振动分析

时间:2024-04-08 14:41:28编辑:奇事君

振动分析仪的原理

振动分析仪测振仪一般都采用压电式的,结构形式大致有二种:①压缩式;②剪切式,振动分析仪原理是利用石英晶体和人工极化陶瓷(PZT)的压电效应设计而成。当石英晶体或人工极化陶瓷受到机械应力作用时,其表面就产生电荷,所形成的电荷密度的大小和所施加的机械应力的大小 成严格的线性关系。同时,所受的机械应力在敏感质量一定的情况下和加速度值成正比。在一定的条件下,压电晶体受力后产生的电荷和所感受的加速度值成正比。产生的电荷经过电荷放大器及其它运算处理后输出就是我们所需要的数据了Q=dij・F=dij・ma式中:Q-压电晶体输出的电荷,dij-压电晶体的二阶压电张量,m-加速度的敏感质量,a-所受的振动加速度值。测振仪压电加速度计承受单位振动加速度值输出电荷量的多少,称其电荷灵敏度,单位为pC/ms-2或pC/g(1g=9.8ms-2)。测振仪压电加速度计实质上相当于一个电荷源和一只电容器,通过等效电路简化以后,则可换算出加速度计的电压灵敏度为Sv=SQ/CaSv-,加速度计的电压灵敏度,mV/ms-2SQ-加速度计的电荷灵敏度,pC/ms-2Ca-加速度计的电容量测振仪压电式速度传感器,它是通过在压电式加速度传感器上加一个积分电路,通过将加速度信号积一次分,可以得到振动的速度值!

振动分析仪的工作原理

  振动分析仪原理,在目前看来,有很多机械振动的测试,都普遍采用的是电测法。而便携式振动分析仪的基本原理就是通过振动传感器将机械量转换为电量,然后对电量进行测定与分析,从而就获得了被测机械振动量的各种参数值。

  便携式振动分析仪在汽轮发电机组现场振动测试中,便携式振动分析仪常用的振动传感器有三种类型,它们是测量转轴相对振动的电涡流非接触式位移传感器,测量轴承座及基础、气缸结构等振动的惯性式速度传感器和电压式加速度传感器。便携式振动分析仪此外,为了测量转轴的绝对振动,常采用由一个电涡流非接触式位移传感器和惯性式速度传感器组合而成的复合传感器。

  樽祥CSI
2140振动分析仪采用的是陀螺仪测振原理,可对微小振动及超强振动进行测量,可连续监测振动对象三轴方向的振动加速度,并能进行数据输出显示及分析。

  基波频率幅值丈量采用中心频率可调的带通滤波器给出,振动丈量的二次仪表是将传感器转换过来的电讯号进行测量、记录和分析。振动丈量一般包括丈量总幅值(振动分析仪即通频值)基波频率的幅值和振动相位以及其他高次或低次谐波频率幅值。总振动幅值丈量直接采用峰峰(peaktopeak值检测器给出。而其他谐波频率的幅值丈量则常采用自动跟踪带通滤波器。

  振动相位的丈量是确定转子每转一周时通过基准脉冲信号与基波信号波形上的某一位置(通常是正峰值)相对时差。基准脉冲信号是转轴所开的键槽或所贴的金属凸片以及反光带位置转动到对应于固定的电涡流传感器及光电传感器位置时发出。基准脉冲信号通过计数器也能转换成转速测量。


振动的定义是什么?

