机械振动检测ppt课件

第第5 5章章 机械振动检测机械振动检测5.1 5.1 机械振动检测概述机械振动检测概述 5.1.1 5.1.1 机械振动的初步认识机械振动的初步认识 5.1.2 5.1.2 机械振动检测方法机械振动检测方法5.2 5.2 单自由度受迫振动单自由度受迫振动 5.2.1 5.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动作用在系统质量块上的力引起的受迫振动 5.2.2 5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动由系统基础运动引起的受迫振动5.3 5.3 测振常用的传感器简介测振常用的传感器简介第5章 机械振动检测5.1 机械振动检测概述机械振动是生活中常见的运动形式机械振动是生活中常见的运动形式上下跳动的上下跳动的皮球皮球小鸟飞离后颤小鸟飞离后颤动的动的树枝树枝被手拨动的被手拨动的弹簧片弹簧片第第5 5章章 机械振动检测机械振动检测 机械振动是生活中常见的运动形式上下跳动的皮球小鸟飞离后颤动的印尼印尼9.09.0地震波及南亚地震波及南亚海啸预警海啸预警第第5 5章章 机械振动检测机械振动检测 印尼9.0地震波及南亚海啸预警第5章 机械振动检测 振动压路机振动压路机振动筛振动筛振动破碎机振动破碎机超声波影像图超声波影像图概率筛概率筛测量机器振动测量机器振动第第5 5章章 机械振动检测机械振动检测 振动压路机振动筛振动破碎机超声波影像图概率筛测量机器振动第5名称名称 波波 形形 频频 谱谱 名称名称 波波 形形 频频 谱谱各种振动的频谱图各种振动的频谱图5.1.1 5.1.1 机械振动的初步认识机械振动的初步认识名称 波 形 频 谱 名称 5.1.1 5.1.1 机械振动的初步认识机械振动的初步认识 物体在跟位移大小成正物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动叫做简谐的力作用下的振动叫做简谐振动。振动。简谐振动是最简单、简谐振动是最简单、最基本的运动。对于一个线最基本的运动。对于一个线性振动系统来说，振动信号性振动系统来说，振动信号可用谱分析技术化作许多谐可用谱分析技术化作许多谐振动的叠加。振动的叠加。振动微分方程为振动微分方程为:5.1.1 机械振动的初步认识简谐振动 物体5.1.1 5.1.1 机械振动的初步认识机械振动的初步认识构成机械振动的要素构成机械振动的要素惯性就是能使系统当前运动持续下去的性质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恢复性就是能使系统位置恢复到平衡状态的性质。通常由恢复力产生。质。通常由恢复力产生。恢复力恢复力是影响振动的是影响振动的最主要的因素。我们把振动物体离开平衡位置最主要的因素。我们把振动物体离开平衡位置所受到的指向平衡位置的力叫做恢复力所受到的指向平衡位置的力叫做恢复力阻尼就是能使系统能量消耗掉的性质阻尼就是能使系统能量消耗掉的性质 5.1.1 机械振动的初步认识?构成机械振动的要素惯 性 5.1.1 5.1.1 机械振动的初步认识机械振动的初步认识xokm位位 移移速速 度度加速度加速度vtxa5.1.1 机械振动的初步认识无阻尼简谐振动xokm位 5.1.2 5.1.2 机械振动检测方法机械振动检测方法 对振动进行测量，有时只需测出被测对象某些点的对振动进行测量，有时只需测出被测对象某些点的位移或速度、加速度和振动频率位移或速度、加速度和振动频率。有时则需要对所测。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，进而确定对象的等，进而确定对象的固有频率、阻尼比、刚度、振型固有频率、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。振源，并为采取有效对策提供依据。海啸预警海啸预警5.1.2 机械振动检测方法 对振动进行测量5.1.2 5.1.2 机械振动检测方法机械振动检测方法5.1.2 机械振动检测方法5.1.2 5.1.2 机械振动检测方法机械振动检测方法光杠杆法光杠杆法5.1.2 机械振动检测方法光杠杆法5.1.2 5.1.2 机械振动检测方法机械振动检测方法在大多数的情况下，机械振动是有害的。振动常常破坏机械的正常工5.1.2 5.1.2 机械振动检测方法机械振动检测方法振动测量系统的一般组成框图振动测量系统的一般组成框图激激 振振系系 统统测振传感器测振传感器中间变换中间变换电路电路功功 放放振动分析仪器振动分析仪器显示显示记录记录反馈反馈控制控制干扰干扰信号信号发生器发生器5.1.2 机械振动检测方法振动测量系统的一般组成框图激5.2 5.2 单自由度受迫振动单自由度受迫振动5.2 单自由度受迫振动系统仅受到初始条件(初始位移、初5.2.1 5.