效应有以下两个途径：1)选择合适的采样长度T=N∆t。对于周期性随机信号或确定性周

8、期函数，应使T正好等于信号的基本周期T0或其整数倍mT0。2)选择合适的窗函数。加窗实质上就是对被分析信号x(t)在不同时刻加不同的权值，以使信号截断的影响尽可能小。窗口宽度和窗口形状决定了窗函数的基本特征，因此对窗函数的基本要求是：(1)窗函数的频率主瓣宽度应尽可能小。(2)主瓣与第一旁瓣的高度之比应尽可能大，并且旁瓣的高度衰减越快越好。事实上，上述这两种要求是相互矛盾的。主瓣宽度越小，频率分辨率越高，但幅值精度降低；主瓣与旁瓣的高度比越