振動測試方法振動測試方法第1頁振動基本概念振動現(xiàn)象無所不在，是工程技術(shù)和我們?nèi)粘Ｉ钪幸粋€常見物理現(xiàn)象。包括振動工程應(yīng)用分為消除振動和應(yīng)用振動進(jìn)行工作兩種。多數(shù)情況下，振動是有害。振動影響機(jī)器設(shè)備工作性能和壽命，產(chǎn)生損害機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)和建筑物動載荷，并能直接地或經(jīng)過產(chǎn)生噪聲間接地危害人類健康。所以，除一些利用振動原理工作機(jī)器設(shè)備（如：扎實機(jī)、搗固機(jī)、清洗機(jī)等）外，一切都必須力爭將振動量級控制在允許范圍之內(nèi)。即使對那些利用振動原理工作機(jī)器設(shè)備，也必須采取適當(dāng)辦法，將其振動影響盡可能控制在有限空間范圍內(nèi)，以免危害人類和其它結(jié)構(gòu)。從力學(xué)角度來看，振動能夠定義為：物體圍繞某一固定位置往返擺動并隨時間改變一個運動。比如，當(dāng)我們乘坐在運行中汽車或火車上，就會感覺到振動；工廠中機(jī)器、家中家用電器（如洗衣機(jī)、脫排油煙機(jī)等）工作時也會產(chǎn)生振動，并使我們聽到嗡嗡聲音。振動測試方法第2頁引發(fā)機(jī)械振動原因有很多，概括起來主要有：（1）轉(zhuǎn)動部件不平衡（8）電磁力（2）軸承聯(lián)軸器和安裝不對中（9）空氣動力（3）軸彎曲（10）水動力（4）輪磨損、偏心或損壞（11）松動（5）傳動帶或傳動鏈損壞（12）摩擦（6）軸承損壞（13）油膜渦動和油膜振蕩（7）扭矩改變?nèi)魏握耖_工程問題都能夠用圖5.2來概括說明。這里輸入是指作用在系統(tǒng)上激勵或干擾，輸出也稱為響應(yīng)。對于機(jī)械振動而言，激勵大多為力，而慣用響應(yīng)物理量普通分為位移、速度和加速度。振動測試方法第3頁特征--振幅、周期、頻率、相位1、振幅（A）距離平衡位置最大響應(yīng)值稱為振幅A。依據(jù)測量形式不一樣，分為位移幅值、速度幅值和加速度幅值。在實際測量時，平衡位置坐標(biāo)往往不易確定，所以也使用響應(yīng)正負(fù)最大峰值差量值作為振幅，稱為峰－峰值（P－P）。當(dāng)振幅為位移時，單位慣用微米（μm）或密耳（mil）表示，對于速度則用毫米／秒（mm/s）或英寸／秒（ips）表示，對于加速度普通用g表示。2、周期（T）周期振動中一個循環(huán)所需時間稱為周期T。3、頻率（f）單位時間內(nèi)振動循環(huán)次數(shù)稱為頻率f。頻率與周期是倒數(shù)關(guān)系，即

頻率單位是次／秒，也稱為赫茲，協(xié)作Hz，有時也使用cpm。4、相位（φ）相位表示在給定時刻振動部件被測點相對于某一固定參考點或其它振動部件位置。在實際應(yīng)用中，相位主要用于比較不一樣振動運動之間關(guān)系，或確定一個部件相對于另一個部件振動情況。振動測試方法第4頁振動測試力學(xué)原理如圖5.7和圖5.10所表示單自由度振動系統(tǒng)，是從復(fù)雜振動系統(tǒng)中抽象出來一個簡單力學(xué)模型。該系統(tǒng)全部質(zhì)量m〔kg〕集中在一點，并由一個剛度為k〔N/m〕彈簧和一個粘性阻尼系統(tǒng)為c〔N/ms－1〕阻尼器支撐。討論中假設(shè)系統(tǒng)呈線性，系數(shù)m、k和c不隨時間改變。機(jī)械系統(tǒng)在外力作用下運動稱為該系統(tǒng)對此作用力響應(yīng)，此作用力稱為激勵力。振動測試方法第5頁傳感器傳感器是能夠感受物體運動并將物體運動轉(zhuǎn)換為模擬電信號一個靈敏換能元件。傳感器種類很多，而且有不一樣分類方法，按坐標(biāo)系不一樣可分為絕對式與相對式傳感器；按工作方式不一樣可分為接觸式和非接觸式傳感器；按工作原理不一樣可分為慣性式和參數(shù)式傳感器。按測量參數(shù)不一樣又可分為位移、速度和加速度傳感器。這里我們僅簡單討論機(jī)械振動測量中慣用慣性式（磁電式）速度傳感器、壓電式加速度傳感器和電渦流位移傳感器。速度傳感器以振動體振動速度為測量目標(biāo)傳感器稱為速度傳感器。速度傳感器為接觸式傳感器，適合用于測量殼體和軸絕對振動等。慣用速度傳感器為（含有彈簧－質(zhì)量系統(tǒng)）磁電式傳感器，它測量信號是被測振動物體相對于大地或慣性空間絕對振動。