广东工业大学：《工程测试技术》课程教学资源（课件讲稿）第6章 机械工程领域常见物理量的测量

工程测试技术 广东工业大学机电工程学院 第6章机械工程领域常见物理量的测量 6.1机械振动的测量 6.2表面粗糙度的测量 6.3温度的测量 6.4流体参量的测量

广东工业大学机电工程学院 第6章 机械工程领域常见物理量的测量 6.1 机械振动的测量 6.2 表面粗糙度的测量 6.3 温度的测量 6.4 流体参量的测量 工程测试技术

第6章常见物理量的测量 广东工业大学机电工程学院 6.1机械振动的测量 6.1.1概述 1.振动及其分类 (1)振动：物体在平衡位置附近的往复运动。 机械振动是工程技术和日常生活常见的现象。机械设备内 部的各种运动部件，由于负载不均匀、结构刚度各向异性、 表面质量不够理想等原因，工作时不可避免地会产生振动

广东工业大学机电工程学院 机械振动是工程技术和日常生活常见的现象。机械设备内 部的各种运动部件，由于负载不均匀、结构刚度各向异性、 表面质量不够理想等原因，工作时不可避免地会产生振动。 （1）振动: 物体在平衡位置附近的往复运动。 6.1 机械振动的测量 6.1.1 概述 1. 振动及其分类 第6章 常见物理量的测量

第6章常见物理量的测量 广东工业大学机电工程学院 (2)振动的分类 表6.1机械振动的类型 分类方法 类型 主要特征及说明 自由振动 当振动系统偏离平衡位置时，仅靠其弹性恢复力维持的振 动。其频率为系统固有频率。有阻尼时，其振动将逐渐减弱。 按振动产 在外部激振力的持续作用下，系统被迫产生的振动。振动 生的原因 受迫振动 的特性与外界激励有关。 自激振动 在无外界激励作用的情况下，由于系统本身原因而产生的 振动。 简谐振动 能用正弦或余弦函数来描述的周期振动，是最简单但又是 最基本的周期振动。 按振动的 周期振动 不属于简谐振动的周期振动。可分解为若干简谐振动。 规律 非周期振动 量值随时间呈非周期性变化，又称为瞬态振动。 随机振动 不能用确定数学式描述的振动，只能用统计方法来估计。 按振动系 线性振动 系统的惯性力、阻尼力、恢复力分别与加速度、速度、位 移成线性关系。常用线性微分方程来描述其规律。 统的结构 参数 非线性振动 系统的惯性力、阻尼力、恢复力具有非线性性质。只能用 非线性微分方程来描述其规律 按振动系 单自由度振动 只需一个独立坐标就能确定其运动位置的振动 统的自由 度 多自由度振动 需要多个独立坐标才能确定其运动位置的振动

广东工业大学机电工程学院 （2）振动的分类 第6章 常见物理量的测量

第6章常见物理量的测量 广东工业大学机电工程学院 2.振动测量的意义 (1)通常情况下，振动是有害的 振动会影响机械设备的工作性能，缩短设备寿命，导致 设备故障，甚至破坏机械设备。 (2)振动可被利用的一面 如各种利用振动工作的机械（如振动给料、振动打夯、 振动压路、振动输送等)、振动筛、动平衡机以及各种激振 设备。 (3)振动测量的应用 机械设备振动的减小或消除；大型设备运动状态的监控 和故障诊断；复杂机械结构的动力学特性参数（固有频率、 阻尼、机械阻抗等)的求解；产品抗振能力的检测

广东工业大学机电工程学院 2. 振动测量的意义 （1）通常情况下，振动是有害的 振动会影响机械设备的工作性能，缩短设备寿命，导致 设备故障，甚至破坏机械设备。 （2）振动可被利用的一面 如各种利用振动工作的机械（如振动给料、振动打夯、 振动压路、振动输送等）、振动筛、动平衡机以及各种激振 设备。 （3）振动测量的应用 机械设备振动的减小或消除；大型设备运动状态的监控 和故障诊断；复杂机械结构的动力学特性参数（固有频率、 阻尼、机械阻抗等）的求解；产品抗振能力的检测。 第6章 常见物理量的测量

第6章常见物理量的测量 广东工业大学机电工程学院 3.振动测量的内容 (1)振动状态参数测量： 测定被测对象振动的位移、速度、加速度、频率、相位等 参数，以及振动信号的时域统计特征量（如峰值、均方根值 等)； 了解被测对象振动状态、评定振动量级或寻找振源，以及 进行监测、识别、诊断和预估。 (2)振动动态特性参数的测量 对被测对象进行某种激励，使之产生受迫振动，测量其 输入和输出并进行分析，求得被测对象的固有频率、阻尼、 刚度、阻抗、响应、模态等振动力学参数或动态性能。 常用于为改进被测对象的机械结构提供依据，提高其 抗振性能

