測試技術(shù)7振動(dòng)的測量課件

1、第7章 振動(dòng)的測量 Vibration Measurement7.0 序 Introduction7.1 振動(dòng)基礎(chǔ) Basic of Vibration7.2 振動(dòng)測量傳感器 Sensors of Vibration Measurement7.3 傳感器的選擇 Sensor Selection7.4 振動(dòng)測量方法 Methods of Vibration Measurement7.5 機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析 Machine Condition Monitoring and Analysis7.6 振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn) Standard of Vibration7.7 位移的測量（Dispacement M

2、easurement）返回第7章 振動(dòng)的測量 Vibration Measureme振動(dòng)測量形式：測量機(jī)器或結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的振動(dòng)，如振動(dòng)位移、速度、加速度等掌握被測對象的運(yùn)行狀態(tài)狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷環(huán)境控制、等級評定對機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)施加某種激勵(lì)，測量其受迫振動(dòng)獲得被測對象的動(dòng)態(tài)性能：固有頻率、阻尼、響應(yīng)、模態(tài)等找出薄弱環(huán)節(jié)，通過改進(jìn)設(shè)計(jì)提高其抗振能力序7.0 序 (Introduction)振動(dòng)測量形式：序7.0 序 (Introduction)機(jī)械振動(dòng)是普遍存在的物理現(xiàn)象 如：旋轉(zhuǎn)機(jī)器的質(zhì)量不平衡、負(fù)載不均勻、結(jié)構(gòu)剛度各向異性、對中不良、潤滑不良、支撐松動(dòng)等 振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)大多數(shù)情況下 有害：

3、破壞機(jī)器正常工作，降低其性能，縮短其使用壽命，甚至機(jī)毀人亡機(jī)械振動(dòng)還伴隨著產(chǎn)生同頻率的噪聲，惡化環(huán)境和勞動(dòng)條件，危害人們的健康振動(dòng)也能被利用來完成有益的工作，如運(yùn)輸、夯實(shí)、清洗、粉碎、脫水等序機(jī)械振動(dòng)是普遍存在的物理現(xiàn)象機(jī)械振動(dòng)大多數(shù)情況下 有害：7.1 振動(dòng)的基礎(chǔ)知識 (Basic of Vibration)振動(dòng) ：在一定條件下，振動(dòng)體在其平衡位置附近隨時(shí)間作來回往復(fù)變化的運(yùn)動(dòng)。 xtATmfkx(t)例：簡諧運(yùn)動(dòng)質(zhì)量 彈簧系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)vibration of mass-spring system振動(dòng)的基礎(chǔ)知識7.1 振動(dòng)的基礎(chǔ)知識 (Basic of 振動(dòng)信號三要素：1） 幅值 amplit

4、ude 振動(dòng)體離開其平衡位置的最大位移。2） 頻率 frequency 周期的倒數(shù)。頻譜分析 頻率成分及其幅值大小 線性系統(tǒng)頻率保持特性尋找振源3） 相位 phase 確定共振頻率、振型、動(dòng)平衡、有源振動(dòng)控制等振動(dòng)的基礎(chǔ)知識振動(dòng)信號三要素：振動(dòng)的基礎(chǔ)知識周期振動(dòng)及其性質(zhì) 周期振動(dòng)的定義：周期函數(shù)可以展開為傅里葉級數(shù)： 第一項(xiàng)為均值或直流分量，第二項(xiàng)為基本振動(dòng)或基波，第三項(xiàng)以下總稱為高次諧波振動(dòng)。振動(dòng)的基礎(chǔ)知識周期振動(dòng)及其性質(zhì) 周期振動(dòng)的定義：周期函數(shù)可以展開為傅里葉級兩個(gè)簡諧振動(dòng)的合成 合成振動(dòng)為周期性非簡諧振動(dòng)振幅變化的頻率等于振幅的數(shù)值在 A1 + A2 到A1 - A2 間變化 振動(dòng)的基

5、礎(chǔ)知識A1A2A1+A21342A1-A2兩個(gè)簡諧振動(dòng)的合成 合成振動(dòng)為周期性非簡諧振動(dòng)振動(dòng)的基礎(chǔ)當(dāng) 時(shí)，合成振動(dòng)為拍振振幅變化的頻率等于振動(dòng)的基礎(chǔ)知識A2A當(dāng) 簡諧振動(dòng)是最基本的周期運(yùn)動(dòng)，各種不同的周期運(yùn)動(dòng)都可以用無窮個(gè)不同頻率的簡諧運(yùn)動(dòng)的組合來表示。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用簡諧函數(shù)表示為位移速度加速度振動(dòng)的基礎(chǔ)知識 簡諧振動(dòng)是最基本的周期運(yùn)動(dòng)，各種不同的周期運(yùn)單自由度系統(tǒng)在基礎(chǔ)受力所產(chǎn)生的受迫振動(dòng) 令振動(dòng)的基礎(chǔ)知識f (t) mkcy0(t) y1(t)m單自由度系統(tǒng)在基礎(chǔ)受力所產(chǎn)生的受迫振動(dòng) 令振動(dòng)的基礎(chǔ)知識f 基礎(chǔ)振動(dòng)的幅-頻曲線振動(dòng)的基礎(chǔ)知識00.511.522.530123456A(w)0.

