隨機(jī)振動及試驗(yàn)技術(shù)-激振設(shè)備與激振技術(shù)

1、振動測試與分析技術(shù)振動測試與分析技術(shù)2009年8月沈陽航空航天大學(xué)沈陽航空航天大學(xué)艾延廷艾延廷2022-3-2811.1.振動過程的時域和頻域描述振動過程的時域和頻域描述2.2.振動傳感器測量系統(tǒng)振動傳感器測量系統(tǒng)3.3.頻率分析及數(shù)字信號處理技術(shù)頻率分析及數(shù)字信號處理技術(shù)4.4.振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)5.5.結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)分析結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)分析6.6.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動測試技術(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動測試技術(shù) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：2022-3-2824 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-284.14.1概述概述34 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)20

2、22-3-284.14.1概述概述44 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-284.24.2 隨機(jī)振動的等價條件隨機(jī)振動的等價條件54 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-284.24.2 隨機(jī)振動的等價條件隨機(jī)振動的等價條件xx xx ( )x t( )x t22xx 1122;ffff1212,ffff()xGf()xGf( )x t( )x t( )x t64 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-284.24.2 隨機(jī)振動的等價條件隨機(jī)振動的等價條件11()()xxGfGf ()xGf f 1f 2f 0 0 ()xGf

3、f 0 0 1f 2f 22()()xxGfGf ()()xxGfGf與與()()xxGfGf( (4 4.4).4)4 4.5).5)74 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28 正弦振動正弦振動 自動控制儀自動控制儀 功率功率 放大器放大器 前置前置 放大器放大器 顯示顯示 記錄儀記錄儀 試件試件 振動臺振動臺 84 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28 掃描掃描 的時間：的時間：()dfdt 常常數(shù)數(shù)00 逆逆掃掃描描正正掃掃描描()/()dfdtdf dtf （lnln ）常常數(shù)數(shù)對對數(shù)數(shù)掃掃描描率率常常數(shù)數(shù)1ff11ln()ftf 或

4、：或：1tff e ( (4 4. .6 6) )4 4. .7 7) )（4 4. .8 8) )（4 4. .9 9) )94 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28 12ktff 112tktff ef 2211ffffdfN 12,ff(4(4. .1010) )104 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28 114 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28 隨機(jī)隨機(jī) 信號源信號源 均衡均衡 設(shè)備設(shè)備 功率功率 放大器放大器 振動臺振動臺 保護(hù)保護(hù) 裝置裝置 124 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)202

5、2-3-28 ( )xGff 0( )yGf f 0f 0( )yGf ()yGf f 0均衡前均衡前 僅對振動僅對振動 臺均衡前臺均衡前 振動臺振動臺-試件試件系統(tǒng)均衡系統(tǒng)均衡 1.01.0 0.50.5 ()H f1.01.0理想理想 f 0f lf uf 0 0 0ulfQff 134 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28 隨機(jī)隨機(jī) 信號源信號源 均衡濾均衡濾波器組波器組 設(shè)備設(shè)備 功率功率 放大器放大器 振動臺振動臺 混合器混合器 144 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28 154 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)202

6、2-3-28 164 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28 174 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28 184 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28 類型類型激振器激振器特點(diǎn)特點(diǎn)機(jī) 械 振機(jī) 械 振動臺動臺直接作用式直接作用式: :利用凸利用凸輪直接驅(qū)動工作臺輪直接驅(qū)動工作臺. . 載荷和推力很大，比較容易在同一臺載荷和推力很大，比較容易在同一臺面上實(shí)現(xiàn)不同方向的振動，價格低廉，面上實(shí)現(xiàn)不同方向的振動，價格低廉，工作可靠，使用維護(hù)方便。工作頻率工作可靠，使用維護(hù)方便。工作頻率范圍窄，加速度失真較大?？蓾M足實(shí)范圍窄，

7、加速度失真較大。可滿足實(shí)驗(yàn)方法中低頻段實(shí)驗(yàn)要求，適用于中驗(yàn)方法中低頻段實(shí)驗(yàn)要求，適用于中小型整機(jī)、儀器、儀表、家用電器及小型整機(jī)、儀器、儀表、家用電器及零部件振動試驗(yàn)。零部件振動試驗(yàn)。慣性式慣性式: :利用不平衡利用不平衡質(zhì)量旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心質(zhì)量旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作為激振動力力作為激振動力, ,一一般用彈性元件支承般用彈性元件支承. .可分為共振區(qū)工作和可分為共振區(qū)工作和超共振區(qū)工作兩種超共振區(qū)工作兩種. .194 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28類型類型激振器激振器特特 點(diǎn)點(diǎn)電 動電 動振 動振 動臺臺由恒定的磁場和位于磁場中由恒定的磁場和位于磁場中通有一定交變電流

