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1、华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试第4章机械振动检测第4章机械振动检测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动的小鸟飞离后颤动的树枝树枝被手拨动的被手拨动的弹簧片弹簧片华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.1 机械振动的初步认识4.1.1 机械振动的初步认识机械振动的产生机械振动的产生系统在持续的外作用力激励下而引起。系统在持续的外作用力激励下而引起。强迫振动强迫振动（受迫振动）。所施加的激励力称为策动力。（受迫振动）。所施加的激励力称为策动力。系统仅受到初始条件(初始
2、位移、初始速度)的激系统仅受到初始条件(初始位移、初始速度)的激励而引起自由振动。励而引起自由振动。自由振动自由振动反映了系统内部结反映了系统内部结构的所有信息，是研究强迫振动的基础构的所有信息，是研究强迫振动的基础华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.1 机械振动的初步认识4.1.1 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惯 性 M惯 性 M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
3、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恢复性K恢复性K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阻 尼 C阻 尼 C华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.1 机械振动的初步认识4.1.1 机械振动的初步认识xofF,弹xv简谐振动简谐振动物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动叫做简谐振动。物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动叫做简谐振动。简谐振动是最简单
4、、最基本的运动。对于一个线性振动系统来说，振动信号可用谱分析技术化作许多谐振动的叠加。简谐振动是最简单、最基本的运动。对于一个线性振动系统来说，振动信号可用谱分析技术化作许多谐振动的叠加。振动微分方程为:振动微分方程为:022=+xmkdtdxmdtxd=m2mk=0华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.1 机械振动的初步认识4.1.1 机械振动的初步认识0大阻尼0阻尼小阻尼pAotx过阻尼过阻尼临界阻尼临界阻尼欠阻尼欠阻尼华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.1 机械振动的初步认识4.1.1 机械振动的初步认识xokm无阻尼
5、简谐振动无阻尼简谐振动)tcos(Ax +=位 移位 移22cos()cos()dvaAtAtdt=+=+sin()cos()2dxvAtAtdt=+=+速 度速 度加速度加速度24681 01 21 4-1-0.50.51vt xa华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.2 机械振动信号的分类4.1.2 机械振动信号的分类机械振动机械振动非周期非周期随机随机确定性确定性周期周期非平稳非平稳平稳平稳简谐振动简谐振动复杂周期振动复杂周期振动准周期振动准周期振动瞬态和冲击瞬态和冲击各态历经的各态历经的非各态历经非各态历经华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振
6、动测试机械振动测试4.1.3 机械振动检测的意义4.1.3 机械振动检测的意义印尼9.0地震波及南亚印尼9.0地震波及南亚海啸预警海啸预警华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.3 机械振动检测的意义4.1.3 机械振动检测的意义振动压路机振动压路机概率筛概率筛测量机器振动测量机器振动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华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.3 机械振动检测的意义4.1.3 机械振动检测的意义在大多数的情况下，机械振动是有害的。振动常常破坏机械的正常工作，振动的动载荷使机械加快失效，降低机械设
7、备的使用寿命甚至导致损坏造成事故。振动也有可以被利用的一方面，如运输、夯实、捣固、清洗、脱水、时效等。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。振动也有可以被利用的一方面，如运输、夯实、捣固、清洗、脱水、时效等。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；此类振动的目的是研究设备或结构的力学动态特性。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；此类振动的目的是研究设备或结构的力学动态特性。现场测量设备和结构所存在的振动特性现场测量设备和结构所存在的振动特性信号的时域分析和频域分
8、析信号的时域分析和频域分析华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.4 机械振动检测方法4.1.4 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。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提供依据。等振动参数
9、。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提供依据。海啸预警海啸预警华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.4 机械振动检测方法4.1.4 机械振动检测方法名称名称原理原理优缺点及应用优缺点及应用电测法电测法将被测对象的振动量转换成电量，然后用电量测试仪器进行测量将被测对象的振动量转换成电量，然后用电量测试仪器进行测量灵敏度高，频率范围及动态、线性范围宽，便于分析和遥测，但易受电磁场干扰。是目前最广泛采用的方法灵敏度高，频率范围及动态、线性范围宽，便于分析和遥测，但易受电磁场干扰。是目前最广泛采用的方法机械法机械法利用杠杆原理将振动量放大后直接
10、记录下来利用杠杆原理将振动量放大后直接记录下来抗干扰能力强，频率范围及动态、线性范围窄、测试时会给工件加上一定的负荷，影响测试结果，用于低频大振幅振动及扭振的测量抗干扰能力强，频率范围及动态、线性范围窄、测试时会给工件加上一定的负荷，影响测试结果，用于低频大振幅振动及扭振的测量光学法光学法利用光杠杆原理、读数显微镜、光波干涉原理，激光多普勒效应等进行测量利用光杠杆原理、读数显微镜、光波干涉原理，激光多普勒效应等进行测量不受电磁场干扰，测量精度高，适于对质量小及不易安装传感器的试件作非接触测量。在精密测量和传感器、测振仪标定中用得较多不受电磁场干扰，测量精度高，适于对质量小及不易安装传感器的试件
11、作非接触测量。在精密测量和传感器、测振仪标定中用得较多华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.4 机械振动检测方法4.1.4 机械振动检测方法光杠杆法光杠杆法光杠杆望远镜(光标灯)竖尺SS0S1d2d1L华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.4 机械振动检测方法4.1.4 机械振动检测方法机械式振动扫描记录仪机械式振动扫描记录仪激光测振仪激光测振仪便携式智能振动测量仪便携式智能振动测量仪电动振动台电动振动台测量机器振动测量机器振动华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.1.4 机械振动检测方法4.1.