6、10.20.50.71基礎(chǔ)振動(dòng)的幅-頻曲線振動(dòng)的基礎(chǔ)知識00.511.522.53基礎(chǔ)振動(dòng)的相-頻曲線振動(dòng)的基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)振動(dòng)的相-頻曲線振動(dòng)的基礎(chǔ)知識比較質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)振動(dòng)的基礎(chǔ)知識 mkcf (t)y(t) f (t)ky(t)比較質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)振動(dòng)的基礎(chǔ)知識 mkcf (t)y(t)質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)的幅-頻曲線基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的幅-頻曲線振動(dòng)的基礎(chǔ)知識00.511.522.5301234560.10.20.50.71A(w)00.511.522.530123456A(w)0.10.20.50.71質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)的幅-頻曲線基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的幅-頻曲線振動(dòng)的基礎(chǔ)知識00廣義振動(dòng)：任一物理量(如位移、電流等)在某一數(shù)值附近反復(fù)

7、變化。振動(dòng)有各種不同的形式：機(jī)械振動(dòng)電磁振動(dòng) 振動(dòng)的基礎(chǔ)知識廣義振動(dòng)：任一物理量(如位移、電流等)在某一數(shù)值附近反復(fù)變化7.2.1 振動(dòng)測量分類 按測量原理分：機(jī)械方法 常用于振動(dòng)頻率低、振幅大、精度要求低的場合。光學(xué)方法 主要用于精密測量和振動(dòng)傳感器的標(biāo)定。電測法 應(yīng)用范圍廣，在工業(yè)界被廣泛采用。 按測振參數(shù)分：位移傳感器 displacement sensor速度傳感器 velocity sensor加速度傳感器 acceleration sensor7.2 振動(dòng)測量傳感器 （Sensor of Vibration Measurement）振動(dòng)測量傳感器7.2.1 振動(dòng)測量分類7.2 振動(dòng)

8、測量傳感器 （S 按變分原理分：磁電式 magnetoelectric壓電式 piezoelectric電阻應(yīng)變式 resistance strain gauge電感式 inductance電容式 capacitance光學(xué)式 optical 按傳感器與被測物關(guān)系分：接觸式傳感器有磁電式、壓電式及電阻應(yīng)變式等。非接觸式傳感器有電渦流式和光學(xué)式等。振動(dòng)測量傳感器 按變分原理分：振動(dòng)測量傳感器 按參考坐標(biāo)分：相對式傳感器：以空間某一固定點(diǎn)作為參考點(diǎn)，測量物體上的某點(diǎn)對參考點(diǎn)的相對振動(dòng)。絕對式傳感器：以大地為參考基準(zhǔn)，即以慣性空間為基準(zhǔn)，測量振動(dòng)物體相對于大地的絕對振動(dòng)，又稱慣性式傳感器。振動(dòng)測量傳

9、感器 按參考坐標(biāo)分：振動(dòng)測量傳感器 電渦流傳感器是通過傳感器端部線圈與被測物體（導(dǎo)電體）間的間隙變化來測量物體的振動(dòng)和靜位移。工作原理Usr 高頻交變電壓i 傳感器電流F 傳感器磁通量i1 感應(yīng)電流F1 感應(yīng)磁通鏈- 互感耦合系數(shù)的大小與二者之間的距離及導(dǎo)體的材料有關(guān)。 7.2.2 渦流式位移傳感器 (eddy-current displacement sensor)振動(dòng)測量傳感器 電渦流傳感器是通過傳感器端部線圈與被測物體（導(dǎo)電體8 mm25 mm11 mm振動(dòng)測量傳感器8 mm25 mm11 mm振動(dòng)測量傳感器渦流傳感器及其測量線路 頻率為 的振蕩器（一般用石英振蕩器）檢波環(huán)節(jié)輸出電壓 正

10、比于間隙d，可以分為兩部分 直流部分交流部分調(diào)制與解調(diào)過程振動(dòng)測量傳感器UsrReUscCUU0（靜態(tài)位移d0）d0CL傳感器前置器石英振蕩器檢波器渦流傳感器及其測量線路 直流部分交流部分調(diào)制與解調(diào)過程振動(dòng)測典型渦流傳感器的幅頻相應(yīng)曲線振動(dòng)測量傳感器幅值 /dB相位 /頻率 /Hz幅值相位典型渦流傳感器的幅頻相應(yīng)曲線振動(dòng)測量傳感器幅值 /dB相位 渦流位移傳感器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單非接觸式測量線性度好頻率響應(yīng)范圍較寬具有較強(qiáng)的抗干擾能力在生產(chǎn)條件下安裝方便 在監(jiān)視診斷尤其是旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸振動(dòng)檢測中應(yīng)用十分普遍 振動(dòng)測量傳感器渦流位移傳感器特點(diǎn)：振動(dòng)測量傳感器不同材質(zhì)對靈敏度的影響 振動(dòng)測量傳感器0 0.

