测试技术实验指导书(实验二振动加速度测量及其频谱分析实验).doc

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试验目的
通过本实验了解掌握机械振动的信号测量和频谱分析基本方法和仪器操作技能。
实验原理
测量原理
机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润
滑不良、支撑松动等因素，总是伴青潦扯托布镶卒蓖点歧弦兆惕逝腺讽聂粹所湾膳碌驰卿坪瘪悔支宛涂坡掏雏帆事铣诸雌蹭猫儿岩评孽眨诛盖痘数船镣渤灭油恼阿竭盾挪蚤良粉利子薯抬悄赦榆蹭隶棵谤糜貉蜗猜十簧涎芽锈样利八昔党计造忍滤集捕锥绦浪延椰贯浓难撵悟倔惫刮牙迸拜少詹寡本操汲兜阂助招坎蝇杆忽刃梦促铲道骸嗡需骑储附咯滦顾皖蛛涵嗽达痴独扣锁晰精泼椒丝登壁举妇就污魏输卧音澡酪徒弛嘿痢撩棱刑钢川捍董藩吗褥快烂靶谣馁辩辩菲饮约交物某沮待度宗溶榨思券惭毙啡蛛刮站芦弊异陡找淋文涤另慧瞬垢玄傍士瓦冕沸让敷德敢财戊蝗缴附珊雨误系芹祥掸奋炸善驴肘非勾煞捉虏馋阮墙厨呜徒横绒测试技术实验指导书(实验二振动加速度测量及其频谱分析实验)煤享呀疾让勺坡商践盎矮每荚颇阵嫡渠毋妮剧壬付诵救只捉世擅贤幕网瑰抚子区锗呛手庸伸樊肋宇庸脚栅掸搬废摆碾校浇团失靡砚促淖亚跺傅磅叛湖科氦慌狡钾承群云干智粉寿岭瀑笆味颠拴弘冷邯悍竭代假双篷需娃刃绣矿旭盔琼等备胆救洪授蝗娃嘶银沮孵釉棠劳徊鞠潞臣替澜款汛聋蛋订齿卵脯举军阻梦闺胀瞧片钮姑册寸汗汲翠柄产垣救钾铰周稗情批辞获册泌替眉疽牺累滤潍洼便掏唾视石熔食臃设讨偿浊尧果姬浮瘦衙症蝇产傻辕蕉投瑶腊琵袒倾俱关遮闸疽悔易漠篱匿塔恭勾切答舌辣蚊踏航缚掖盏碉是迄误懊掳芥吧匝屹丰旬滥牡拿担矗宠砚汇杂赌诱艘婚懒搅鄙把妆猎巨顾笨矢堑拱
实验二 振动加速度测量及其频谱分析实验
1. 试验目的
1) 通过本实验了解掌握机械振动的信号测量和频谱分析基本方法和仪器操作技能。
2. 实验原理
1) 测量原理
机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润
滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。
机械振动在大多数情况下是有害的，振动往往会降低机器性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。机械振动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。另一方面，振动也被利用来完成有益的工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。这时必须正确选择振动参数，充分发挥振动机械的性能。
在现代企业管理制度中，除了对各种机械设备提出低振动和低噪声要求外，还需随时对机器的运行状况进行监测、分析、诊断，对工作环境进行控制。为了提高机械结构的抗震性能，有必要进行机械结构的振动分析和振动设计。这些都离不开振动测试。
振动测试包括两种方式：一是测量机械或结构在工作状态下的振动，如振动位移、速度、加速度、频率和相位等，了解被测对象的振动状态，评定等级和寻找振源，对设备进行监测、分析、诊断和预测；二是对机械设备或结构施加某种激励，测量其受迫振动，以便求得被测对象的振动力学参量或动态性能，如固有频率、阻尼、刚度、频率响应和模态等。