所以稱之為慣性式速度傳感器或地震式傳感器。振動測試方法第6頁（5.19電渦流作用原理圖）（5.20電渦流傳感器結(jié)構(gòu)圖）（5.21電渦流傳感器系統(tǒng)）（5.22穩(wěn)頻調(diào)幅檢波式線路原理圖）振動測試方法第7頁振動參數(shù)測量1.測量系統(tǒng)組成機(jī)械設(shè)備振動測量系統(tǒng)框圖如圖5.25所表示。這么測量系統(tǒng)普通由兩大部分組成。一部分為傳感器測量系統(tǒng)，它包含各種振動傳感器、溫度、壓力傳感器及其相關(guān)測量部分，其作用是拾取表征機(jī)器狀態(tài)各種信號或參數(shù)，并使之變成標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流信號；另一部分即為測量數(shù)據(jù)顯示、處理及分析系統(tǒng)，其作用是將取得信號顯示出來，同時還可利用計算機(jī)進(jìn)行深入處理、分析。振動測試方法第8頁傳感器選擇（1）根據(jù)所測量的參數(shù)要求進(jìn)行選擇。若需要測量振動位移則應(yīng)選擇電渦流傳感器；若需測量振動速度或烈度值則可選擇速度傳感器；若需測量振動加速度值則應(yīng)當(dāng)選擇加速度傳感器。（2）根據(jù)測量要求的頻率范圍進(jìn)行選擇。對于一般（旋轉(zhuǎn)機(jī)械）機(jī)械設(shè)備的振動測量來說，上述三種傳感器均符合要求。但是當(dāng)測量頻率高于1000Hz時，應(yīng)考慮選用加速度傳感器或電渦流傳感器。（3）根據(jù)安裝條件進(jìn)行選擇。總體上講，加速度傳感器體積小，便于安裝拆卸，適合于多種不同的場合。有的機(jī)器在安裝電渦流傳感器有困難時，就應(yīng)考慮使用速度傳感器或加速度傳感器。如航空發(fā)動機(jī)幾乎全部使用加速度傳感器，便攜式測振儀或數(shù)據(jù)采集器也主要配置速度傳感器和加速度傳感器。振動測試方法第9頁振動幅值測量（1）測量通頻帶幅值，即總值（Overall），一般早期的測振儀和振動檢測儀表就屬于這一類（2）測量基波頻率的幅值，主要采用中心頻率可調(diào)的帶通濾波器，一般手動或自動掃描式頻譜分析儀就屬于這一類。（3）跟蹤測量基波，或某一高次諧波頻率的幅值，一般動平衡電測系統(tǒng)就是這一類，主要采用自動跟蹤帶通濾波器。（4）利用FFT等方法求出幅值譜，從而可得到基頻及各階諧波的振幅。振動幅值是普通振動測量中最感興趣測試內(nèi)容，它普通包含圖5.26所表示四種情況：振動測試方法第10頁圖5.27是利用電渦流傳感器測量轉(zhuǎn)子徑向相對振動示意圖，通常以圓軸轉(zhuǎn)動表面在某二分之一徑方向振動作為軸心在該方向振動。其中（a）表示用電渦流傳感器測得轉(zhuǎn)軸振動信號（電壓），該信號由交流分量和直流分量兩部分組成。交流分量表示傳感器探頭與轉(zhuǎn)軸表面動態(tài)電壓信號，直流分量則代表了平均間隙電壓，由此可確定軸心在軸承中平均位置。當(dāng)轉(zhuǎn)軸存在偏心，即被測軸段與軸頸不一樣心時，也能夠利用電渦流傳感器在轉(zhuǎn)軸低速旋轉(zhuǎn)時測得其偏心大小。轉(zhuǎn)子徑向相對振動測量振動測試方法第11頁利用電渦流傳感器測量軸心軌跡對分析轉(zhuǎn)軸工作狀態(tài)是十分有用，是振動測量中一個十分主要內(nèi)容。軸心軌跡是指機(jī)組在一定轉(zhuǎn)速下軸心相對于軸承座在軸線垂直平面內(nèi)運動軌跡。圖5.28為軸心軌跡測試圖，普通多采取傳感器與水平成45°角安裝方式。軸心軌跡測量振動測試方法第12頁相位測量相位包含相對相位和絕對相位。相對相位是以角度來表示從一個信號波形某一點到另一個信號最近對應(yīng)點之間關(guān)系。如圖5.30（a）所表示。絕對相位則是指從鍵相器信號觸發(fā)到振動信號第一個正峰值之間角度，如圖5.30（b）所表示。圖5.31為測量絕對相位角示意圖。可見參考信號是由軸上凹槽經(jīng)過傳感器探頭時形成脈沖，該脈沖頻率與轉(zhuǎn)軸頻率同時。在這里傳感器能夠是電渦流稱奇，也能夠是光電探頭或磁電探頭等。振動測試方法第13頁轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速是指旋轉(zhuǎn)體每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）。通常轉(zhuǎn)速測量原始信號