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动作用在系统质量块上的力引起的受迫振动假定：假定：c为粘性阻尼系数，为粘性阻尼系数，k为弹性刚度，为弹性刚度，激振力激振力f(t)为为系统的输入，振动位移系统的输入，振动位移z为为系统的输出。系统的输出。该单自由度该单自由度系统的受迫振动的运动方系统的受迫振动的运动方程式为：程式为：5.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动假定：c为该系统的频率响应函数、幅频特性和相频特性分别为：该系统的频率响应函数、幅频特性和相频特性分别为：其中：其中：固有频率固有频率：5.2.1 5.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动作用在系统质量块上的力引起的受迫振动阻尼比：阻尼比：该系统的频率响应函数、幅频特性和相频特性分别为：其中：固有频5.2.1 5.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动作用在系统质量块上的力引起的受迫振动质量块上的力引质量块上的力引起的受迫振动的起的受迫振动的幅频和相频特性幅频和相频特性曲线曲线 在激振力频率远小于固有频率时，输出位移随激振频率的在激振力频率远小于固有频率时，输出位移随激振频率的变化只有微小变化，几乎和变化只有微小变化，几乎和“静态静态”激振力所引起的位移激振力所引起的位移一样；当激振频率远大于固有频率时，输出位移接近零，一样；当激振频率远大于固有频率时，输出位移接近零，质量块近于静止。质量块近于静止。5.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动质量块上的；5.2.2 5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动由系统基础运动引起的受迫振动由系统基础运动引由系统基础运动引起的受迫振动起的受迫振动；5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动由系统基础运动引5.2.2 5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动由系统基础运动引起的受迫振动设基础的绝对位移设基础的绝对位移Z1，质量块质量块m的绝对位移为的绝对位移为Z0，分析如图自由体上，分析如图自由体上所受的力可得所受的力可得:如果考察质量块如果考察质量块m m对基础的相对运动，对基础的相对运动，则可改写成则可改写成 ：5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动设基础的绝对位移Z5.2.2 5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动由系统基础运动引起的受迫振动设载体的运动为简谐运动：设载体的运动为简谐运动：上式变为上式变为:考虑如下几种情形：考虑如下几种情形：5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动设载体的运动为简谐5.2.2 5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动由系统基础运动引起的受迫振动位移计应工作在过谐振区，位移计应工作在过谐振区，其固有频率越低越好。当阻其固有频率越低越好。当阻尼比取值在尼比取值在0.60.60.80.8范围内范围内时，幅频特性曲线有最宽广时，幅频特性曲线有最宽广而平坦的曲线段，此时，相而平坦的曲线段，此时，相频特性曲线在很宽的范围内频特性曲线在很宽的范围内也几乎是直线。也几乎是直线。5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动位移输入位移计应工5.2.2 5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动由系统基础运动引起的受迫振动速度计应工作在谐振区附近，速度计应工作在谐振区附近，在选用速度计测量振动速度在选用速度计测量振动速度的响应时，往往使其在很大的响应时，往往使其在很大的过阻尼状态下工作。的过阻尼状态下工作。5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动速度输入速度计应工5.2.2 5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动由系统基础运动引起的受迫振动加速度计应工作在亚谐振区，加速度计应工作在亚谐振区，其固有频率越高越好。