11、5 1.0 1.5 2.0 2.5 d /mmU /-v2018161412108642銅鋁鋼不同材質(zhì)對靈敏度的影響 振動(dòng)測量傳感器0 渦流傳感器檢測透平葉片根裂紋示意圖振動(dòng)測量傳感器渦流傳感器檢測透平葉片根裂紋示意圖振動(dòng)測量傳感器磁電式絕對速度計(jì)1、9彈簧片；2磁靴；3阻尼環(huán)；4外殼；5鋁架；6磁鋼；7線圈；8線圈架；10導(dǎo)線；11接線座7.2.3 磁電式速度傳感器 (Magnetoelectric Velocity Sensor)振動(dòng)測量傳感器磁電式絕對速度計(jì)7.2.3 磁電式速度傳感器 (Magnet當(dāng)穿過匝數(shù)為w線圈的磁通 發(fā)生變化時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢為 置于永久磁鐵直流磁場內(nèi)的線圈作直線

12、運(yùn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為 式中：B磁場的感應(yīng)電勢強(qiáng)度；l單匝線圈有效長度； w線圈匝數(shù)；v線圈與磁場的相對運(yùn)動(dòng)速度； 線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向的夾角。 此即一般慣性速度計(jì)的原理。 振動(dòng)測量傳感器當(dāng)穿過匝數(shù)為w線圈的磁通 發(fā)生變化時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢為 式中7.2.4 壓電式加速度傳感器(Piezoelectric acceleration sensor)利用某些晶體材料（如壓電陶瓷鋯鈦酸鉛等）的壓電效應(yīng)作為機(jī)電變換器而制成的加速度傳感器振動(dòng)測量傳感器7.2.4 壓電式加速度傳感器(Piezoelectric 特點(diǎn)頻帶極寬(0.220 KHz) 。本身質(zhì)量小(250 g)。 動(dòng)態(tài)范圍很大。工作原理慣性質(zhì)量

13、運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力作用在壓電晶體上，壓電晶體產(chǎn)生相應(yīng)大小電荷。振動(dòng)測量傳感器(a)(b)特點(diǎn)振動(dòng)測量傳感器(a)(b)量程靈敏度分辨率重量/g應(yīng)用及特點(diǎn)5000g0.5mV/g0.02g4.5適用于爆破、撞擊等100000g0.05mV/g0.3g4.4適用于爆破、撞擊、爆炸分離等150g10mV/g0.003g10.5可在-196的低溫環(huán)境下工作5g1000mV/g0.000 04g35高分辨率型500g10mV/g0.001 5g0.5微型，適用于小型結(jié)構(gòu)50g100mV/g0.000 16g2小型、高靈敏度、高分辨率，各種用途500g10mV/g0.005g2高頻、小型、石英剪切，各種用

14、途50g100mV/g0.000 5g27三角剪切結(jié)構(gòu)，石英通用加速度傳感器2000g2.5mV/g 0.04g17.9沖擊傳感器、內(nèi)置濾波器，樁基檢測500g10mV/g0.000 5g10環(huán)型 50g100mV/g0.000 2g203軸、結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)5g1000mV/g0.000 06g243軸、高靈敏度10g100mV/g0.000 2g180/片狀3軸坐墊傳感器，汽車實(shí)驗(yàn)500g10mV/g0.001g4/方形3軸、小型，模態(tài)、振動(dòng)、噪聲實(shí)驗(yàn)5g1103mV/g0.0001g1 000超低頻地震傳感器，長期穩(wěn)定性良好0.5g1104mV/g0.000 001g635超低頻地震傳感器，高靈

15、敏度某系列加速度傳感器特性表振動(dòng)測量傳感器量程靈敏度分辨率重量/g應(yīng)用及特點(diǎn)5000g0.5mV/g031 kHz28 kHz7 kHz2 kHz傳感器固定方式及其共振頻率振動(dòng)測量傳感器(a)(b)(c)(d)(e)(f)31 kHz28 kHz7 kHz2 kHz傳感器固定方式及7.3.1 直接測量參數(shù)的選擇 低頻時(shí)加速度的幅值測量噪聲相當(dāng) 直接用位移拾振器更合理用位移拾振器測高頻位移同理7.3 傳感器的選擇 (Sensor Selection)7.3.2 應(yīng)使最重要的參數(shù)能以最直接、最合理的方式測得考察慣性力可能導(dǎo)致的破壞或故障時(shí)宜做加速度測量?？疾煺駝?dòng)環(huán)境（采用振動(dòng)烈度）宜做振動(dòng)速度的測

