《振动测量与试验分析》

第一章振动测试概论1

1-1 振动测试的一般意义1

1-2振动系统的力学模型和振动参数2

一、单自由度系统2

二、两自由度系统5

1-3简谐振动的表示方法7

一、简谐振动的矢量表示法7

二、简谐振动的复数表示法8

三、简谐振动时间波形的参量8

四、位移、速度和加速度之间的相位关系9

1-4周期振动的峰值，有效值和平均值10

一、峰值10

二、有效值11

三、平均绝对值12

四、峰值、有效值和平均值之间的关系12

1-5 周期振动的频谱表示法13

1-6关于振动测量的若干术语15

一、振动试验系统15

二、拾振器15

三、相对拾振和绝对拾振15

四、拾振器的跟随条件16

1-7振动测量仪器的主要性能指标17

一、灵敏度17

二、分辨率18

三、线性度和线性度范围18

四、频率范围19

五、工作范围19

1-8对数标尺与分贝(dB)表示法20

一、对数标尺20

二、分贝(dB)22

第二章振动信号传感器26

2-1 惯性式传感器的力学原理26

2-2位移计型惯性式拾振器的构成特点29

一、构成位移计的条件29

二、相对阻尼系数？对拾振器性能的影响30

2-3 动圈型磁电式速度拾振器31

2-4加速度计的构成特点34

一、构成加速度计的条件34

二、相对阻尼系数对加速度计性能的影响35

2-5压电式加速度计及其应用问题37

一、结构与工作原理37

二、灵敏度与频响特性39

三、横向灵敏度与方向特性41

四、压电式加速度计的质量影响与动态范围42

五、瞬态响应问题43

六、放大器的选择44

七、压电式加速度计使用中的其它注意事项47

2-6 伺服式加速度传感器49

2-7关于周期信号测量中波形畸变的讨论54

一、产生畸变的原因54

二、限制位移计式(包括加速度计)传感器测量信号畸变的条件55

三、限制加速度计信号畸变的条件56

2-8振动传感器的标定58

一、比较标定法59

二、绝对标定法61

2-9电涡流传感器65

一、基本原理65

二、电涡流传感器的使用69

三、电涡流传感器的标定70

2-10其它常用传感器和测量方法71

一、振动幅尺71

二、闪光测频法72

三、力传感器72

四、阻抗头74

第三章激振设备及激振方法75

3-1电动力式振动台75

一、电动力式振动台的原理75

二、电动力式振动台的监控系统76

三、电动力式振动台的工作特性78

3-2 液压振动台82

3-3机械式振动台84

一、直接驱动式机械振动台84

二、离心式机械振动台85

三、冲击振动台87

3-4电动力式激振器及其应用89

一、电动力式激振器的结构原理89

二、电动力式激振器的安装方式91

3-5 机械式激振器93

3-6其它激振方法94

一、磁动式激振器94

二、压电晶体片激振95

三、声波激振96

四、力锤及应用96

3-7振动控制系统97

一、正弦扫描振动控制系统-反馈压缩技术99

二、数字振动控制系统101

三，HP5427A数字振动控制系统简介111

第四章常用的电子设备114

4-1 交流电压表114

4-2 数字式闪光测速仪119

4-3 相位计122

4-4电荷放大器124

一、电荷放大器的原理124

二、电荷放大器的使用126

4-5频率分析仪128

一、并联滤波器频率分析仪129

二、外差式频率分析仪130

4-6光线示波器133

一、光线示波器的结构原理133

二、振动子134

三、光线示波器的使用138

4-7磁带记录仪139

一、磁带记录仪的结构139

二、磁带记录仪的工作原理141

三、磁带记录仪的记录方式143

四、磁带记录仪的使用145

第五章机械振动的运动量和动特性参数的常用测量方法147

5-1 概述147

5-2简谐振动频率的测量149

一、里沙茹图形法149

二、电子计数器测频法151

5-3两同频简谐振动相位差的测量153

一、示波器测示法153

二、相位计的应用158

5-4振动系统固有频率的测量160

一、固有频率和共振频率的概念160

二、速度共振的相位判别法164

三、若干其它测频方法166

5-5衰减系数及相对阻尼系数的测量171

一、自由振动衰减法172

二、半功率点法175

三、共振法177

5-6 质量或刚度的测量179