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振动就是物体的往复运动。
  在高中物理,可以定量研究(可以用公式法、作图法、列表法给出确定数值)的,只有四种最简单的运动:匀变速直线运动、匀速圆周运动、抛体运动和简谐振动。
  复杂的运动,可以依托这四种运动,进行定性研究。
  如果硬要定量研究复杂的运动,也是依托这四种运动,作近似研究的。
  这四种最简单的运动中,匀变速直线运动和抛体运动是"一去不复返"的运动,运动状态(位置、速度)与时间的关系是拓朴(一一对应)的、不可重复的。
  匀速圆周运动和简谐振动,站在长时间的角度看(或者说"宏观地看"),是周期性的、不断重复的。站在一个周期的时间内看(或者说"微观地看"),是拓朴的、不可重复的。因此,后两种运动,比前两种运动,复杂得多。
  简谐振动可以看作匀速圆周运动沿正交(就是互相垂直)的两个方向进行分解(就是投影),其中任意一个方向的运动,都是简谐振动。由此可知,简谐振动比匀速圆周运动复杂得多。
  抛体运动则可以分解为:正交的一个匀速直线运动和另一个匀变速直线运动,所以,抛体运动比匀变速直线运动复杂得多。
  在匀速圆周运动作正交分解的过程中,原来大小不变的向心力,变成大小和方向都作周期性变化的回复力。简谐振动已经够复杂了。所以,振动就定量研究到简谐振动为止。
  然而,通常我们遇到的振动的微观情况,都要比简谐振动复杂得多。所以,研究简谐振动过渡到研究振动、热振动等,需要洞察力、想象力和抽象思维、逻辑推理等能力。
  简谐振动的特点是:1,有一个平衡位置(机械能耗尽之后,振子应该静止的唯一位置)。2,有一个大小和方向都作周期性变化的回复力的作用。3,频率单一、振幅不变。
  振子就是对振动物体的抽象:忽略物体的形状和大小,用质点代替物体进行研究。这个代替振动物体的质点,就叫做振子。
  振子在某一时刻所处的位置,用位移x表示。位移x就是以平衡位置为参照物(基点――基准点),得到的"振子在某一时刻所处的位置"的距离和方向。
  我们对匀变速直线运动和抛体运动进行研究时,基准点选择在运动的始点。我们对匀速圆周运动和简谐振动研究时,基准点选择在圆心或平衡位置(不动的点)。
  参照物本来就应该是在研究过程中保持静止(或假定为静止)的点,我们的物理思路,就是"从确定的量、不变的量出发进行研究"。
  确定的量和不变的量有本质的区别,在对匀变速直线运动和抛体运动进行研究时,基准点选择在运动的始点。这是确定的量,却不一定是不变的量。特别在我们进行分段研究时,每一阶段的终点,就是下一阶段的始点。我们选择运动的始点为基准点,可以简化研究过程,这是服从于物理研究的"化繁为简"的原则,因此,不惜在不同的研究阶段,选择不同的基准点。
  在研究匀速圆周运动和简谐振动时,由于宏观上的周期性和微观上的拓朴性,问题很复杂,所以不能选运动的始点,作基准点进行研究,而要选择确定而且不变的圆心或者平衡位置,作基准点进行研究,也是服从于物理研究的"化繁为简"的原则。
  在简谐振动中,振幅A就是位移x的最大值,这是一个不变的量。
  振子从某一状态(位置和速度)回到该状态所需要的最短时间,叫做一个周期T。振子在一个周期中的振动,叫做一个全振动。振子在一秒钟内的全振动的"次数",叫做频率f。
  周期T就是一次全振动的时间,频率f是一秒钟内全振动的次数,所以,Tf=1(四式等价的公式1)
  圆频率ω(读作[oumiga])是一秒钟对应的圆心角。一次全振动对应的圆心角就是2π(即360度)。这是借用了匀速圆周运动的概念。在匀速圆周运动中,ω叫做角速度。当匀速圆周运动正交分解为简谐振动时,角速度就转化为圆频率。(也有人把圆频率叫做角频率的)
  显然,ω=2πf(四式等价的公式3),(每秒全振动次数对应的角度)
  ωT=2π(四式等价的公式2)(每个全振动对应的角度)
  最后,定义每分钟全振动的次数为"转速n",显然,n=60f(四式等价的公式4)
  T、f、ω、n这四个量中,知道一个,其它三个就是已知的,所以这四个互相转化的公式,叫做"四式等价"。
  只要物体作周期性的往复运动,就是振动。比如拍皮球,其v-t图对应于电工学中的锯齿波,所以也是振动。有人说:"拍皮球没有平衡位置,或者平衡位置不在运动的对称中心,所以不能算振动"。这样说的人,电工学肯定没有学好。
  有一个数学分枝,叫做富立叶积分,它可以把任何振动,分解为若干个简谐振动。这些简谐振动的频率,就是原始振动的整数倍,原始振动的主频率(基音),就是这些简谐振动的最小频率。
  其它倍频(泛音),振幅都比基音小得多。所以,这就构成非简谐振动的"音品"的概念。
  人耳分辨发声体的过程,就是自发地、自动化地、本能地使用富立叶积分的过程,非常巧妙。
  由于声音的频率由声源决定,所以,无论声波如何传播到我们的耳朵,我们照样准确地辩认出发声体的特色。

  从广义上说振动是指描述系统状态的参量(如位移、电压)在其基准值上下交替变化的过程。狭义的指机械振动,即力学系统中的振动。电磁振动习惯上称为振荡。力学系统能维持振动,必须具有弹性和惯性。由于弹性,系统偏离其平衡位置时,会产生回复力,促使系统返回原来位置;由于惯性,系统在返回平衡位置的过程中积累了动能,从而使系统越过平衡位置向另一侧运动。正是由于弹性和惯性的相互影响,才造成系统的振动。按系统运动自由度分,有单自由度系统振动(如钟摆的振动)和多自由度系统振动。有限多自由度系统与离散系统相对应,其振动由常微分方程描述;无限多自由度系统与连续系统(如杆、梁、板、壳等)相对应,其振动由偏微分方程描述。方程中不显含时间的系统称自治系统;显含时间的称非自治系统。按系统受力情况分,有自由振动、衰减振动和受迫振动。按弹性力和阻尼力性质分,有线性振动和非线性振动。振动又可分为确定性振动和随机振动,后者无确定性规律,如车辆行进中的颠簸。振动是自然界和工程界常见的现象。振动的消极方面是:影响仪器设备功能,降低机械设备的工作精度,加剧构件磨损,甚至引起结构疲劳破坏;振动的积极方面是:有许多需利用振动的设备和工艺(如振动传输、振动研磨、振动沉桩等)。振动分析的基本任务是讨论系统的激励(即输入,指系统的外来扰动,又称干扰)、响应(即输出,指系统受激励后的反应)和系统动态特性(或物理参数)三者之间的关系。20世纪60年代以后,计算机和振动测试技术的重大进展,为综合利用分析、实验和计算方法解决振动问题开拓了广阔的前景。


机械振动是物体(或物体的一部分)在平衡位置(物体静止时的位置)附近作的往复运动。可分为 自由振动、 受迫振动。又可分为 无阻尼振动与 阻尼振动。
常见的简谐运动有弹簧振子模型、单摆模型等。


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