16、量。要監(jiān)測機(jī)器的位置變化時(shí)，宜選用電渦流或電容傳感器做位移的測量。選擇時(shí)還需要注意能在實(shí)際機(jī)器設(shè)備安裝的可行性。傳感器的選擇7.3.1 直接測量參數(shù)的選擇 7.3 傳感器的選擇 7.3.3 傳感器的頻率范圍、量程、靈敏度等指標(biāo) 各種拾振傳感器都受其結(jié)構(gòu)的限制而有其自身適用的范圍 拾振器質(zhì)量大，其上限頻率就低、靈敏度高。質(zhì)量輕的拾振器上限頻率高、靈敏度低。以壓電加速度計(jì)為例:超低振級測量的都是質(zhì)量超過100g靈敏度很高的加速度計(jì)。高振級（如沖擊）測量的都是小到幾克或零點(diǎn)幾克的加速度計(jì)。 傳感器的選擇7.3.3 傳感器的頻率范圍、量程、靈敏度等指標(biāo) 傳感器的選7.3.4 使用環(huán)境、價(jià)格、壽命、可靠

17、性、維修、校準(zhǔn)激光測振有很高的分辨力和測量精確度。 對環(huán)境（隔振）要求極嚴(yán)、設(shè)備又極昂貴。 只適用于特殊環(huán)境下測量，如實(shí)驗(yàn)室測量、校準(zhǔn)等。電渦流傳感器對環(huán)境要求低而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場對機(jī)器振動(dòng)的測量中，且能在高溫、油污、蒸汽介質(zhì)環(huán)境下長期可靠地工作。 比較電容、激光傳感器對相位有嚴(yán)格要求時(shí)，除了應(yīng)注意拾振器的相頻特性外，還要注意放大器的相頻特性和測試系統(tǒng)中所有其他儀器的相頻特性。傳感器的選擇7.3.4 使用環(huán)境、價(jià)格、壽命、可靠性、維修、校準(zhǔn)傳感器的7.3.5 傳感器對被測構(gòu)件附加質(zhì)量的影響 傳感器固定在被測物體上，對被測量有影響。修正為切削動(dòng)態(tài)特性檢測圖傳感器的選擇7.3.5 傳感器對被測

18、構(gòu)件附加質(zhì)量的影響切削動(dòng)態(tài)特性檢測圖7.4.1 相對振動(dòng)測量方法 使用非接觸式傳感器的相對運(yùn)動(dòng)測量系統(tǒng) 7.4 振動(dòng)測量方法 （Methods of Vibration Measurement）振動(dòng)測量方法前置器遠(yuǎn)距離指示儀表機(jī)器結(jié)構(gòu)用于報(bào)警停機(jī)記錄和分析儀表得任選輸出非接觸式傳感器軸前置器7.4.1 相對振動(dòng)測量方法 使用非接觸式傳感器的相對運(yùn)動(dòng)測7.4.2 絕對振動(dòng)測量方法 使用非接觸式傳感器和慣性傳感器的絕對運(yùn)動(dòng)測量系統(tǒng) 振動(dòng)測量方法前置器遠(yuǎn)距離指示儀表機(jī)器結(jié)構(gòu)非接觸式傳感器軸用于報(bào)警停機(jī)記錄和分析儀表得任選輸出前置器7.4.2 絕對振動(dòng)測量方法 使用非接觸式傳感器和慣性傳感器7.4.3

19、 一般測試方法 信號拾取信號調(diào)理信號記錄信號分析處理結(jié)果輸出振動(dòng)測量方法7.4.3 一般測試方法 振動(dòng)測量方法7.5 機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析 （Machine Condition Monitoring and Analysis）目的：保證設(shè)備安全、可靠運(yùn)行提高設(shè)備利用率和經(jīng)濟(jì)效益科學(xué)管理與決策，革新設(shè)備維修體制由事后維修、計(jì)劃維修向預(yù)知維修（視情維修）轉(zhuǎn)變分析方法：時(shí)域：波形分析、統(tǒng)計(jì)相關(guān)等頻域：頻譜分析機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析7.5 機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析 （Machine Con選擇刀桿垂直方向的振動(dòng)加速度作為原始特征信號，用加速度傳感器拾取。檢測和分析系統(tǒng)如圖所示。切削條件是刀具角度為 ；工件材料為4

20、5鋼；切削用量為 7.5.1 制造過程狀態(tài)監(jiān)測與分析切削過程刀具磨損的狀態(tài)識別機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析BA選擇刀桿垂直方向的振動(dòng)加速度作為原始特征信號，用加速度傳感器頻譜分析低通濾波器1 000 Hz417.9機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析未切削時(shí)的頻譜開始切削后的頻譜切削時(shí)間增加，刀具有磨損刀具有磨損更多01002003004005006007008009001 000051015202530417.9f /HzS ( f )0100200300400500600700800051015202530398.4S ( f )f /Hz01002003004005006007008009001 000051015

