传感器测试基础第七章 振动测试

=0.25 =0.50 =1.00
2
3
-180° 0
1
w / wn
2
3
幅频曲线
相频曲线
测试技术基础 在幅频曲线上幅值最大处的频率称 为位移共振频率
第七章 振动测试
6 5 4
=0.10 =0.15 =0.25 =0.50 =1.00
A(w)
wr wn 1 2
c dz dt
f(t)
f(t)
d 2z m 2 dt
拉氏变换 传递函数为
力作用在质量块上的单自由度系统
ms2z(s)+csz(s)+kz(s)=f(s)
H (s) z ( s) 1 2 f ( s) m s cs k
测试技术基础
H (s) z ( s) 1 2 f ( s) m s cs k
2


2 (w / wn ) (w ) arctg 1 (w / wn ) 2
测试技术基础
第七章 振动测试
(w / wn ) 2 1 A(w ) 2 2 k 1 (w / wn ) 4 2 (w / wn ) 2


(w ) arctg
5 4 3 2 1 0
2
3 2 1 0 1
随着的阻尼的增加，共振峰向 原点移动； 当无阻尼时，位移共振频率wr即 为固有频率wn
w / wn
2
3
幅频曲线
当系统的阻尼很小时，位移共振 频率wr接近系统的固有频率wn，可 用作为的估计值。
测试技术基础
第七章 振动测试
不管系统的阻尼率为多少，在w /wr =1时位移始终落后于激 振力90º ，此现象称为相位共振。 利用相频特性来确定固有频率比较准确
就是能使系统能量消耗掉的性质。三个基本要素通常
分别由物理参数质量M、刚度K和阻尼C表征。
测试技术基础
第七章 振动测试
产生的物理原因
机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不 均匀、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，产生各 种振动。
振动研究所涉及的问题
测量设备运行时的振动参量，了解被测对象的振动 状态，寻找振源；
对设备激振，测试其受迫振动，以求得被测对象的 动态性能，如固有频率、阻尼、机械阻抗等。
测试技术基础
第七章 振动测试
机械振动测量方法
按振动信号的转换方式分: 电测法 机械测量法 光测法
机械振动测试系统的一般组成框图
测试技术基础
第七章 振动测试
振动的分类
(1) 从产生振动的方式来分：
wn k / m 系统的固有频率

c 2 km
1 1 k 1 (w / wn ) 2 j 2 (w / wn )
系统的阻尼率
测试技术基础
A(w ) 1 1 2 2 k 1 (w / wn ) 4 2 (w / wn ) 2
第七章 振动测试


wn k / m
2 (w / wn ) 1 (w / wn ) 2
-180°
=0.10 =0.25 =0.50
=0.3 =0.5 =0.707
相频曲线
测试技术基础
第七章 振动测试
(2)由基础运动所引起的受迫振动
m
f(t)
m
f(t)
d 2z m 2 dt
c z(t)
kz
z0(t) k c z1(t)
单自由度系统的基础振动
k
c
dz dt
力作用在质量块上的单自由度系统
测试技术基础 设基础的绝对位移为Z1，质量m的绝对位移为 Z0，则系统的振动可用方程式表示为：
6 5 4
=0.05 =0.10 =0.15 =0.25 =0.50 =1.00
0
(w)
=0.05 =0.10 =0.15
A(w)
3 2 1 0 1
1
-90°
=0.25 =0.50 =1.00
w /wn
2
2
-180° 3 0
3
1
w /wn
2
3
幅频曲线
▲
自由振动：仅受初始条件(初始位移、初始速度) 激励 而引起的振动； 受迫振动：系统在持续外力激励下的振动。 自激振动：在没有外激励作用的情况下，由系统自身 激发所产生的一种振动
(2)从振动的规律来分
简谐振动 复合周期振动 瞬态振动 随机振动
(3)按系统自由度分
单自由度振动 多自由度振动Biblioteka Baidu连续弹性体振动
c 2 km
(w ) arctg
6 5 4
2 (w / wn ) 1 (w / wn ) 2
0
=0.05 =0.10 =0.15 =0.25 =0.50 =1.00
( w)
=0.05 =0.10 =0.15
A(w)
3 2 1 0 1
-90°
测试技术基础
第七章 振动测试
7.1 概述
小轿车的乘坐舒适性试验框图
测试技术基础
第七章 振动测试
机械振动定义
机械振动是物体在一定位置附近所作的周期性往复的
运动。
机械振动系统，就是指围绕其静平衡位置作来回往复
运动的机械系统，例如单摆。 构成机械振动系统的基本要素有惯性、恢复性和阻 尼。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质，阻尼
d 2 Z 01 dZ01 d 2 Z1 m c kZ01 m 2 2 dt dt dt
第七章 振动测试
m z0(t) k c z1(t)
单自由度系统的基础振动
拉氏变换并，令s=jw ，得系统的幅频 特性和相频特性
(w / wn ) 1 A(w ) 2 2 k 1 (w / wn ) 4 2 (w / wn ) 2
m z(t) k c
第七章 振动测试
f(t)
f(t)
d 2z m 2 dt
dz dt
令s=jw，则
z ( jw ) H ( jw ) f ( jw ) 1 mw 2 jcw k 1/ k m c m w 2 j 2w 1 k 2 km k
kz
c
力作用在质量块上的单自由度系统
测试技术基础
第七章 振动测试
7.2 振动的基本知识
(1)单自由度系统的受迫振动
质量m在外力的作用下的运动方程为
d 2z dz m 2 c kz f (t ) dt dt
c—粘性阻尼系数； k——弹簧刚度； ƒ(t)—系统的激振力，即系统的输入； z(t)—系统的输出。
m z(t) k c kz