8、的線圈相通有一定交變電流的線圈相互作用而產(chǎn)生出一定的激振互作用而產(chǎn)生出一定的激振力。力。工作頻率寬，振動波形好，易于自動工作頻率寬，振動波形好，易于自動控制，操作調(diào)節(jié)方便；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制，操作調(diào)節(jié)方便；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較昂貴，載荷和工作臺面不大，價格較昂貴，載荷和工作臺面不大，某些振動臺漏磁場較大。可滿足試驗(yàn)?zāi)承┱駝优_漏磁場較大。可滿足試驗(yàn)方法中規(guī)定的方法中規(guī)定的5Hz5Hz以上的各頻段試驗(yàn)要以上的各頻段試驗(yàn)要求，適用于各類電子器件的振動試驗(yàn)。求，適用于各類電子器件的振動試驗(yàn)。配備附加臺面和水平臺，還可適用中配備附加臺面和水平臺，還可適用中小型整機(jī)振動試驗(yàn)。小型整機(jī)振動試驗(yàn)。 液壓液壓振動振

9、動臺臺通過一定的能量轉(zhuǎn)換裝置通過一定的能量轉(zhuǎn)換裝置, ,將油泵流出的高壓流體的能將油泵流出的高壓流體的能量轉(zhuǎn)換成激振力，以驅(qū)使振量轉(zhuǎn)換成激振力，以驅(qū)使振動臺往復(fù)運(yùn)動。常用的轉(zhuǎn)換動臺往復(fù)運(yùn)動。常用的轉(zhuǎn)換裝置由電液伺服閥和液壓作裝置由電液伺服閥和液壓作動筒組成動筒組成, ,亦稱亦稱”電液電液”振振動臺。動臺。下限頻率低，容易實(shí)現(xiàn)大推力下限頻率低，容易實(shí)現(xiàn)大推力, ,重載重載荷、大位移，易于自動控制，對試品荷、大位移，易于自動控制，對試品無磁場影響；但設(shè)備復(fù)雜，價格昂貴，無磁場影響；但設(shè)備復(fù)雜，價格昂貴，設(shè)備基礎(chǔ)要求高?？蓾M足試驗(yàn)方法中設(shè)備基礎(chǔ)要求高?？蓾M足試驗(yàn)方法中低、中頻段的試驗(yàn)要求，試用于地震

10、、低、中頻段的試驗(yàn)要求，試用于地震、船舶、拖拉機(jī)等行業(yè)的各類產(chǎn)品試驗(yàn)。船舶、拖拉機(jī)等行業(yè)的各類產(chǎn)品試驗(yàn)。204 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28類型類型激振器激振器特點(diǎn)特點(diǎn)電磁振電磁振動臺動臺由電磁鐵和磁性材料由電磁鐵和磁性材料相互作用產(chǎn)生激振力，相互作用產(chǎn)生激振力，以驅(qū)動振動臺往復(fù)運(yùn)以驅(qū)動振動臺往復(fù)運(yùn)動。動。結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但頻率單一，若需要其它工頻率單一，若需要其它工作頻率，控制復(fù)雜，功耗作頻率，控制復(fù)雜，功耗大。主要用于振動機(jī)械，大。主要用于振動機(jī)械，很少用于振動試驗(yàn)。很少用于振動試驗(yàn)。壓電振壓電振動臺動臺由壓電元件的壓電效由壓電元

11、件的壓電效應(yīng)的激振力來驅(qū)動工應(yīng)的激振力來驅(qū)動工作臺。作臺。工 作 頻 率 范 圍 可 達(dá)工 作 頻 率 范 圍 可 達(dá) 2 0 -2 0 -1000010000HzHz以上，但激振力很以上，但激振力很小，僅用于小型薄壁件的小，僅用于小型薄壁件的試驗(yàn)。試驗(yàn)。磁致伸磁致伸縮振動縮振動臺臺由磁致伸縮元件磁致由磁致伸縮元件磁致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生的激振伸縮效應(yīng)產(chǎn)生的激振力來驅(qū)動工作臺。力來驅(qū)動工作臺。工作頻率可達(dá)上萬工作頻率可達(dá)上萬HzHz，可，可用來作超聲波激振。用來作超聲波激振。214 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28sinFBLiBLIt 224 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動

