4 振動測試技術方案

2022-11-23 10:30:04 字數 2049 閱讀 8614

採用加速度計作為振動感測器,在各種工況下,對被測系統多個測點的加速度訊號進行測量,通過fft頻譜分析,得到結構的固有頻率,描述系統的振動特性。

最常用的振動測量感測器按各自的工作原理可分為壓電式、壓阻式、電容式、電感式以及光電式。壓電式加速度感測器因為具有測量頻率範圍寬、量程大、體積小、重量輕、對被測件的影響小以及安裝使用方便,所以成為最常用的振動測量感測器。在一般通用振動測量時,使用者主要關心的是加速度計感測器的技術指標,包括靈敏度、頻寬、量程、解析度、輸出電氣特性等。

(1) 靈敏度

感測器的靈敏度是感測器的最基本指標之一,靈敏度的大小直接影響到感測器對振動訊號的測量。不難理解,感測器的靈敏度應根據被測振動量(加速度值)大小而定,但由於加速度感測器是測量振動的加速度值,而在相同的位移幅值條件下加速度值與訊號的頻率平方成正比,所以不同頻段的加速度訊號大小相差甚大。選擇加速度感測器靈敏度時應對訊號有充分的估計,最常用的振動測量壓電式加速度計靈敏度,電壓輸出型(iepe 型)為,電荷輸出型為。

(2) 頻寬

感測器的頻寬是指感測器在規定的頻率響應幅值誤差內(±5%, ±10%, ±3db)感測器所能測量的頻率範圍。頻率範圍的高,低限分別稱為高、低頻截止頻率。截止頻率與誤差直接相關,所允許的誤差範圍大則其頻率範圍也就寬。

作為一般原則,感測器的高頻響應取決於感測器的機械特性,而低頻響應則由感測器和後繼電路的綜合電氣引數所決定。高頻截止頻率高的感測器必然是體積小,重量輕,反之用於低頻測量的高靈敏度感測器相對來說則一定體積大和重量重。

(3) 量程

加速度感測器的測量量程是指感測器在一定的非線性誤差範圍內所能測量的最大測量值。通用型壓電加速度感測器的非線性誤差大多為1%。作為一般原則,靈敏度越高其測量範圍越小,反之靈敏度越小則測量範圍越大。

iepe(電壓)輸出型壓電加速度感測器的測量範圍是由**性誤差範圍內所允許的最大輸出訊號電壓所決定,最大輸出電壓量值一般都為±5v。通過換算就可得到感測器的最大量程,即等於最大輸出電壓與靈敏度的比值。需要指出的是iepe壓電感測器的量程除受非線性誤差大小影響外,還受到供電電壓和感測器偏置電壓的制約。

當供電電壓與偏置電壓的差值小於感測器技術指標給出的量程電壓時,感測器的最大輸出訊號就會發生畸變。因此iepe 型加速度感測器的偏置電壓穩定與否不僅影響到低頻測量也可能會使訊號失真,這種現象在高低溫測量時需要特別注意,當感測器的內建電路在非室溫條件下不穩定時,感測器的偏置電壓很可能不斷緩慢地漂移而造成測量訊號忽大忽小。

(4) 解析度

即能測量到的最小加速度變化量。加速度感測器的解析度受其雜訊的限制,輸出雜訊的大小隨頻頻寬度而變化。

(5) 輸出電氣特性

分為電壓輸出型和電流輸出型兩種。現在通用的加速度感測器內部整合有放大電路,成為具有電壓輸出功能的感測元件,這使得在低頻測量時可以獲得良好的效能。它可分雙電源(四線)和單電源(二線、 帶偏置, 又稱icp) 兩種,內建電路感測器一般是與資料採集儀配套。

除了以上五個技術指標外,加速度感測器的效能還受具體工作環境、安裝方式等影響,實際使用時應參照產品說明書來操作。由於本次試驗被測物件的質量很小,考慮到附加質量對固有頻率的影響,採用重量1.2g的dh132單向加速度感測器和dh906非接觸式位移感測器,具體的指標如表1和表2所示:

表1:dh132 加速度感測器

表2:dh906 非接觸式感測器

通用型動態訊號測試分析系統;

並行匯流排擴充套件通道,實現多通道同步取樣;

最高取樣速率128khz/通道;

dma方式實時傳送,保證了資料傳送的高速、不漏碼、不宕機;

高度實時:實時採集、實時儲存、實時顯示、實時分析等;

轉速/計數器通道;

訊號源輸出通道;

計算機通過1394/pci通訊,可對採集器進行引數設定。

可選調理器:dh3810n 應變適調器、dh5857-1 電荷適調器、dh3811 電流適調器、dh3814 熱電阻適調器、dh5855-1 電荷適調器

圖2:振動測試原理圖

按照上述測試流程,將感測器、資料採集儀器和電腦連線之後(如上圖所示),在不同的工況下(風速改變和彈簧片的變化等),測量得到結構的振動時域訊號(圖3所示例);將時域訊號經過fft變換到頻域(圖4所示例),以此確定結構的固有頻率。

圖3、時域訊號

圖4、頻譜訊號

振動測試方法簡介

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振動測試管理報告

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