21、202530417.9328.1S ( f )f /Hz01002003004005006007008009001 000051015202530417.978.1S ( f )f /Hz頻譜分析低通濾波器1 000 Hz417.9機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析切削時(shí)間增加，刀具磨損加劇切削時(shí)間增加，刀具磨損加劇刀具磨損特征頻率與切削時(shí)間關(guān)系刀具磨損量與切削時(shí)間關(guān)系01002003004005006007008009001 000051015202530417.958.5S ( f )f /Hz0510152025303540455055050100150200250300350特征頻率 f

22、 /Hzf /Hzt /min01002003004005006007008009001000051015202530417.939.0S ( f )051015202530354045505500.10.20.30.40.5t /min刀具磨損量 /mm機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析切削時(shí)間增加，刀具磨損加劇切削時(shí)間增加，刀高頻頻譜分析-無低通濾波器418機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析418未切削時(shí)的頻譜開始切削后的頻譜切削時(shí)間增加，刀具有磨損刀具有磨損加劇05001 0001 5002 0002 5003 0003 5004 00001020304050S ( f )f /Hzf /Hzf /Hzf /Hzf /

23、Hz05001 0001 5002 0002 5003 0003 5004 000010203040504188362 680S ( f )05001 0001 5002 0002 5003 0003 5004 000010203040504188362 220S ( f )05001 0001 5002 0002 5003 0003 5004 000010203040501 620S ( f )高頻頻譜分析-無低通濾波器418機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析418未切機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析特征頻率、特征頻率峰值、自相關(guān)函數(shù)、樣本方差與切削時(shí)間的關(guān)系t /min051015202530354045505511.

24、251.51.7522.252.52.753特征頻率 f /kHz051015202530354045505500.10.20.30.40.50.60.7t /min一步自相關(guān)函數(shù) r1051015202530354045505505101520253035404550S ( f )t /mint /min特征頻率譜峰05101520253035404550550123456x1000樣本方差 s 2機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析特征頻率、特征頻率峰值、自相關(guān)函數(shù)、樣本方金屬切削顫振(chattering)顫振發(fā)生前后振動(dòng)波形圖機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析050100150200250300350400450500

25、55060000.511.522.533.544.555.5x10t /min振動(dòng)幅值 /mm振動(dòng)幅值 /mm金屬切削顫振(chattering)顫振發(fā)生前后振動(dòng)波形圖機(jī)頻譜分析顫振未發(fā)生顫振已發(fā)生顫振劇烈機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析01002003004005006007008009001 000012345 S (f ) 300f /Hzf /Hzf /Hz功率譜01002003004005006007008009001 000012345S(f )180功率譜01002003004005006007008009001000012345180300S(f )功率譜頻譜分析顫振未發(fā)生顫振已發(fā)生顫振劇烈

26、機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析010統(tǒng)計(jì)分析機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析0102030405060012345x1000t /mint /min樣本方差 s 205101520253035404550556000.250.50.751-0.25-0.5-0.75-1一步自相關(guān)函數(shù) r1統(tǒng)計(jì)分析機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析010203040506001237.5.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷振動(dòng)測試的重要性常見故障： 質(zhì)量不平衡 軸彎曲 不對中 摩擦 油膜渦動(dòng) 松動(dòng) 裂紋 點(diǎn)蝕 斷齒裂紋轉(zhuǎn)子機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析7.5.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷振動(dòng)測試的重要性裂紋思考：軸的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)傳感器安裝方向軸心軌跡右圖軸心位置下

27、頁振動(dòng)信號的表示及其軸心軌跡機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析yStKSSSoPytA(p-p)xA11B1maxSB(p-p)傳感器B由傳感器A測得的波形傳感器A由傳感器B測锝的波形(p-p)maxSS思考：振動(dòng)信號的表示及其軸心軌跡機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析yStKS軸心位置圖軸在軸承中懸浮的位置機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析軸心位置圖軸在軸承中懸浮的位置機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析左圖是一臺水泵的譜圖，圖中2 處有峰值，存在某種程度的不對中。檢查發(fā)現(xiàn)不對中量達(dá)0.254 mm。找正后譜圖（右圖）2處的幅值已明顯變小，機(jī)組運(yùn)行相當(dāng)平穩(wěn)。說明：（1）兩次測量結(jié)果，1 處的幅值無明顯變化，而2處幅值變化很大，這正是不對中故障的典型頻譜特征

