回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量及譜分析

部分學(xué)生的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)小論文PAGE PAGE 11 AP0308123 林謙?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量及譜分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握壓電加速度傳感器的性能與使用方法，2)了解并掌握機(jī)械振動(dòng)信號(hào)測(cè)量的基本方法，3)掌握測(cè)試信號(hào)的頻率域分析方法，4)了解虛擬儀器的使用方法,5) 掌握快速傅里葉變換（FFT）的參數(shù)選擇，6）掌握數(shù)據(jù)采集的正確使用方法，7）了解回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的頻譜特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)試振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的加速度，用虛擬儀器LabVIEW分析振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的振動(dòng) 頻率特性，正確選擇實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種參數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)原理 回轉(zhuǎn)機(jī)械，由于回轉(zhuǎn)件的不平衡、負(fù)載的不均勻、結(jié)構(gòu)剛度的各向異性、間隙、潤(rùn)滑不良、支撐松動(dòng)等因素，總是伴隨著各種振動(dòng)。 振動(dòng)測(cè)試包括兩種方式：一是測(cè)量機(jī)械或結(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、頻率和相位等，了解被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)狀態(tài)，評(píng)定等級(jí)和尋找振源，對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析、診斷和預(yù)測(cè)。二是對(duì)機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)施加某種激勵(lì)，測(cè)量其受迫振動(dòng)，以便求得被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)力學(xué)參量或動(dòng)態(tài)性能，如固有頻率、阻尼、剛度、頻率響應(yīng)和模態(tài)等。 振動(dòng)的幅值、頻率和相位是振動(dòng)的三個(gè)基本參數(shù)，稱為振動(dòng)三要素。 幅值：幅值是振動(dòng)強(qiáng)度的標(biāo)志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法來(lái)表示。本實(shí)驗(yàn)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)化如圖所示：?? ? （1） 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)圖 （2） 彈簧質(zhì)量系統(tǒng) 由于偏心質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)臺(tái)受到一周期離心力的作用，大小為 ，實(shí)驗(yàn)測(cè)的是y方向的振動(dòng)，y方向的分力為 。由上可知，該力與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。該力相當(dāng)于作用在如圖（2） 所示的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)上，該系統(tǒng)的微分方程為?？芍?，測(cè)出實(shí)驗(yàn)臺(tái)的振動(dòng)加速度 信號(hào)，通過(guò)信號(hào)分析就可以確定 的各參數(shù)。如頻率大小，進(jìn)而可以確定電機(jī)的、即轉(zhuǎn)速。對(duì)于 的一階系統(tǒng)，根據(jù)頻率不變性。輸出信號(hào)的頻率與輸入力的頻率相等。雖然輸出信號(hào)有各種頻率成分（如噪聲，實(shí)驗(yàn)臺(tái)不是單自由振動(dòng)系統(tǒng)，有各種振動(dòng)信號(hào)等），但占主導(dǎo)地位的是質(zhì)量不平衡所引起的周期轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，該周期信號(hào)的振動(dòng)最強(qiáng)烈，通過(guò)對(duì)加速度信號(hào)的頻域分析，最大峰值所對(duì)應(yīng)的頻率就是該信號(hào)的頻率。四、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備? ?1. 計(jì)算機(jī) 1臺(tái)?? 2. LabVIEW 虛擬儀器平臺(tái) 1套? ?3. 數(shù)據(jù)采集卡 1張? ?4．接線板 1張 ??5. 加速度傳感器 1個(gè)? ?6．信號(hào)調(diào)理設(shè)備 1臺(tái)? ?7. 振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、噪聲實(shí)驗(yàn)臺(tái) 1臺(tái)? ?8．開(kāi)關(guān)電源 1臺(tái) 五、傳感器的選擇 該實(shí)驗(yàn)測(cè)的是振動(dòng)加速度，選擇壓電式加速度傳感器，型號(hào)是（LC0152T內(nèi)裝IC壓電加速度傳感器），其使用頻率范圍為0.2到2000Hz。由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)的頻率范圍大約為5~200Hz。（該值為了實(shí)驗(yàn)儀器的安全，根據(jù)實(shí)際情況而定的），所以該儀器適用，其靈敏度k=100mV/g . 該傳感器的主要參數(shù)如下： 型號(hào)：LC0152T?? ?靈敏度（mV/g）：100?? 量程（g）：50??? 頻率范圍（Hz（±10%））：0.2-10000? ??安裝諧振點(diǎn)（kHz）：30??? 分辨率（g）：0.0002??? 質(zhì)量（gm）：17?? ?安裝螺紋（mm）：M5? ??用途：通用測(cè)振該傳感器的突出特點(diǎn)如下：(1) 低阻抗輸出，抗干擾，噪聲小;(2) 性能價(jià)格比高，安裝方便，尤其適于多點(diǎn)測(cè)量;(3) 穩(wěn)定可靠、抗潮濕、抗粉塵、抗有害氣體.六、實(shí)驗(yàn)步驟??1）振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，將加速度傳感器用M5螺紋安裝在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，然后將其輸出端和信號(hào)調(diào)理設(shè)備的輸入端相連，信號(hào)調(diào)理器的輸出端通過(guò)一根帶五芯的航空插頭的電纜和接線板連接。并且，將接線板通過(guò)插線與計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)采集卡（ A ／ D 卡）相連接。??2）打開(kāi)計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)上的“振動(dòng)測(cè)試及譜分析 .vi ”。3）在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電機(jī)轉(zhuǎn)子上添加試重，啟動(dòng)電機(jī)，調(diào)整到一個(gè)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。??4）根椐接線板選擇信號(hào)輸入的通道號(hào)，并且選擇適當(dāng)?shù)牟蓸宇l率和采樣點(diǎn)數(shù)以及硬件增益。點(diǎn)擊 LabVIEW 上的運(yùn)行按鈕（ Run ）觀察振動(dòng)信號(hào)的波形

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