5-7 周期振动总振级的测量181

5-8周期振动的频谱分析183

一、模拟滤波器原理183

二、实时频率分析仪186

三、跟踪滤波器和扫频频谱分析仪187

第六章随机振动的基本概念和测量分析190

6-1随机振动的统计特性193

一、数字特征193

二、概率分布函数和概率密度函数195

三、高斯分布和瑞莱分布196

6-2相关分析200

一、定义及其物理意义200

二、自相关函数201

三、互相关函数204

6-3傅氏变换(FT)206

一、傅氏级数、傅氏积分和傅氏变换206

二、若干典型函数的傅氏变换212

6-4功率谱密度分析217

一、功率谱与功率谱密度217

二、功率谱密度函数与自相关函数220

三、互功率谱密度函数223

6-5离散傅氏变换、快速傅氏变换和功率谱估计225

一、周期函数的离散傅氏分析225

二、非周期函数的离散傅氏变换230

三、离散傅氏变换的频混和泄漏问题231

四、快速傅氏变换(FFT)235

五、运用离散傅氏变换来进行功率谱密度估计237

6-6 选带傅氏分析(ZOOM-FFT)240

6-7线性系统的输入与输出的关系243

一、系统动特性的时域和频域描述244

二、传递函数245

三、响应的均方值与频响函数及输入功率谱密度的关系246

第七章机械阻抗法及模态分析251

7-1振动系统的机械阻抗和导纳的基本概念253

一、定义253

二、集中参数元件的阻抗256

三、机械阻抗网络图258

四、机械阻抗的并联和串联259

7-2单自由度系统的机械阻抗和导纳261

一、无阻尼系统261

二、有阻尼系统264

三、具有结构阻尼的情况268

四、机械阻抗的测量270

7-3单自由度约束系统导纳曲线及参数识别272

一、幅频曲线和相频曲线273

二、实频曲线和虚频曲线274

三、单自由度有阻尼的约束系统的导纳的矢端轨迹图277

7-4 有阻尼的单自由度约束系统的五种类型的导纳曲线的比较282

7-5 多自由度系统模态分析的理论根据286

7-6频域传递函数(频响函数，FRF)292

一、传递函数和传递函数矩阵的定义292

二、传递函数的图像293

三、高频段模态及低频段模态对测量频段传递函数的影响297

四、传递函数的留数表示法299

五、复模态问题305

7-7模态试验与传递函数的估计306

一、关于试件的支承条件的考虑307

二、测点与测量方向的安排308

三、试验频段的选择308

四、激励方法的选择309

五、关于测试信号的记录和采样问题312

六、传递函数的估计313

7-8模态参数识别318

一、各模态分离识别法(实模态情况)318

二、复模态传递函数的导纳圆拟合法324

三、模态振型的标准化326

四、多个模态同时识别法328

7-9应变模态分析及参数识别332

一、基本公式的推导332

二、应变传递函数矩阵及其测量方法337

三、模态参数识别338

第八章振动和冲击控制的基本概念和方法342

8-1振源的隔离(主动隔振)342

一、传递率T342

二、隔振元件的参数选择345

8-2 被动隔振(设备隔振)347

8-3 振动隔离的设计步骤349

8-4动力消振器349

一、动力消振器原理350

二、无阻尼动力消振器352

三、阻尼动力消振器354

四、动力消振器的使用354

8-5阻尼处理355

一、交界面阻尼法356

二、喷涂阻尼层法356

三、采用夹芯结构357

8-6冲击隔离361

一、冲击振动的基本概念361

二、冲击隔离365

三、阻尼对冲击隔离的影响368

第九章机械故障信号的测量分析370

9-1故障信号测量中通常应考虑的问题370

一、关于测点、测量信号类型以及传感器的选择370

二、关于测量仪器的频率范围、动态范围以及测量参量的选取372

三、信号数据的图形表示373

9-2 信号调制现象及边频分析375

一、调幅现象375

二、调频现象375

三、频率和差形成的边频378

9-3倒频谱分析379

一、关于倒频谱的各种定义379

二、倒谱变换的特点380

9-4旋转机械的故障信号分析383

一、旋转机械的故障特征383

二、故障信号的识别386

9-5齿轮箱故障信号分析389

一、齿轮箱振动信号的分解389

二、故障信号分析389

主要参考文献393