在意大利AIENIA测试的机身结构
（8个激振器和896个传感器）
.
12
Page: 13
振动的测试概述(3)
• 振动测试大致可分为两类
1.测量设备和结构所存在的振动。
2.对设备或结构施加某种激励，使其产生振动，然后测量其 振动；此类振动测试的目的是研究设备或结构的力学动态特 性。
提醒注意: 对振动进行测量，有时只需测出被测对象某些点的位移或速 度、加速度和振动 频率。有时则需要对所测的信号作进一步 的分析和处理，如谱分析、相关分析等，进而确定对象的固 有频率、阻尼比、刚度、振型等振动参数。求出被测对象的 频率响应特性，或寻找振源，并为采取有效对策提供依据。
振动的测试
• 概述 • 单自由度系统的受迫振动 • 振动的激励 • 激振器 • 振动测量方法和常用传感器 • 振动的分析方法与仪器 • 测振装置的校准 • 机械系统动参数的估计
.
Page: 1 1
Page: 2
振动的测试概述
• 机械的振动是工程技术和日常生活常见的现象 • 振动的危害 • 机械振动的利用 • 振动信号在设备运行状态检测和故障诊断方面
.
Page: 23 23
振动的测试
• 概述 • 单自由度系统的受迫振动 • 振动的激励 • 激振器 • 振动测量方法和常用传感器 • 振动的分析方法与仪器 • 测振装置的校准 • 机械系统动参数的估计
.
Page: 24 24
振动的激励
激振方式的分类
稳态正弦激振
随机激振
瞬态激振
Page: 25
稳态正弦激振是最普 随机激振是宽带 瞬态激振也是宽
振动的测试概述(2)
• 振动测试在生产和科研的许多方面都占有重要地位
–机械设备的性能分析、运行过程的监测、诊断、对工作环 境的控制等
• 应用实例
.
6
Page: 7
.
7
Page: 8
.
8
Page: 9
.
9
Page: 10
.
10
Page: 11
车身模态分析 （多输入多输出）
.
11
Page: 12
遍的激振方法，主要 激振方法，一般 带激振方法.
优点：激振功率大、 用白噪声或伪随 按照激振方式的
信噪比高能保证测试 机信号发生器作 不同又可以分为:
的精确度；
为信号源。
缺点：测试周期长。
优点：可以实现 快
快速甚至“实时” 速
测试；
正
缺点：所需设备
复杂而且价格昂
贵。
.
弦 激 振
脉 冲 激 振
阶 跃 激 振
.
Page: 18 18
Page: 19
单由度系统质量块受力引起的的受迫振动
运动方程
md2t cdz k z f(t)
d2 t
dt
频率响应、幅频特性、相频特性
.
19
Page: 20
位移共振频率、速度共振频率和相位共振
通常把频幅曲线上幅值比最大处 的频率称为位移共振频率；
若输入为力,输出为振动速度 时,则系统幅频特性最大处的频率 称为速度共振频率.(速度共振频 率始终和固有频率相等)；
的应用
.
2
Page: 3
振动的危害
振动常常破坏机械的正常工作，振动的动载荷 使机械加快失效，降低机械设备的使用寿命甚 至导致损坏造成事故。在大多数的情况下，机 械振动是有害的。
精密量仪与精密机床设备应隔绝通过基础传 来的振动
.
3
Page: 4
机械振动的利用
主要体现在振动机械上，通过合理设计，达 到能耗少、效率高的特点，如运输、夯实、 捣固、清洗、脱水、时效、破碎等。
.
13
Page: 14
常见的振动测量系统1
.
14
Page: 15
常见的振动测量系统2
.
15
Page: 16
常见的振动测量系统3
.
16
Page: 17
常见的振动测量系统4
.
17
振动的测试
• 概述 • 单自由度系统的受迫振动 • 振动的激励 • 激振器 • 振动测量方法和常用传感器 • 振动的分析方法与仪器 • 测振装置的校准 • 机械系统动参数的估计
对加速度响应的共振频率则总 是大于系统的固有频率。
从相频曲线上可看到,不管系统 的阻尼比是多少,在(ω/ ωn)=1 时位移始终落后于激振力90O,这 被称为相位共振
.
20
Page: 21
小结：
⑴在激振频率远小于固有频率时,输出位移随激振频率 的变化非常小；
⑵当激振频率大于固有频率时，输出位移为零,质量块 近于静止；
25
Page: 26
.
26
Page: 27
.
27
Page: 28
脉冲激励-----力锤
.
28
Page: 29
脉冲锤结构与激振力频谱
.
29
振动的测试
• 概述 • 单自由度系统的受迫振动 • 振动的激励 • 激振器 • 振动测量方法和常用传感器 • 振动的分析方法与仪器 • 测振装置的校准 • 机械系统动参数的估计
.
Page: 30 30
激振器
Page: 31
• 定义 激振器是对试件施加某种预定要求的激振力，激起
试件振动的装置。 • 作用
在要求频率范围内提供波形良好、幅值足够和稳定 的交变力 • 常用的激振器 电动式、电磁式、电液式。
• 频率响应 幅频特性 相频特性
H ( ω ) (
ω ωn
)2
1
(
ω ωn
)2
2
j
ξ
ω ωn
A(ω)
(
ω ωn
)2
1
(
ω ωn
)2
2
(
2
ξ
ω ωn
)2
(ω)
.
arctg
2ξ ωn1 源自ω ωn222
• 小结
当激振频率远小于系统固有频率时 质量块相对基础的振动为0，也就 是质量块几乎随着基础一起振动； 而当激振频率远远高于固有频率时， A(ω)接近1，说明质量块和壳体的 相对运动（输出）和基础的振动 （输入）近似相等。从而表明质量 块在惯性坐标系中几乎处于静止状 态。 这种现象被广泛用于测振仪器中
⑶当激振频率接近固有频率时,系统的响应特性取决于
系统阻尼,并随频率的变化而剧烈的变化。
.
21
单由度系统由基础运动引起的受迫振动
Page: 22
• 质量块绝对运动方程
m d d 2 z 2 0 t cd d( tz 0 z 1 ) k (z 0 z 1 ) 0
• 质量块相对运动方程 m d d 2 z2 0 t 1cd d 0zt 1k0 z 1 m d d 2 z 2 1 t
.
4
Page: 5
振动信号在设备运行状态检测和 故障诊断方面的应用
机械运转中的振动及其产生的噪声，一般都具 有相同的频率组成。 虽然两者传输方式以及 各自的频率成分之间的强度比例都不一样，但 它们的频谱都在某种程度上反映机器运行状况， 均可作为监测工况、评价运转质量时的测试参 数。
.
5
Page: 6