28、。（2）在2 附近有兩個(gè)譜峰，一個(gè)在7 100 rmin處，為水泵的二倍軸頻譜；另一個(gè)在7 200 rmin處，它是電動(dòng)機(jī)定子繞組中電氣故障引起的。 1X2X1X2X不對中機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析2 400 4 800 7 200 9 600 12 000r/min2 400 4 800 7 200 9 600 12 000r/min左圖是一臺水泵的譜圖，圖中2 處有峰值，存在某種程度的不對四輥軋機(jī)垂直振動(dòng)速度檢測與顫振四輥軋機(jī)垂直振動(dòng)速度檢測與顫振出現(xiàn)120250Hz顫振的振動(dòng)頻譜圖機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析出現(xiàn)120250Hz顫振的振動(dòng)頻譜圖機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn) 目前最常采用的是通頻振

29、幅來衡量機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的，根據(jù)所使用傳感器的種類分為： 1) 軸承振動(dòng)評定，用接觸式傳感器(例如磁電式振動(dòng)速度傳感器或壓電式振動(dòng)加速度傳感器)放置在軸承座上進(jìn)行測量 2) 軸振動(dòng)評定，用非接觸式傳感器(例如電渦流式傳感器)測量軸相對于機(jī)殼的振動(dòng)值或軸的絕對振動(dòng)值。 評定參數(shù)可用振動(dòng)位移峰峰值和振動(dòng)烈度(即均方根值，它代表了振動(dòng)能量的大小)來表示。7.6 振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn) (Standard of Vibration)振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn) 7.6 振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn) (S轉(zhuǎn)速/(r/min) 標(biāo)準(zhǔn)/mm優(yōu)良合格15003050 7030002030 水電部汽輪機(jī)組振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)(雙振峰) 離心鼓風(fēng)機(jī)和

30、壓縮機(jī)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 /300065001000010000-16000主軸軸承/mm50403020齒輪軸承/mm404030振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速/(r/min) 優(yōu)良合格15003050振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn)在制定上述振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，假設(shè)：機(jī)組振動(dòng)為單一頻率的弦波振動(dòng)；軸承振動(dòng)和轉(zhuǎn)子振動(dòng)基本上有一固定比值，因此可利用軸承振動(dòng)代表轉(zhuǎn)子振動(dòng)； 軸承座在垂直、水平方向上的剛度基本上相等，即認(rèn)為是各向同性的。實(shí)際證明上述假設(shè)與事實(shí)不盡相符:所測得的振動(dòng)多數(shù)是由數(shù)種頻率的振動(dòng)合成的；軸承組水平剛度明顯低于垂直剛度；轉(zhuǎn)子振動(dòng)和軸承座振動(dòng)的比值，可以達(dá)250倍，它與軸承形式、間隙、軸承座剛度、油膜特性等有關(guān)

31、，且同類機(jī)組亦不盡相同。振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn)在制定上述振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，假設(shè)：振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn)為了較全面的反映機(jī)組的振動(dòng)情況，必須制定其他的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn) 振動(dòng)烈度。 振動(dòng)烈度與振動(dòng)位移的關(guān)系振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn)為了較全面的反映機(jī)組的振動(dòng)情況，必須制定其他的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn) GB11347.1-89 區(qū)域A新投產(chǎn)機(jī)組的振動(dòng)應(yīng)在此區(qū)域內(nèi)區(qū)域B機(jī)組可以長期運(yùn)行區(qū)域C機(jī)組不允許長期運(yùn)行，利用機(jī)會(huì)進(jìn)行處理區(qū)域D運(yùn)行有危險(xiǎn)，可能引起機(jī)組事故大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)烈度評定等級 軸承振動(dòng)烈度 支承分類 ()1-.smmvrms 剛性支承 柔性支承 0.460.711.121.82.84.67.111.218.028.046.071.0 C B B C

32、A A D D 振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn)GB /T 11347.1 - 89GB11347.1-89 區(qū)域A新投產(chǎn)機(jī)組的振動(dòng)應(yīng)在此區(qū)域內(nèi)位移的測量 按被測量，位移的測量分為線位移測量和角位移測量。 按測量參數(shù)的特性，位移測量分為靜態(tài)位移測量和動(dòng)態(tài)位移測量。（1）位移測量的分類（2）位移測量時(shí)應(yīng)注意的問題 測量方向與位移方向重合位移是指物體上某一點(diǎn)在一定方向上的位置變動(dòng)，是矢量。如果測量方向與位移方向不重合，則測量結(jié)果僅僅反映該測量方向上的分量，而不能真實(shí)反映需測位移的大小。位移測量時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的測量對象，選擇適當(dāng)?shù)臏y量點(diǎn)、測量方向和測量系統(tǒng)。7.7 位移的測量(Displacement Measure