12、激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28234 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28000Fm a 0m(4(4. .1111) )244 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28obebF(mm )a (4(4. .1212) )254 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-2812111esmmfa()()af m baemf1am 2aem1sf()f em(4(4. .1313) )fsf I264 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28ammFae)( 量量振動臺運(yùn)動部分等效質(zhì)振動臺運(yùn)動部分等效質(zhì)

13、 em試試驗(yàn)驗(yàn)載載荷荷的的質(zhì)質(zhì)量量 am(4(4. .1414) )274 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28%10022 zyxaaaT%100max aN 284 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28%100001 aaaN294 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28304 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28314 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28324 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28334 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵

14、設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28類型類型名稱名稱原理原理機(jī)械式機(jī)械式慣性激慣性激振器振器單軸慣性激振器單軸慣性激振器雙軸慣性激振器雙軸慣性激振器多軸慣性激振器多軸慣性激振器利用偏心質(zhì)量旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心慣性力利用偏心質(zhì)量旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心慣性力作為激振力，可產(chǎn)生較大的激振力而尺作為激振力，可產(chǎn)生較大的激振力而尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，波形不寸較小，結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，波形不好，頻段窄，軸及軸承承受的動載荷大好，頻段窄，軸及軸承承受的動載荷大電氣式電氣式激振器激振器電動式激振器電動式激振器利用通有交變電流的線圈在磁場中受力利用通有交變電流的線圈在磁場中受力而激振力而激振力電 磁 式 激 振 器電

15、 磁 式 激 振 器（磁吸式、磁動（磁吸式、磁動式）式）利用交變磁場與恒定磁場疊加，對磁場利用交變磁場與恒定磁場疊加，對磁場內(nèi)活動銜鐵產(chǎn)生極化作用，使銜鐵受交內(nèi)活動銜鐵產(chǎn)生極化作用，使銜鐵受交變磁力而產(chǎn)生激振力變磁力而產(chǎn)生激振力渦流式激振器渦流式激振器利用置于磁場中的試件和與其不接觸的利用置于磁場中的試件和與其不接觸的通有交變電流的線圈間產(chǎn)生的渦流而形通有交變電流的線圈間產(chǎn)生的渦流而形成激振力成激振力344 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28類型類型名稱名稱原理原理電氣式電氣式激振器激振器（續(xù)）（續(xù)）渦流式激振器渦流式激振器利用置于磁場中的試件和與其不接觸的通有利用

16、置于磁場中的試件和與其不接觸的通有交變電流的線圈間產(chǎn)生的渦流而形成激振力交變電流的線圈間產(chǎn)生的渦流而形成激振力壓電式激振器壓電式激振器利用逆壓電效應(yīng)，在壓電晶體兩極施加高頻利用逆壓電效應(yīng)，在壓電晶體兩極施加高頻交變電壓，晶體產(chǎn)生高頻激振力交變電壓，晶體產(chǎn)生高頻激振力磁致伸縮式激磁致伸縮式激振器振器利用鐵磁材料的磁致伸縮效應(yīng)，當(dāng)鎳鐵桿處利用鐵磁材料的磁致伸縮效應(yīng)，當(dāng)鎳鐵桿處于交變磁場中，會使桿產(chǎn)生拉伸和壓縮變形于交變磁場中，會使桿產(chǎn)生拉伸和壓縮變形而產(chǎn)生相應(yīng)的激振力而產(chǎn)生相應(yīng)的激振力液動、液動、氣動式氣動式激振器激振器液動式激振器液動式激振器利用一定的能量轉(zhuǎn)換裝置將液壓能換成往復(fù)利用一定的能量轉(zhuǎn)

17、換裝置將液壓能換成往復(fù)運(yùn)動的機(jī)械能而產(chǎn)生激振力運(yùn)動的機(jī)械能而產(chǎn)生激振力氣動式激振器氣動式激振器利用一定的能量轉(zhuǎn)換裝置將一定壓力的氣體利用一定的能量轉(zhuǎn)換裝置將一定壓力的氣體能量轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動的機(jī)械能而產(chǎn)生激振力能量轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動的機(jī)械能而產(chǎn)生激振力354 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28364 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28374 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28384 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28394 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28404 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28414 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28424 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28434 振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)振動激勵設(shè)備和激振技術(shù)2022-3-28444 振動激勵設(shè)備