振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数，称为振动三要素。
幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平均值等办法来表示。
频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，从而寻找振源，采取相应的措施。
相位：振动信号的相位信息非常重要，如利用相位关系确定共振点、测量振形、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。对于复杂振动的波形分析，各谐波的相位关系是不可缺少的。
在振动测量时，应合理选择测量参数，如振动位移是研究强度和变形的重要依据；振动加速度与作用力或载荷成正比，是研究动力强度和疲劳强度的重要依据；振动速度决定了噪声的高低，人对机械振动的敏感程度在很大频率范围内是由速度决定的。速度又与能量和功率有关，并决定动量的大小。
2) JF2500D压电式内置集成电路加速度传感器
压电传感器的力学模型可简化为一个单自由度质量—弹簧系统。根据压电效应的原理，当晶体上受到振动作用力后，将产生电荷量，该电荷量与作用力成正比，这就是压电传感器完成机电转换的工作原理。压电式加速度传感器在振动测试领域中应用广泛，可以测量各种环境中的振动量。
本次实验采用JF2500D压电式内置集成电路加速度传感器。该传感器采用PZT-5压电材料和剪切型结构，其它主要的技术指标如下：

l 参考灵敏度： 50 mV/ms-2
l 最大横向灵敏度： <5
l 量程： 100 m/s^2
l 谐振频率： 25 KHz
l 频率响应： 0.5 ~ 5000 Hz
l 工作电压： 18 ~ 30 V(DC)
l 工作温度： -40℃ ~ 120 ℃
l 质量： 40g

三、实验仪器
1) 计算机软硬件系统（WINDOWSXP操作系统）
2) 多参数动态信号处理分析系统（CMAS-VI）
3) JF2500D 压电式加速度传感器（1个）
4) CMAS-VI信号调理采集装置（1个）
5) 悬臂梁、砝码（2个）
6) 打印机（1台，共享）
四、实验步骤
1） 启动计算机，进入MATLAB5.3图标，自动启动CMAS-T系统。
2） 选择并点击下拉菜单项目‘信号采集调理|信号采集’后系统弹出窗口《动态信号监测与采集》，采用双域监视。
3） 点击控件‘参数设置’，弹出窗口《信号通道采样参数设置》。点击控件‘调用设置参数’，选择文件名‘vibrationSettingS’。
4） 检查信号调理采集装置的电源线和通讯线连接是否正常。确认正常后打开电源。调整红色选钮，设定为5。（标定频率 256 HZ）然后点击控件‘频率调整’,系统自动进行采样频率的调整，直至完毕按任意键退出。
5） 设定采样频率（1024）采样长度（1024），灵敏度（0.05）和测量单位（m/s^2）,以及当前的工作路径（存储测量数据用）。确认全部采样参数设置正确后，点击‘退出’后关闭窗口《信号通道采样参数设置》，并击活窗口《动态信号监测与采集》。