33、ment)位移的測量 按被測量，位移的測量分為線位移測量和角位移測量。7.7.1 常用位移傳感器(displacement sensor)形 式測量范圍精確度直線性特 點(diǎn)電阻式 滑線式 線位移 角位移 變阻器 線位移 角位移1300 mm0360 11000 mm060 rad0.1%0.1%0.5%0.5%0.1%0.1%0.5%0.5% 分辨率較好，可用于靜態(tài)或動(dòng)態(tài)測量。機(jī)械結(jié)構(gòu)不牢固 結(jié)構(gòu)牢固，壽命長，但分辨率差，電噪聲大應(yīng)變式 非粘貼式的 粘貼的 半導(dǎo)體的0.5%應(yīng)變0.3%應(yīng)變0.25%應(yīng)變0.1%2%3%2%3%1%滿刻度20% 不牢固 牢固，使用方便，需溫度補(bǔ)償和高絕緣電阻輸出幅

34、值大，溫度靈敏性高7.7.1 常用位移傳感器(displacement se常用位移傳感器(2/4)形 式測量范圍精確度直線性特 點(diǎn)電感式 自感式變氣隙型 螺管型 特大型差動(dòng)變壓器渦電流式同步機(jī)微動(dòng)同步器旋轉(zhuǎn)變壓器0.2 mm1.52 mm3002000 mm0.08 75 mm2.5 250 mm360 10601%0.5%1%3%0.10.7 1%3%0.15%0.1%0.5%3%0.5%0.05%0.1% 只宜用于微小位移測量 測量范圍較前者寬，使用方便可靠，動(dòng)態(tài)性能較差 分辨率好，受到磁場干擾時(shí)需屏蔽 分辨率好，受被測物體材料、形狀、加工質(zhì)量影響 可在1200 r/min 的轉(zhuǎn)速下工作

35、，堅(jiān)固、對溫度和濕度不敏感 非線性誤差與變壓比和測量范圍有關(guān)常用位移傳感器(2/4)形 式測量范圍精確度直線性特 常用位移傳感器(3/4)形 式測量范圍精確度直線性特 點(diǎn)電容式 變面積 變間距10-3100 mm10-310 mm0.005%0.1%1% 介電常數(shù)受環(huán)境溫度、濕度變化的影響 分辨率很好，但測量范圍很小，只能在小范圍內(nèi)近似地保持線性霍爾元件1.5 mm0.5% 結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)態(tài)特性好感應(yīng)同步器 直線式 旋轉(zhuǎn)式10-3100 mm03602.5m/250 mm0.5 模擬和數(shù)字混合測量 系統(tǒng)，數(shù)字顯示 (直線 式感應(yīng)同步器的分析率 可達(dá)1 m)常用位移傳感器(3/4)形 式測量范圍精

36、確度直線性特 常用位移傳感器(4/4)形 式測量范圍精確度直線性特 點(diǎn)計(jì)量光柵 長光柵 圓光柵10-31 000 mm03603 m/1 mm1模擬和數(shù)字混合測量系統(tǒng)，數(shù)字顯示(長光柵分辨率0.11 m)磁柵 長磁柵 圓磁柵10-310000 mm03605 m/1 mm1測量時(shí)工作速度可達(dá)12 m/min角度編碼器 接觸式 光電式0360036010-6 r10-8 r分辨率好，可靠性高常用位移傳感器(4/4)形 式測量范圍精確度直線性特 7.7.2 位移測量應(yīng)用實(shí)例 (Examples of Displacement Measurement)1.軸位移的測量軸位移不僅能表明機(jī)器的運(yùn)行特性和

37、狀況。而且能夠指示推力軸承的磨損情況以及轉(zhuǎn)動(dòng)部件和靜止部件之間發(fā)生碰撞的可能性。在工業(yè)現(xiàn)場，常用電渦流位移傳感器來測量軸位移。在位移測量中只考慮傳感器中的直流電壓成分。軸位移分為相對軸位移（即軸向位置）和相對軸膨脹。（1）相對軸位移的測量相對軸位移是指軸向推力軸承和導(dǎo)向盤之間的距離變化。導(dǎo)向盤和軸承之間必須有一定的間隙以便能夠形成承載油膜。7.7.2 位移測量應(yīng)用實(shí)例1.軸位移的測量軸位移不僅能表明位移測量應(yīng)用實(shí)例(2/21)渦流傳感器軸正常運(yùn)轉(zhuǎn)位置停機(jī)位置緊急報(bào)警位置相對軸位移測量示意圖位移測量應(yīng)用實(shí)例(2/21)渦流傳感器軸正常運(yùn)轉(zhuǎn)位置停機(jī)位置位移測量應(yīng)用實(shí)例(3/21)(2) 相對軸膨脹