当阻其固有频率越高越好。当阻尼比取值在尼比取值在0.60.60.80.8范围内范围内时，幅频特性曲线有最宽广时，幅频特性曲线有最宽广而平坦的曲线段，此时，相而平坦的曲线段，此时，相频特性曲线在很宽的范围内频特性曲线在很宽的范围内也几乎是直线也几乎是直线5.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动加速度输入加速度计5.3 5.3 测振常用的传感器简介测振常用的传感器简介测振传感器选择应注意下列几个问题测振传感器选择应注意下列几个问题直接测量参数的选择。应力图使直接测量参数的选择。应力图使最重要的参数以最直接、最合理最重要的参数以最直接、最合理的方式测得；如考察惯性力可能的方式测得；如考察惯性力可能导致的破坏或故障时，宜作加速导致的破坏或故障时，宜作加速度测量，考察振动环境时，宜作度测量，考察振动环境时，宜作振动速度测量，要监测机间的位振动速度测量，要监测机间的位置变化时，宜选用位移的测量。置变化时，宜选用位移的测量。5.3 测振常用的传感器简介测振传感器选择应注意下列几个问机械振动检测ppt课件晶体片晶体片晶体片晶体片质量块质量块预紧环预紧环出线口出线口底座底座出线口出线口预压簧片预压簧片三角柱三角柱5.3 5.3 测振常用的传感器简介测振常用的传感器简介晶体片晶体片质量块预紧环出线口底座出线口预压簧片三角柱5.压电式加速度传感器的安装方法及幅频特性曲线压电式加速度传感器的安装方法及幅频特性曲线5.3 5.3 测振常用的传感器简介测振常用的传感器简介压电式加速度传感器的安装方法及幅频特性曲线5.3 测振常用5.3 5.3 测振常用的传感器简介测振常用的传感器简介5.3 测振常用的传感器简介压电式加压电式加速度计速度计运算放大运算放大器器LCD单片机单片机A/D转换转换器器供电供电DC-DC升压升压干电池干电池试件试件手柄手柄锤头锤头一种便携式脉冲激励力锤一种便携式脉冲激励力锤5.3 5.3 测振常用的传感器简介测振常用的传感器简介压电式加速度计运算放大器LCD单片机A/D转换器供电DC-D机械振动检测ppt课件机械振动检测ppt课件电容式电容式MEMSMEMS加速度计加速度计2.11 MEMS2.11 MEMS传感器传感器电容式MEMS加速度计2.11 MEMS传感器微机械陀螺仪（微机械陀螺仪（MEMS GyroscopeMEMS Gyroscope）利用科里奥利力利用科里奥利力（旋转物体在有径向运动时所受到的切向力）测量运（旋转物体在有径向运动时所受到的切向力）测量运动物体的角速率。动物体的角速率。2.11 MEMS2.11 MEMS传感器传感器微机械陀螺仪（MEMS Gyroscope）利用科里奥利力（ADIS16360/ADIS16365 iSensor ADIS16360/ADIS16365 iSensor 器件均为完整的器件均为完整的惯性系统，内置一个三轴陀螺仪和一个三轴加速度惯性系统，内置一个三轴陀螺仪和一个三轴加速度计。各传感器器件均集业界领先的计。各传感器器件均集业界领先的iMEMS iMEMS 技术与技术与优化动态性能的信号调理功能于一体。优化动态性能的信号调理功能于一体。ADIS16365/PCBZ是一款是一款“分线板分线板”产品，提供产品，提供1个个ADIS16365BMLZ和和1个接口个接口PCB，可简化系统设计和评估早期阶段的，可简化系统设计和评估早期阶段的“原型制作原型制作”过程。过程。ADIS16360/ADIS16365 iSensor 器机械振动检测ppt课件机械振动检测ppt课件The End五、振动信号采集系统 控制台示意图 五、振动信号采集系统 控制台示意图 六、频响检测分析1、频响分析的系统构成 频响分析系统的硬件包括压电式加速度传感器、JZ-2A标准振动平台、PT-52073信号发生器、GF-10功率放大器，电荷放大器、多通道高速采集卡，软件部分包括信号采集程序和信号处理程序。通过标准信号发生器输出正弦信号，通过功率放大器放大，推动振动台振动，即振动台按照给定的标准频率、加速度值进行振动，振动信号通过压电式加速度传感器检测送至电荷放大器，将电荷量转换成模拟电压量，然后通过多通道高速采集卡将模拟信号转换为数字信号传输给计算机，最后通过计算机采集与处理程序实现信号的处理与显示，完成对压电式加速度传感器的频率响应分析。检测系统如图所示。六、频响检测分析1、频响分析的系统构成六、频响检测分析 （2）对传感器釆用不同螺钉的安装方式的频率响应进行检测分析。图3为PCB357B21-31904传感器的频率响应曲线。其中1号频率响应曲线为PCB传感器采用出厂配置螈钉安装连接方式，2号频率响应曲线为PCB传感器未采用出厂配置螺钉安装连接方式。六、频响检测分析 （2）对传感器釆用不同螺钉的安装方式