12、4 机械振动检测方法激振激振系统系统测振传感器测振传感器中间变换电路中间变换电路功放功放振动分析仪器振动分析仪器显示记录显示记录反馈控制干扰反馈控制干扰信号发生器信号发生器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华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.2 单自由度受迫振动4.2 单自由度受迫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称为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称为自由振动自由振动，系统在持续的外作用力激励下的振动称为，系统在持续的外作用力激励下的振动称为受迫振动受迫振动。在简化模型中，振动体的位置或形
13、状只需用一个独立坐标来描述的系统称为单自由度系统。在简化模型中，振动体的位置或形状只需用一个独立坐标来描述的系统称为单自由度系统。kcy(t)x(t)m测试工作中的许多工程问题，往往可以用测试工作中的许多工程问题，往往可以用弹簧-阻尼器-质量块弹簧-阻尼器-质量块构成的单自由度模型来描述。但是在不同的场合下所处理的输入、输出量往往是不同的，从而其频率响应函数及幅频、相频特性也不同构成的单自由度模型来描述。但是在不同的场合下所处理的输入、输出量往往是不同的，从而其频率响应函数及幅频、相频特性也不同华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.2 单自由度受迫振动4.2 单自
14、由度受迫振动 所有单自由度振动系统均具有两个储能元件：质量和弹簧，质量存储势能，而弹簧储存动能，因此由他们及阻尼器组成的系统是一个二阶系统。所有单自由度振动系统均具有两个储能元件：质量和弹簧，质量存储势能，而弹簧储存动能，因此由他们及阻尼器组成的系统是一个二阶系统。传递函数的分母由系统的结构参数所确定，亦即由m,k,c所确定传递函数的分母由系统的结构参数所确定，亦即由m,k,c所确定，故系统的各阶固有频率及阻尼率完全由系统结构所决定，故系统的各阶固有频率及阻尼率完全由系统结构所决定，不同的激励（输入）、不同的测点以及所观测的变量（输出）仅影响函数的分子不同的激励（输入）、不同的测点以及所观测的
15、变量（输出）仅影响函数的分子，从而系统的传输特性呈现不同的形式。这一结论不仅适用于单自由度系统，同样也适用于复杂结构的多自由度振动系统。，从而系统的传输特性呈现不同的形式。这一结论不仅适用于单自由度系统，同样也适用于复杂结构的多自由度振动系统。华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动4.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动)t(f22dtzdmkzdtdzczf(t)kcm假定：c为粘性阻尼系数，k为弹性刚度，假定：c为粘性阻尼系数，k为弹性刚度，激振力f(t)为系统的输入，振动位移z为系统的输出。激振力f(t)为
16、系统的输入，振动位移z为系统的输出。该单自由度系统的受迫振动的运动方程式为：该单自由度系统的受迫振动的运动方程式为：)(22tfkzdtdzcdtzdm=+华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动4.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动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：nnjkjH211)(2+=212)(=nnjarctg2222411)(+=nnkA其中：其中：固有频率固有频率：mkn=kmc 2/=阻尼比：阻尼比：华南农业大学工程学院华南农业大学工
17、程学院机械振动测试机械振动测试4.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动4.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动质量块上的力引起的受迫振动的幅频和相频特性曲线质量块上的力引起的受迫振动的幅频和相频特性曲线当时，；当时，当时，；当时，n0)(A1)(A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“静态静态”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，质量块近于静止。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，质量块近于静止。华南农业