38、的測量 是指旋轉(zhuǎn)機(jī)器的旋轉(zhuǎn)部件和靜止部件因?yàn)槭軣峄蚶鋮s導(dǎo)致膨脹或收縮量。相對軸膨脹的測量相對軸膨脹的測量在旋轉(zhuǎn)機(jī)器的啟/停機(jī)過程十分重要。因?yàn)闄C(jī)組加熱和冷卻時(shí)轉(zhuǎn)子和機(jī)殼會(huì)發(fā)生不同的膨脹。 例如，功率大于1 000 MW的大汽輪機(jī)的相對膨脹可能達(dá)到50 mm。一般采用渦流傳感器在軸肩處測量軸肩測量不超過12.5 mm的相對軸膨脹位移測量應(yīng)用實(shí)例(3/21)(2) 相對軸膨脹的測量 位移測量應(yīng)用實(shí)例(4/21)可以測量大約25 mm的相對軸膨脹在軸肩兩側(cè)相對地安裝渦流傳感器位移測量應(yīng)用實(shí)例(4/21)可以測量大約25 mm的相對軸膨位移測量應(yīng)用實(shí)例(5/21)轉(zhuǎn)軸錐面兩個(gè)渦流傳感器構(gòu)成差分電路進(jìn)行

39、補(bǔ)償原理？測量50 mm或更大相對軸膨脹當(dāng)錐面移動(dòng)時(shí)，軸向位移與徑向位移的轉(zhuǎn)換位移測量應(yīng)用實(shí)例(5/21)轉(zhuǎn)軸錐面兩個(gè)渦流傳感器構(gòu)成差分電位移測量應(yīng)用實(shí)例(6/21)雙錐面用一傳感器測量相對軸膨脹用另一傳感器補(bǔ)償軸的徑向浮動(dòng)位移測量應(yīng)用實(shí)例(6/21)雙錐面用一傳感器測量相對軸膨脹用位移測量應(yīng)用實(shí)例(7/21)空間有限，軸肩太低或太小，或者相對軸膨脹太大擺，有磁性，使得擺能跟隨軸肩運(yùn)動(dòng)通過非接觸傳感器測量擺固定點(diǎn)附近的運(yùn)動(dòng)而測量相對軸膨脹位移測量應(yīng)用實(shí)例(7/21)空間有限，軸肩太低或太小，或者相位移測量應(yīng)用實(shí)例(8/21)2. 回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)是指在回轉(zhuǎn)過程中回轉(zhuǎn)軸線偏離理

40、想位置而出現(xiàn)的附加運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)誤差是回轉(zhuǎn)軸上任何一點(diǎn)發(fā)生與軸線平行的移動(dòng)（端面運(yùn)動(dòng)誤差）和在垂直于軸線的平面內(nèi)的移動(dòng)（徑向運(yùn)動(dòng)誤差）。端面運(yùn)動(dòng)誤差因測量點(diǎn)所在半徑位置不同而異，徑向運(yùn)動(dòng)誤差則因測量點(diǎn)所在的軸向位置不同而異。 因此，在討論運(yùn)動(dòng)誤差時(shí)，應(yīng)指明測量點(diǎn)的位置。常用徑向誤差測量。位移測量應(yīng)用實(shí)例(8/21)2. 回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回位移測量應(yīng)用實(shí)例(9/21)回轉(zhuǎn)徑向運(yùn)動(dòng)誤差測量示意圖RmROrOmO0r()edydxSx()Sy()yx圓球理想圓球位移測量應(yīng)用實(shí)例(9/21)回轉(zhuǎn)徑向運(yùn)動(dòng)誤差測量示意圖RmR位移測量應(yīng)用實(shí)例(10/21)3. 厚度測量厚度測量分為非接觸式測厚和接觸式

41、測厚。（1）非接觸式測厚 X射線測厚儀檢測器被測帶材放射源狀態(tài)控制閘門測量線路指示器位移測量應(yīng)用實(shí)例(10/21)3. 厚度測量厚度測量分為非接位移測量應(yīng)用實(shí)例(11/21)對于窄束入射線，在其穿透被測材料后，射線強(qiáng)度 I 的衰減規(guī)律為I = I0e-h式中，I0 入射射線強(qiáng)度； 吸收系數(shù)； h 被測材料的厚度。 當(dāng) 和 I0 一定時(shí)， I 僅僅是板厚 h 的函數(shù)。所以，測出 I 就可以知道厚度 h。位移測量應(yīng)用實(shí)例(11/21)對于窄束入射線，在其穿透被測材位移測量應(yīng)用實(shí)例(12/21)（2）接觸式測厚上傳感器導(dǎo)輥被測帶材下傳感器C形架導(dǎo)輥以保證在測量時(shí)帶鋼與傳感器垂直位移測量應(yīng)用實(shí)例(12/21)（2）接觸式測厚上傳感器導(dǎo)輥被4. 物位的測量物位是液位、料位以及界面位置的總稱。測量物位有時(shí)是為了測知容器中物體的多少、大?。o態(tài)測量）；有時(shí)是為了對容器中的物體進(jìn)行監(jiān)控，調(diào)節(jié)物料的進(jìn)出速度，或在物位接近極限位置時(shí)能提前報(bào)警（動(dòng)態(tài)連續(xù)測量）常用測量方法：（4）放射性同位素測量法（1）電感測量法（2）電容測量法（3）超聲測量法位移測量應(yīng)用實(shí)例(13/21)4. 物位的測量物位是液位、