组成：主要由传感器、可调放大器组成。 拾振部分是振动测量仪器的最基本部分，它的性能往往
决定了整个仪器或系统的性能。
3) 分析记录部分 功能：将拾振部分传来的信号记录下来供以后分析处理或直接
进行分析处理并记下处理结果。 组成：主要由各种记录设备和频谱分析设备组成。
拾振器检测到的振动信号和激振点检测到的力信号要经过适 当的分析处理，以提取出各种有用的信息。目前常见的振动分析 仪器有测振仪、频率分析仪、FFT分析仪和虚拟频谱分析仪等。 a. 测振仪：振仪是用来直接指示位移、速度、加速度等振动量的
(一)简谐振动(单自由度 无阻尼系统的自由振动)
1x
0.5
a v
2
4
6
8
10
12
14 t
-0.5
x(t)
v(t) a(t)
xm sin( t ) -1
dx / dt xm cos( t ) d 2x / dt2 2 xm cos( t
vm sin( t ) am sin(
第九章 机械振动的测试
本章要点: 1.机械振动的类型 2.振动的激励和激振器 3.测振传感器原理及选择 4.振动参数的测量
第一节 概 述
振动产生原因： （1）力的变化、零部件之间的碰撞和冲击。
如回转件不平衡、负载不均匀、润滑不良、间隙等 （2）能量传递、存贮和释放等诱发激励振动。 振动的危害： （1）破坏机器正常工作和原有性能，如影响精度、寿命、
d. 虚拟频谱分析仪： 虚拟仪器的核心是具备各种功能的软件系统，通常包括计算
机图形软件，数据处理软件和显示测量结果的测试系统软件等。 当然也包括少量的仪器硬件（例如数据采集硬件）以及将计算机 与仪器硬件相连的总线结构等。和传统的FFT分析仪相比，具有 频谱分析功能的虚拟仪器可以更加灵活地选择窗口，采样速率和 频谱二进制数，且价格低，技术更新快，具有灵活的开放功能等。
合理滤波排除或削弱信号干扰。
激振
干扰 系统
测振传器
中间变换电路
信号发生器
功放
反馈控制
振动分析仪器
显示记录
如果知道了系统的输入（激励）和输出（响应），就可 以求出系统的数学模型，也即动态特性。振动系统测试就是 求取系统系统动态特性的一种试验方法。 一般说来测试系统应该包括下述三个主要部分： 1) 激励部分
构成机械振动系统的基本要素有惯性、恢复性和阻尼。惯 性就是能使系统当前运动持续下去的性质，恢复性就是能使系 统位置恢复到平衡状态的性质，阻尼就是能使系统能量消耗掉 的性质。这三个基本要素通常分别由物理参数质量M、刚度K 和阻尼c表征。
机械振动测试的内容（两类）： （1）测量设备在运行时的振动参量
目的：了解振动状态，评定振动等级和寻找振源以便进行 监测、诊断、识别及评估
行比较； （4） 进行合格与否判断，输出判断信号。
上图分别为典型的合格品与废品的振动频谱。 从图中可知，废品频谱图中往往在某一频率有较大幅值。
基本概念： 振动：狭义上讲，把具有时间周期性的运动称为振动。
广义上讲，任何一个物理量在某一数值附近作周期性的 变化，都称为振动（如机械振动、电磁振动）。 机械振动：物体在一定位置附近作周期性往复运动。 机械振动系统：指围绕其静平衡位置作来回往复运动的机械系 统，单摆就是一种简单的机械振动系统。
（2）施加外加激励，求取被测对象的振动力学参量或动态性能 分类：振动环境模拟试验、机械阻抗试验和频率响应试验
被测对象
激振器
功率 放大器
测振 传感器
测量电路
振动分 析仪器
显示记 录仪器
信号 发生器
机械振动测试系统组成框图
机械振动测试系统的基本要求： （1）幅频特性和相频特性在测试范围内满足不失真条件； （2）注意各环节间的匹配。比如：传输环节的阻抗匹配； （3）系统稳定可靠。如防止屏蔽、接地等措施排除电磁干扰，
可靠性甚至损坏。 （2）产生噪声，恶化环境和工作条件，危害健康。 振动的有效利用：如输送、清洗、磨削、监测等。 无论是利用振动还是防止振动，都必须确定其量值。
随着现代工业和现代科学技术的发展，对各种仪器设备 提出了低振级和低噪声的要求，这些都离不开振动的测量。
研究机械振动的意义： （1）对主要生产过程或重要设备进行监测、诊断，确保设 备安全运行及产品质量； （2）对机械结构进行振动分析和设计，提高和改善机械设 备的抗振能力。 （3）通过对振动信号的监测，及时对工作环境实施控制。 振动测试应用：
第二节 机械振动的类型
一、振动的类型及其表征参数
按振动规律分：
机械振动
确定性振动
随机振动
周期振动
非周期振动
平稳性
非平稳性
简谐振动 周期振动 准周期振动 瞬态振动 各态历经 非各态历经
按产生振动的原因分： 自由振动：系统仅受到初始条件(初始位移、初始速度)的激励而
引起的振动。（反映系统内部结构所有信息，是研究 强迫振动的基础） 受迫振动：系统在持续的外作用力激励下的振动 自激振动：无外部激励作用，由系统本身原因产生的振动。
作为现代技术手段，广泛应用于机械制造、建筑工程、 地球物理勘探、生物及医疗等领域。
例： 下图表示在某电动机生产线上，利用响应频谱 诊断技术实现电动机在线自动识别、分类的过程。
电动机的在线识别
具体检测步骤如下： （1）将装有微型加速度计的测头接触传送带上的电动机； （2）检测电动机的振动信号，经放大器后输入FFT分析仪； （3）将检测得的振动频谱与预先在分析仪中设定的判别谱进
峰值、峰—峰值、平均值或均方值的仪器。 b. 频率分析仪：振动信号转换成电信号后，经中间变换电路输入
频率分析仪，手控或自动扫描就可完成所需频带的频谱分析。
c. FFT分析仪： 是以微处理器为核心、快速傅里叶变换（FFT）算法为基础
的数字分析仪，精度高、动态范围大、功能多、性能稳定、抗干 扰能力强。
功能：实现对被测系统的激励(输入)，使系统发生振动。 组成：主要由激励信号源、功率放大器和激振装置组成。
激振器是对试件施加某种预定要求的激振力，使试件受 到可控的、按预定要求振动的装置。为了减少激振器质量对 被测系统的影响，应尽量使激振器体积小、重量轻。 2) 拾振部分
功能：检测并放大被测系统的输入、输出信号，并将信号 转换成一定的形式(通常为电信号)。