18、大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动4.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动幅频特性曲线上幅值最大处的频率称幅频特性曲线上幅值最大处的频率称谐振频率谐振频率。其瞬态响应是以某圆频率作衰减振荡的，该圆频率称为装置的。其瞬态响应是以某圆频率作衰减振荡的，该圆频率称为装置的有阻尼固有频率有阻尼固有频率，记作，记作21nd在附近，系统幅频特性受阻尼比影响极大，发生共振现象：此时：且不因阻尼比之不同而改变。在附近，系统幅频特性受阻尼比影响极大，发生共振现象：此时：且不因阻尼比之不同而改变。21)(=A=90)(n=华南农业大学工
19、程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动4.2.1 作用在系统质量块上的力引起的受迫振动?当输出为振动位移时，通常把幅频曲线上幅值比最大处的频率称为当输出为振动位移时，通常把幅频曲线上幅值比最大处的频率称为位移共振频率位移共振频率；?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)速度共振频率。(速度共振频率始终和固有频率相等)；?从相频曲线上可看到,不管系统的阻尼比是多少,在(/n)=1时位移始终落后于激振力90度,
20、这被称为从相频曲线上可看到,不管系统的阻尼比是多少,在(/n)=1时位移始终落后于激振力90度,这被称为相位共振相位共振。华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动4.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动202dtzdmk)zz(10)zz(c10dtd0Z)t(Z1kcm设基础的绝对位移Z1，质量块m的绝对位移为Z0，分析如图自由体上所受的力可得:设基础的绝对位移Z1，质量块m的绝对位移为Z0，分析如图自由体上所受的力可得:0)()(1010202=+zzkzzdtdcdtzdm1001zzz=如果考察质量块m对基础的相对运动，则
21、可改写成：如果考察质量块m对基础的相对运动，则可改写成：21201012012dtzdmkzdtdzcdtzdm=+华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动4.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动,sin)(11tztzm=tzmkzdtdzcdtzdmmsin1201012012=+上式变为:上式变为:设载体的运动为简谐运动：设载体的运动为简谐运动：考虑如下几种情形：考虑如下几种情形：输入输入手段手段输出输出位移计位移计速度计速度计加速度计加速度计载体振动位移载体振动位移载体振动速度载体振动速度载体振动加速度载体振动加速度振动振
22、动质量块相对位移质量块相对位移华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动4.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动位移输入位移输入2222101)/2()/(1)/(nnnmmdzzA+=2d)/(1)/(2arctgnn=位移计应工作在过谐振区，其固有频率越低越好。当阻尼比取值在0.60.8范围内时，幅频特性曲线有最宽广而平坦的曲线段，此时，相频特性曲线在很宽的范围内也几乎是直线。位移计应工作在过谐振区，其固有频率越低越好。当阻尼比取值在0.60.8范围内时，幅频特性曲线有最宽广而平坦的曲线段，此时，相频特性曲线在很宽的范围内也几乎
23、是直线。华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动4.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动速度输入速度输入221014)/(1+=nnnmmzzA&2)/(1)/(22+=nnVarctg速度计应工作在谐振区附近，在选用速度计测量振动速度的响应时，往往使其在很大的过阻尼状态下工作。速度计应工作在谐振区附近，在选用速度计测量振动速度的响应时，往往使其在很大的过阻尼状态下工作。华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动4.2.2 由系统基础运动引起的受迫振动加速度输入加速度输
24、入2222101)/2()/(1/1nnmmazzA+=&+=2)/(1/2nnaarctg加速度计应工作在亚谐振区，其固有频率越高越好。当阻尼比取值在0.60.8范围内时，幅频特性曲线有最宽广而平坦的曲线段，此时，相频特性曲线在很宽的范围内也几乎是直线加速度计应工作在亚谐振区，其固有频率越高越好。当阻尼比取值在0.60.8范围内时，幅频特性曲线有最宽广而平坦的曲线段，此时，相频特性曲线在很宽的范围内也几乎是直线华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.3 测振传感器4.3 测振传感器振动测量的一个主要目的就是通过对激励和响应信号的测试分析，找出系统的动态特性参数，包
