振動參量的測量方法

發(fā)布時間:2024-03-05
振動參量是指振幅、頻率、相位角和阻尼比等物理量。 1.振幅的測量
振動量的幅值是時間的函數(shù),常用峰值、峰-峰值、有效值和平均絕對值來表示。峰值是從振動波形的基線位置到波峰的距離,峰一峰值是正峰值到負峰值之間的距離。在考慮時間過程時常用有效(均方根)值和平均絕對值表示。有效值和平均絕對值分別定義為
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對于諧振動而言,峰值、有效值和平均絕對值之間的關(guān)系為
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式中,zf為振動峰值。
2.諧振動頻率的測量
諧振動的頻率是單一頻率,測量方法分直接法和比較法兩種。直接法是將拾振器的輸出信號送到各種頻率計或頻譜分析儀,直接讀出被測諧振動的頻率。在缺少直接測量頻率儀器的條件下,可用示波器通過比較測得頻率。常用的比較法有錄波比較法和李沙育圖形法。錄波比較法是將被測振動信號和時標信號一起送人示波器或記錄儀中同時顯示,根據(jù)它們在波形圖上的周期或頻率比,算出振動信號的周期或頻率。李沙育圖形法則是將被測信號和由信號發(fā)生器發(fā)出的標準頻率正弦波信號分別送到雙軸示波器的y軸及x軸,根據(jù)熒光屏上呈現(xiàn)出的李沙育圖形來判斷被測信號的頻率。
3.相位角的測量
相位差角只有在頻率相同的振動之問才有意義。測定同頻兩個振動之間的相位差也常用直讀法和比較法。直讀法是利用各種相位計直接測定。比較法常用錄波比較法和李沙育圖形法兩種。錄波比較法利用記錄在同一坐標紙上的被測信號與參考信號之間的時間差τ求出相位差.
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李沙育圖測相位法則是根據(jù)被測信號與同頻的標準信號之間的李沙育圖形來判別相位差。
4.阻尼比測量
阻尼比是導(dǎo)出參數(shù),可以通過測量振動的某些基本參數(shù),再用公式算出。常用的方法有振動波形圖法、共振法、半功率點法和李沙育圖法四種。
(1)振動波形圖法
用測振儀記錄被測的有阻尼自由振動波形如圖5-8所示。由振動理論知此曲線的數(shù)學(xué)方程式為
式中,為衰減振動的圓頻率,與衰減振動周期的關(guān)系為,因此,由任意相鄰兩振幅zi與zi+1的比值即可求德ξ為
 (5)
式中,。
(2)共振法
由振動理論知,一個單自由度有阻尼線性振動系統(tǒng)的位移、速度和加速度的幅頻特性的共振頻率fd、fv和fa是不相同的,它們與系統(tǒng)無阻尼振動固有頻率fn之間的關(guān)系分別如下
 (6)
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因此,由式(6)與式(7)或式(7)與式(8)都可求得ξ:
(9)

(10)
(3)半功率點法
由振動理論知,一個振動系統(tǒng)的能量與其振幅的平方成正比。系統(tǒng)強迫振動的能量在共振點前后能量為共振時能量的1/2處的兩個頻率f1、f2稱為半功率點頻率,則此兩半功率點頻率之差值與系統(tǒng)的阻尼比之間有如下關(guān)系(圖1)
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圖1 半功率點法測阻尼比
(4)李沙育圖法
當(dāng)被測的阻尼較大時,幅頻特性曲線的峰值變得不明顯或甚至不出現(xiàn),上述三種方法便無法使用或誤差較大,這時可用李沙育圖法。該法的測量系統(tǒng)如圖2所示,被測對象固定在振動臺上受激振。如測振動臺面振動的加速度計、電荷放大器和示波器的χ軸組成的測量系統(tǒng)與測被測對象振動的加速度計、電荷放大器和示波器y 軸組成的測量系統(tǒng),兩者在幅頻特性和相頻特性上完全一致,則示波器顯示的李沙育圓上有下列關(guān)系
(a)測量系統(tǒng) (b)李沙育圓
圖2 李沙育圖形法測阻尼比


 (11)
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