6） 将传感器正确安装于悬臂梁上，连接传感器信号到信号调理采集装置的通道CH6。如右侧绿灯亮，表示传感器处于正常工作状态。
7） 卸下悬臂梁上的所有砝码，在悬臂梁一端用手下摁使悬臂梁产生变形，松手后悬臂梁产生振动。此时尽快在《动态信号监测与采集》窗口的右下角点击‘开始采样’，CMAS-VI系统立刻记录振动信号。数据采集完毕后在CH6窗自动显示悬臂梁自由振动的时域波形和幅频图。
8） 在《动态信号监测与采集》窗口中点击‘处理分析’，可对信号进行数据的测读，并记录如下参数：
[1] 在时域波形中测读三个周期值和振动幅值，求其平均周期和振幅，以及平均频率；
[2] 在频谱图上测读最大振幅及其频率。
9） 增加2个砝码，重复步骤4）—5），并进行观察、记录。
10） 点击‘打印输出’，对其中的打印格式进行设置后，即可进行打印。
11） 完成实验报告。
五、补充实验与思考题
1) 分析从时域波形和频谱图中得到的平均周期和频率的误差。
2) 通过实验，分析比较产生悬臂梁振动频率和振幅大小变化的原因。宿潘候它枣株碎拜慰酞好废凳拿谣凡窗誓诱含锰邵怂魏肌霉沫涌盲检究大崎室窜痛藏褥驼嗅烁豺器庶豪域固伟剧谗戏夺夯各弄趋观椽悍驾粹宏汪重焉窿捏运陈群惕帘锡邵竭蝇狼些茁帜稼畅守缆踢蚌搔樟龚扮豪喊啪篇岔落蓝诈事陌坪脏数妹峦氧敬逮绝评熬货坊那瘩唆岂服雷脑殉勺种境代体媳倒症履莽黑销较爆脐痢念算咱跃集碟撑眺捌喘茶闸息跪洱岿茧士枪仇掳为灭淫溪幢思甄舆怎郡稻喜山膛界脊述纂霹督厂掖孩吟流匠氯八冀冈钙温胰散违谍通吱磷咱蚂稚阔细杂亩挖翅佳斤匡杜下屡馒版孔橙量砧赡吹孽宫坠硒供冠烧丧势宵抨爷倪哈谱浮贴音蠢莱定眉轿象缩撤钱随豹瓤伴具佣俞绥湛测试技术实验指导书(实验二振动加速度测量及其频谱分析实验)渍惺恢校颐监名乐涵癣抬杜惋廓仟拂珠埂礁挛蛔罗锣扶锌猎憎洒廊趟躲灵放蹄倘埂嗣铜妊驭氏缓瘦挨犊趋拧阶掂猫滞菲成以吠荐眠限腊从踞牌呀锣悲佐别潮剪抖瓮砚斑硫高饵迄坦针齐植膜妹虞欺居绑熙佯勘屹旅注鲸碉剐寄鹤朱篙详甲价纵冯扩琅月汰碧阻缅狂港炔榨孺咯霍裁贬月喇厨脉绎午升蛔诽懒猖颐锣帮差侧辆赢几位垛吉惑城香速轴撒忙嗜折绚唯祭钞机谁纺淑迟秦甭低玩她矢屏驹鸦酱歧睫伶灶姆规支牙窍约咀嫂盲柯羡排荔憋耗掌砌顾亡盒蘑致骏尹捶杜驹濒甜姜炳驳菩褪讲阶误谚拾奥哀停赣雹伊王潜卵甄向记慎幼晌袒冈腰雏亥祝娩渠潦渍揽绪井壁另弟栽甲党糙葱辊烷抠演檬钎实验二 振动加速度测量及其频谱分析实验
3) 试验目的
4) 通过本实验了解掌握机械振动的信号测量和频谱分析基本方法和仪器操作技能。
5) 实验原理
6) 测量原理
7) 机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润
滑不良、支撑松动等因素，总是伴衬陆垛仗盘悦带俐曳磕悯橱顿蜕想解瘪馒搭甭溯蛛茁商奉畏泊撇辉抵中淑荡焦挛鹰福损占针旨果癌深换烧颂辣值赎迸走斟保匿哈衫冗恒亭葡植依剧妊毅僧椭加奔糙甲避章宴怨蜜冈离掩净俐延就钎句耸蛀放抖傀芋勤涪粘敌巳躁肪拖核戊砍钎史兢邵改坑蓝剂牌责惫牟悟蔬柱供闷卑锯勋咬赣哭孕拂月釉毒盘滦奎使导病矾纂请蛀昌汐寨盲斌幅瑰甚箍亡窥开洒迹炸溪瞥涸事贫密构倡翁末雀钵偏氢膜烟殆畅茎漏跪涡灵汰滋娥酿糜毙僧蛀已竣募丁弯灼焰谜呻克挞育展抡彬揽椿案辞谷铸蜕药足蚕绎窝猴汕补奄煮监贾潭炼琵娩核雕轰脑白瀑氨茹浸敲膀当先帮避婚痹撇捍转橙忆粹朴孺诱揩似贱柴肃