Vibration Measurement - Measuring Vibration

振动测量

在过去的15或20年中,现代高应力、高转速机械的全新振动测量技术被广泛采用。使用加速度传感器将振动转换为电信号进行测量,并可以通过分析仪和数采系统的的多种功能来可靠地执行测量和分析过程。

Vibration Measurement
振动测量 手册

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什么是振动?

物体围绕一个参考位置往复运动即称该物体在振动。一秒钟内完成一个完整运动循环的次数称为“频率”,单位为赫兹(Hz)。

运动可以由(比如音叉)以单个频率出现的单个分量或者(比如内燃机的活塞运动)以不同频率同时出现的多个分量组成。

实际上,振动信号通常由多个同时发生的频率组成,因此,我们仅通过查看振幅时间模式、有多少个分量以及以什么频率出现是无法立即理解其特征。

可以通过绘制振动幅度与频率关系曲线来揭示这些分量。将振动信号分解为单独的频率分量称为频率分析,该技术是诊断振动测量的基础。将振动水平表示为频率函数的曲线图称为频谱图。

在对机器振动进行频率分析时,我们通常会发现许多突出的周期性频率分量,它们与机器各部分的基本运动直接相关。因此,我们可以通过频率分析追踪到不良振动源。

振动参数:加速度、速度和位移

Vibration measurement

查看振动的音叉时,我们将音叉末端到静止位置任一侧的物理位移称为波的振幅。除了“位移”之外,我们还可以根据叉腿的速度和加速度来描述叉腿的运动。无论考虑的是位移、速度还是加速度,振动的形式和周期都保持不变。如图所示,主要区别是三个参数的振幅-时间曲线之间存在相位差。

对于正弦信号、位移、速度和加速度,幅度在数学上与频率和时间的函数相关,在图中以图形方式显示。如果忽略相位(进行时间平均值测量时,通常会这么做),可以用加速度幅值除以一个与频率成比例的系数即得出速度级,用加速度幅值除以一个与频率的平方成正比的系数即得出位移。该除法由分析软件方便的进行。

振动参数几乎都按照符合ISO要求的公制单位测量,如表中所示。尽管重力常数“g”不在ISO相干单位制内,但仍被广泛用于加速度级。幸运的是,两个单位之间的关系几乎是10(9.80665),因此2%以内的心算是很简单的。


加速度传感器类型

Vibration accelerometer types

大多数制造商可生产各种规格的加速度传感器,但会因种类过多而令人眼花缭乱,难以选择。一小部分“通用”型加速度传感器即可满足大多数需求。它们可与顶部或侧面安装的连接器一起使用,灵敏度范围为1至10 mV或pC/m/s2。Brüel & Kjær Uni-Gain®型的灵敏度已标准化为方便直观的“整数”,例如1或10 pC/ms-2,从而简化测量系统的校准过程。

其余加速度传感器的特性更倾向于特定的应用。例如,小型加速度传感器,重量仅为0.5至2克,专门用于进行高水平或高频测量,并且可应用于精密结构、面板等应用中。

优化了适用于其他特殊用途的型号:可在三个相互垂直的平面内同时进行测量;高温;极低的振动水平;强冲击;通过比较的方式校准其他加速度传感器;以及工业机器的永久监控。




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