第六章：第四節(jié)振動測量及頻譜分析

一、振動的基本概念振動可分為機械振動、土木結(jié)構(gòu)振動、運輸工具振動、武器、爆炸引起的沖擊振動等。從振動的頻率范圍來分，有高頻振動、低頻振動和超低頻振動等。從振動信號的統(tǒng)計特征來看，可將振動分為周期振動、非周期振動以及隨機振動等。

2/3/20231地震的巨大威力

2/3/20232地震波形2/3/20233二、測振傳感器分類測振用的傳感器又稱拾振器，它有接觸式和非接觸式之分。接觸式中有磁電式、電感式、壓電式等；非接觸式中又有電渦流式、電容式、霍爾式、光電式等。下面介紹壓電式測振傳感器及其應(yīng)用。2/3/20234三、壓電式振動加速度傳感器的結(jié)構(gòu)及外形橫向振動測振器縱向振動測振器2/3/202352/3/20236四、壓電振動加速度傳感器的性能指標(biāo)（以某小型“內(nèi)裝IC的壓電加速度傳感器”為例）

技術(shù)指標(biāo)：

靈敏度：500mV/g

量程：10g

頻率范圍：4-4000Hz

安裝諧振點:15kHz

分辨力：0.00004g

重量：40g

安裝螺紋：M5mm

線性：≤1%2/3/20237五、壓電加速度傳感器的安裝及使用a)雙頭螺絲固定b)磁鐵吸附c)膠水粘結(jié)d)手持探針式1—壓電式加速度傳感器2—雙頭螺栓3—磁鋼4—粘接劑5—頂針

2/3/20238六、壓電振動加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用加速度傳感器可以用于判斷汽車的碰撞，從而使安全氣囊迅速充氣，從而挽救生命；還可安裝在氣缸的側(cè)壁上，盡量使點火時刻接近爆震區(qū)而不發(fā)生爆震，但又能使發(fā)動機輸出盡可能大的扭矩。2/3/20239爆震波形汽車發(fā)動機中的氣缸點火時刻必須十分精確。如果恰當(dāng)?shù)貙Ⅻc火時間提前一些，即有一個提前角，就可使汽缸中汽油與空氣的混合氣體得到充分燃燒，使扭矩增大，排污減少。但提前角太大時，混合氣體產(chǎn)生自燃，就會產(chǎn)生沖擊波，發(fā)出尖銳的金屬敲擊聲，稱為爆震，可能使火花塞、活塞環(huán)熔化損壞，使缸蓋、連桿、曲軸等部件過載、變形，可用壓電傳感器檢測并控制之。2/3/202310爆震測量2/3/202311七、振動的頻譜分析及儀器時域圖形測量時域圖形用的是示波器，測量頻域圖形用頻譜儀.2/3/202312頻譜儀

頻域圖形（頻譜圖）頻譜圖或頻域圖：它的橫坐標(biāo)為頻率f，縱坐標(biāo)可以是加速度，也可以是振幅或功率等。它反映了在頻率范圍之內(nèi)，對應(yīng)于每一個頻率分量的幅值。2/3/202313頻譜儀外形（續(xù)）

頻域圖（頻譜圖）（參考深圳安泰信電子有限公司資料）2/3/202314頻域圖形對應(yīng)于時域波形（失真的正弦波）的譜線圖2/3/202315振動時域/頻域圖形（參考東方振動和噪聲技術(shù)研究所資料）不同頻率的正弦波頻譜變化2/3/202316振動時域/頻域圖形（續(xù)）

（參考東方振動和噪聲技術(shù)研究所資料）包含高次諧波的頻譜2/3/202317基波與三次諧波的頻譜2/3/202318基波與3次諧波合成的波形2/3/202319方波可分解成同頻基波及

3、5、

7……奇次

諧波2/3/202320依靠頻譜分析法進行故障診斷減速箱故障分析a）時域波形b）頻域波形2/3/202321爆破振動記錄儀打印機2/3/202322

地震是引發(fā)海嘯的主要原因之一。地震中斷層移動導(dǎo)致斷層間產(chǎn)生空洞，當(dāng)海水填充這個空洞時產(chǎn)生巨大的海水波動。這種海水波動從深海傳至淺海時，海浪陡然升到十幾米高，并以每秒數(shù)百米的速度傳播。海浪沖到岸上后，將造成重大破壞。海嘯預(yù)警系統(tǒng)通過海底的振動壓力傳感器記錄海浪變化的數(shù)據(jù)，并傳送到信息浮標(biāo)，由信息浮標(biāo)發(fā)送到氣象衛(wèi)星，再從氣象衛(wèi)星傳送到衛(wèi)星地面站。海嘯預(yù)警系統(tǒng)2/3/202323氣象接收及發(fā)射天線振動壓力傳感器6000m海底浮標(biāo)深海地溝2/3/2023242/3/202