25、括固有频率、固有振型、模态质量、模态刚度、模态阻尼比等。振动测量是结构模态分析和设备故障诊断的基础。振动测量的一个主要目的就是通过对激励和响应信号的测试分析，找出系统的动态特性参数，包括固有频率、固有振型、模态质量、模态刚度、模态阻尼比等。振动测量是结构模态分析和设备故障诊断的基础。振动载体振动载体系统激励系统激励系统响应系统响应拾振器拾振器华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.3 测振传感器4.3 测振传感器0Z)t(Z1kcm由系统基础运动引由系统基础运动引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起的受迫振动起的受迫振动输入输入手段手段输出输出
26、位移计位移计速度计速度计加速度计加速度计载体振动位移载体振动位移载体振动速度载体振动速度载体振动加速度载体振动加速度振动振动质量块相对位移质量块相对位移华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.3.1 惯性式拾振器4.3.1 惯性式拾振器；测振传感器（亦称测振传感器（亦称拾振器拾振器，振动测试仪器的拾振部分）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。按测振时拾振器是否与被测件接触可将拾振器分为接触式和非接触式两类；按所测的振动性质可将拾振器分为绝对式和相对式。，振动测试仪器的拾振部分）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
27、统的性能。按测振时拾振器是否与被测件接触可将拾振器分为接触式和非接触式两类；按所测的振动性质可将拾振器分为绝对式和相对式。华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.3.1 惯性式拾振器4.3.1 惯性式拾振器测振时，其壳体和被测物固接，壳体的振动视等于被测物的振动，也即是拾振器的输入。拾振器内的质量块对壳体的相对运动量作为力学模型的输出，经有关的机电转换元件转换成电量，成为拾振器的输出。测振时，其壳体和被测物固接，壳体的振动视等于被测物的振动，也即是拾振器的输入。拾振器内的质量块对壳体的相对运动量作为力学模型的输出，经有关的机电转换元件转换成电量，成为拾振器的输出。这
28、种拾振器实质上是遵循由基础运动所引起的受迫振动规律的。这种拾振器实质上是遵循由基础运动所引起的受迫振动规律的。ammmat+=ntnfmmmf+=拾振器安装前后，被测系统的振动特性将发生变化：拾振器安装前后，被测系统的振动特性将发生变化：华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.3.1 惯性式拾振器4.3.1 惯性式拾振器由载体运动引起的位移响应由载体运动引起的位移响应位移输入位移输入上限测量频率在理论上是无限上限测量频率在理论上是无限华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.3.1 惯性式拾振器4.3.1 惯性式拾振器由载体运动引起的速度响
29、应由载体运动引起的速度响应速度输入速度输入具有上下限测量频率范围具有上下限测量频率范围华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.3.1 惯性式拾振器4.3.1 惯性式拾振器由载体运动引起的加速度响应由载体运动引起的加速度响应加速度输入加速度输入零频特性，下限测量频率极低零频特性，下限测量频率极低华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.3.2 测振常用的传感器简介4.3.2 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；如考察惯性力可能导
30、致的破坏或故障时，宜作加速度测量，考察振动环境时，宜作振动速度测量，要监测机间的位置变化时，宜选用位移的测量。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，要监测机间的位置变化时，宜选用位移的测量。华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.3.2 测振常用的传感器简介4.3.2 测振常用的传感器简介 要综合考虑传感器的频率范围、量程、灵敏度等指标。对于惯性拾振器，要综合考虑传感器的频率范围、量程、灵敏度等指标。对于惯性拾振器，一般重量大的拾振器上限频率低、灵敏度
31、高；重量轻的拾振器上限频率高，灵敏度低；一般重量大的拾振器上限频率低、灵敏度高；重量轻的拾振器上限频率高，灵敏度低；要考虑具体使用的环境要求、价格、寿命、可靠性、维修、校准等。要考虑具体使用的环境要求、价格、寿命、可靠性、维修、校准等。华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.3.2 测振常用的传感器简介4.3.2 测振常用的传感器简介S为弹簧，为弹簧，M为质量块，为质量块，B是基座，是基座，P是压电元件，是压电元件，R是夹持环。是夹持环。压电加速度计压电加速度计内部通常有以高密度合金制成的惯性质量块，当壳体连同基座和被测对象一起振动时，惯性质量块相对于壳体或基座产生
