振动测量种类及原理

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1、振动测量方法分类

振动测量方法按振动信号转换的方式可分为电测法、机械法和光学法。各测量方法的原理及优缺点见表1.

表1振动测量方法分类

2、振动测试的内容：

1）. 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。其目的是了解被测对象的振动状态、评定振动量级和寻找振源，以及进行监测、诊断和评估。

2）. 结构或部件的动态特性测量。

以某种激振力作用在被测件上，对其受迫振动进行测试，以便求得被测对象的振动力学参量或动态性能，如固有频率、阻尼、阻抗、响应和模态等。这类测试又可分为振动环境模拟试验、机械阻抗试验和频率响应试验等。

3、振动测量的基本原理与方法

振动检测按测量原理可分为相对式与绝对式(惯性式)两类。振动检测按测量方法可分为接触式与非接触式两类。??????

3.1相对式振动测量

????相对式振动测量是将振动变换器安装在被测振动体之外的基础上，它的测头与被测振动体采用接触或非接触的测量。所以它测出的是被测振体相对于参考点的振动量

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图1 相对式测振仪的原理

1?测量针与笔??2 被测物体 ?3 走动纸

3.2绝对式振动测量

采用弹簧—质量系统的惯性型传感器(或拾振器)，把它固定在振动体上进行测量，所以测出的是被测振动体相对于大地或惯性空间的绝对运动。??????????????????????????????

? ? ? ? ?图2 绝对式测振仪原理

1质量块 2 弹簧 3 阻尼器 4 壳体机座 5 振动体

4?、常用传感器

4.1 常用的测振传感器

测振传感器，是将振动量变换成相应电信号的装置。根据参考坐标的不同，测振传感器分为相对式与绝对式两类。相对式测振传感器所测出的是被测物体相对于某一参考“静止”坐标物体的振动；绝对式测振传感器所测的则是绝对量，在振动测试中，最常用的是压电式加速度传感器和磁电式速度传感器，它们都是惯性式测振传感器。

4.2压电式加速度传感器

压电式加速度计是利用压电效应将与相对位移成正比的弹性力转换成电信号输出的惯性式加速度计。

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???图3压电式加速度计结构

S 压紧弹簧 ?M 质量块 ?P 压电片 ?B 基座 ?L 引出线

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图?4 压电式加速度计的安装方法及幅频特性曲线

4.3压电式加速度计的影响因素

对给定的压电材料而言，灵敏度随质量块的增大或压电元件的增多而增大。一般来说，加速度计尺寸越大?，其固有频率越低。因此选用加速度计时应当权衡灵敏度和结构尺寸、附加质量的影响和频率响应特性之间的利弊。

横向灵敏度:压电晶体加速度计的横向灵敏度表示它对横向（垂直于加速度计轴线）振动的敏感程度，横向灵敏度常以主灵敏度（即加速度计的电压灵敏度或电荷灵敏度）的百分比表示。一般在壳体上用小红点标出最小横向灵敏度方向，一个优良的加速度计的横向灵敏度应小于主灵敏度的3％。因此，压电式加速度计在测试时具有明显的方向性。

4.4磁电式速度计

磁电式速度计是利用电磁感应原理将惯性系统中质量块与壳体的相对速度变换成输出电压信号的一种测振传感器。磁电式速度计的工作原理：当有一线圈在穿过其磁通发生变化时，会产生感应电动势，电动势的输出与线圈的运动速度成正比。

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图5 磁电式相对速度传感器

1 顶杆 ?2 弹簧片 ?3 磁铁 ?4 线圈 ?5 引出线 ?6 壳

5、振动量的测试系统

正弦测量系统：适用于按简谐振动规律的系统。对机电产品进行动态性能测试及环境考验时，也都是用正弦测量系统测量其响应。正弦测量系统的优点在于测量比较精确，因而也最为常用。

应用正弦测量系统，除了测量振幅外，有时还要求测量振幅对于激励力的相位差，以及观察振动波形的畸变情况。典型的正弦测量系统如图6所示。

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?图6 测试系统框图

【来源：化工设备与机械】