第12章振动测量.ppt
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1、第十二章 振动测量 第 1 节 概述,振动是工程中极为常见的现象,尤其在热能动力机械工程中更是如此。有害的振动可能产生噪音,影响机器的正常工作,造成人体不适,甚至导致零部件损坏。为了进行振动分析和振动控制,需要准确测量机械振动。 振动对人体的危害 从物理和生理学角度看,人体是一个复杂的机械系统,包含若干线性和非线性“部件”,且机械性能很不稳定。人与人在身高、体重、骨骼、肌肉等方面差别很大,涉及心理作用时,情况更为复杂。 振动对人体的影响分为全身振动和局部振动。 全身振动人体直接位于振动体上所受的振动。 局部振动手持振动物体时引起的人体局部振动。 对人体最有害的振动振动频率是与人体某些器官固有频
2、率相吻合(共振)的频率。这些固有频率是: 人体:6 Hz 内脏器官:8 Hz 头部: 25 Hz 人体对全身振动的主观感觉,第 2 节 振动测量的基本原理,惯性式振动测量仪可简化为一单自由度阻尼振动系统,设: m惯性元件质量, k弹簧刚度, c阻尼系数 振动物体振动位移:,则:质量 m 的运动微分方程为:,考虑相对运动:,返回,返回1,返回2,相对运动的振幅 A* 与振动物体振动加速度的振幅成正比。可作加速度传感器。,讨论:,阻尼比=n/0的影响: 较小时,使1的/0的范围很小。 为增大仪器的适用范围,选择=0.65-0.70 要使/01,需固有频率0很大, 即 k 大,m 小。 压电加速度传
3、感器:电荷量q正比于A* 。 因0很大,q很小,故需用电荷放大器。,相对运动的振幅 A* 与振动物体速度的振幅成正比。可作速度传感器。但由于系统在共振区工作,不稳定,且比例系数与阻尼系数 c 有关,而 c 对温度、压力、环境等很敏感,因而在实用上有困难。,相对运动的振幅 A* 与振动物体位移的振幅成正比。可作位移传感器。此时质量 m 近似不动。 阻尼的影响: =0.60-0.70, /02.5 越小,达到一定准确度要求的/0越大。 要使/01,需固有频率0很小,即 k 小,m 大。,对于电测系统,振动测量与噪声测量类似,主要区别在于是将加速度传感器和前置放大器来代替电容传声器和传声器前置放大器
4、。,第 3 节 振动测量系统,振动特征参数有:振幅,振动速度,振动加速度,振动频率、相位,结构的振型、阻尼,激振力,动应力等等。 振动测量系统通常由传感器、信号处理和放大、记录、显示和数据处理设备组成。 振动测量系统有:机械测量、电测和光学测量系统。常用的是电测系统,它灵敏度高,频率范围和动态线性范围宽,便于分析与控制。 测量振动的传感器:位移、速度、加速度传感器。用得最多的是压电式加速度传感器。它具有体积小、重量轻、频响宽、稳定性好、耐高温、耐冲击、无需参考位置等优点。,第 4 节 典型测振仪和激振器简介,一、测振仪 分类:机械式,惯性式,电动式测振仪。常用电动式。 电动式测振仪(传感器)的
5、功用:将待测的振动参数(位移、速度、加速度等)转换为电量(电压、电流、电荷)或电参数(电阻、电容、电感)的变化。使所输出的电量或电参量与振动参数的瞬时值保持一定的比例关系。 电磁式测振仪速度传感器,结构:永久磁铁1:质量较大 线圈框架5:固定于外壳,质量很轻 片状弹簧2:刚度很小,连接磁铁与 外壳 感应电动势e:,式中:B线圈处磁感应强度 L线圈中的导线长度 dx*/dt线圈和磁铁间的相对速度,电磁式测振仪的特点: 直接测量振动速度,微分一次得加速度,积分一次得位移; 测量范围较窄(10500Hz); 测量灵敏度高,精度较好,受温湿度影响小,但受磁场影响大。,电感式测振仪位移传感器 结构原理
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