32、一定的位移，由此位移产生的弹性力加于压电元件上，在压电元件的两个端面上就产生了极性相反的电荷。压电式传感器通常不用阻尼元件，且其元件的内部阻尼也很小(0.02)，系统可视为无阻尼。内部通常有以高密度合金制成的惯性质量块，当壳体连同基座和被测对象一起振动时，惯性质量块相对于壳体或基座产生一定的位移，由此位移产生的弹性力加于压电元件上，在压电元件的两个端面上就产生了极性相反的电荷。压电式传感器通常不用阻尼元件，且其元件的内部阻尼也很小(0.02)，系统可视为无阻尼。2222101)/2()/(1/1nnmmazzA+=&加速度相应的幅频特性为：加速度相应的幅频特性为：华南农业大学工程学院华南农业大
33、学工程学院机械振动测试机械振动测试4.3.2 测振常用的传感器简介4.3.2 测振常用的传感器简介)(1 222201nnmdtxdz=x为被测振动的位移时x为被测振动的位移时bsbsnmmmmkkMK+=)(212其中：其中：式中：k1为弹簧刚度，k2为压电元件的刚度；其中ms为惯性质量，mb为壳体质量。K为等效刚度，M为折算质量。式中：k1为弹簧刚度，k2为压电元件的刚度；其中ms为惯性质量，mb为壳体质量。K为等效刚度，M为折算质量。华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.3.2 测振常用的传感器简介4.3.2 测振常用的传感器简介)(1 22222012nn
34、mdtxdkzkF=作用在压电元件上的力F为：作用在压电元件上的力F为：压电元件表面产生的电荷为压电元件表面产生的电荷为)(1 222223333nndtxdkdFdQ=华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试传感器传感器工作原理工作原理压电式压电式振动时，使传感器中的压电元件受到惯性重块的惯性力作用而产生电荷。输出量与振动时，使传感器中的压电元件受到惯性重块的惯性力作用而产生电荷。输出量与振动加速度振动加速度成正比。成正比。电动式电动式振动时，使传感器中的可动线圈在磁场中振动，切割磁力线而感应出电动势输出量与振动时，使传感器中的可动线圈在磁场中振动，切割磁力线而感应出
35、电动势输出量与振动速度振动速度成正比成正比电磁式电磁式振动时，使传感器中在磁场里的静止线圈周围磁通量发变化而感应电动势。输出量与振动时，使传感器中在磁场里的静止线圈周围磁通量发变化而感应电动势。输出量与振动速度振动速度成正比。成正比。电阻式电阻式丝式：丝式：振动时，传感器中电阻丝长度变化而使电阻变化。振动时，传感器中电阻丝长度变化而使电阻变化。压阻式：压阻式：利用半导体或某些稀有金属受力变形时电阻率改变的特性。与利用半导体或某些稀有金属受力变形时电阻率改变的特性。与振动位移振动位移成正比。成正比。电容式电容式相对式相对式由振动体与传感器作为电容的两极，两极的间隙或相对有效面积产生变化而使电容变
36、化。由振动体与传感器作为电容的两极，两极的间隙或相对有效面积产生变化而使电容变化。惯性式惯性式由惯性重块和传感器基座组成电容的两极。输出量与由惯性重块和传感器基座组成电容的两极。输出量与位移成正比位移成正比电感式电感式涡流式：涡流式：由振动体中感应的涡流变化使传感器的电感量变化。输出量与由振动体中感应的涡流变化使传感器的电感量变化。输出量与位移成正比；变磁阻：位移成正比；变磁阻：振动时，传感器中电感线圈与铁心间磁隙（磁阻）变化而使电感变化振动时，传感器中电感线圈与铁心间磁隙（磁阻）变化而使电感变化华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.4 应用实例4.4 应用实例晶
37、体片晶体片晶体片晶体片质量块预紧环质量块预紧环出线口出线口底座底座出线口预压簧片三角柱出线口预压簧片三角柱华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.4 应用实例4.4 应用实例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华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.4 应用实例4.4 应用实例华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试4.4 应用实例4.4 应用实例华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试磁带记录仪频谱分析仪打印机存储设备绘图仪测量电路基频检测仪记录仪数据采集和分析系统?汽轮机?齿轮增速箱?压缩机?涡流传感器?速度传感器?加速度传感器?键相传感器旋转机械振动测量框图旋转机械振动测量框图华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试华南农业大学工程学院华南农业大学工程学院机械振动测试机械振动测试支撑系统地基喷管攻角机构模型光学系统隔振段支撑杆试验段风洞地基