1、 第 5章 振动测量技术 5.2 振动参量的测量 5.1 振动和振动测量系统 5.3 机械阻抗测量 5.4 振动信号的频谱分析 振动是工程技术和日常生活中常见的物理现象 ， 在大多数情况下 ， 振动是有害的 ， 它对仪器设备的精度 ， 寿命和可靠性都会产生影响 。 当然 ， 振动也有可以被利用的一面 ， 如输送 、 清洗 、 磨削 、 监测等 。 无论是利用振动还是防止振动 ， 都必须确定其量值 。 5.1 振动和振动测量系统 5.1.1 振动信号分类 机械振动 非周期的 随机的 确定性的的 周期的 非平稳的 平稳的 简谐振动 复杂周期振动 准周期振动 瞬态和冲击 各态历经的 非各态历经 振动
2、信号按时间历程的分类如图 5.1所示，即将振动分为 确定性振动 和 随机振动 两大类。 确定性振动 可分为 周期性振动 和 非周期性振动 。周期性振动包括 简谐振动 和复杂周期振动 。非周期性振动包括 准周期振动 和 瞬态振动 。 随机振动 是一种非确定性振动 ， 它只服从一定的统计规律性 。 可分为 平稳随机振动 和 非平稳随机振动 。 平稳随机振动又包括 各态历经的平稳随机振动 和 非各态历经的平稳随机振动 。 一般来说 ， 仪器设备的振动信号中既包含有 确定性的振动 ， 又包含有 随机振动 ， 但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 。 因此简谐振动是
3、最基本也是最简单的振动 。 5.1.2 振动测量系统 1.振动测量方法分类 振动测量方法按振动信号转换的方式可分为电测法 、 机械法 和 光学法 。 其简单原理和优缺点见表 5.1。 名称 原理 优缺点及应用 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 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 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 光学法 利用光杠杆
4、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 表 5.1 振动测量方法分类 2. 电测法振动测量系统 图 5.2 振动测量系统的一般组成框图 激 振 系 统 测振传感器 中间变换电路 功 放 振动分析仪器 显示记录 反馈控制 干扰 信号发生器 由于振动的复杂性 ， 加上测量现场复杂 ，在用电测法进行振动量测量时 ， 其测量系统是多种多样的 。 图 5.2所示为用电测法测振时系统的一般组成框图 。 由图可见 ， 一个一般的振动测量系统通常由激振 、 拾振 、 中间变换电路 、振动分析仪器及显示记录装置等环节所组成 。 下面分别就这些组成环节作一简单介绍 。 (1) 测振传感器 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 。 根据线性系统的叠加原理，振动的响应是振动系统拾振部分对各个谐振动响应的叠加。 在许多情况下 ， 例如惯性式测振传感器 ，振动系统的振动是由载体的运动所引起的 。 如图 5.3所示 。 设载体的绝对位移为 z1， 质量块 m的绝对位移为 z0则质量块的运动方程为 : （ 5.1） 0)()( 10102 02 zzkdt zzdcdt zdm