广东工业大学机电工程学院 3. 振动测量的内容 （1）振动状态参数测量： 测定被测对象振动的位移、速度、加速度、频率、相位等 参数，以及振动信号的时域统计特征量（如峰值、均方根值 等）； 了解被测对象振动状态、评定振动量级或寻找振源，以及 进行监测、识别、诊断和预估。 （2）振动动态特性参数的测量 对被测对象进行某种激励，使之产生受迫振动，测量其 输入和输出并进行分析，求得被测对象的固有频率、阻尼、 刚度、阻抗、响应、模态等振动力学参数或动态性能。 常用于为改进被测对象的机械结构提供依据，提高其 抗振性能。 第6章 常见物理量的测量

第6章常见物理量的测量 广东工业大学机电工程学院 4.振动测量的方法 (1)机械法 利用杠杆原理由机械式振动仪将振动量放大后直接记录下 来的一种方法。结构简单、抗干扰能力强、不需要能源：但体 积大、灵敏度低和使用频率范围窄。仅用于少数特定场合。 (2)光学式 将机械振动转换为光信息，再利用光学仪器进行测量。如 激光干涉法测振，精度高，灵敏度，微米级以下 (3)电测法 将机械振动转换为电信号。使用频率范围宽、灵敏度高、 动态范围大，实现多点同时测量和远距离遥控测量。应用最 广泛

广东工业大学机电工程学院 4. 振动测量的方法 （1）机械法 利用杠杆原理由机械式振动仪将振动量放大后直接记录下 来的一种方法。结构简单、抗干扰能力强、不需要能源；但体 积大、灵敏度低和使用频率范围窄。仅用于少数特定场合 。 （2）光学式 将机械振动转换为光信息，再利用光学仪器进行测量。如 激光干涉法测振，精度高，灵敏度，微米级以下 （3）电测法 将机械振动转换为电信号。使用频率范围宽、灵敏度高、 动态范围大，实现多点同时测量和远距离遥控测量。应用最 广泛。 第6章 常见物理量的测量

第6章常见物理量的测量 广东工业大学机电工程学院 6.1.2振动测量系统 1.振动测量系统的组成 被测 振动测量 信号 信号分 信号显 对象 传感器 调理 析处理 示保存 激振 设备 图6.1振动测量系统框图

广东工业大学机电工程学院 6.1.2 振动测量系统 1. 振动测量系统的组成 第6章 常见物理量的测量

第6章常见物理量的测量 广东工业大学机电工程学院 2.振动测量传感器及其分类 (1)简称测振传感器，又称为拾振器。 (2)分类 振动位移传感器 按所测参数分了振动速度传感器 振动加速度传感器 绝对式 接触式 按是否与被测 相对式 对象接触分 非接触式 电气式 按信号转 机械式 换原理分 (光学式

广东工业大学机电工程学院 2. 振动测量传感器及其分类 （1）简称测振传感器，又称为拾振器。 （2）分类 按信号转 换原理分 电气式 机械式 光学式 按是否与被测 对象接触分 接触式 非接触式 绝对式 相对式 按所测参数分 振动位移传感器 振动速度传感器 振动加速度传感器 第6章 常见物理量的测量

第6章常见物理量的测量 广东工业大学机电工程学院 相对式测振传感器 以相对静止物体为参考点，传感器的固定部分固定参考 点上，活动部分随着被测物体一起运动。测出的是被测物体 相对于该参考点的相对运动。 ■ 绝对式测振传感器 通常是由一个质量块、弹簧、阻尼器和壳体组成的惯性 系统，故又称惯性式振动测量传感器，所测的是被测对象相 对于地球惯性坐标系的绝对振动。应用广泛

广东工业大学机电工程学院  相对式测振传感器 以相对静止物体为参考点，传感器的固定部分固定参考 点上，活动部分随着被测物体一起运动。测出的是被测物体 相对于该参考点的相对运动。  绝对式测振传感器 通常是由一个质量块、弹簧、阻尼器和壳体组成的惯性 系统，故又称惯性式振动测量传感器，所测的是被测对象相 对于地球惯性坐标系的绝对振动。应用广泛。 第6章 常见物理量的测量

第6章常见物理量的测量 广东工业大学机电工程学院 3.激振设备和激振类型 (1)激振设备 定义：激振设备是对被测对象施加某种类型的激振力， 从而激起被测对象振动的装置。 要求：能够在所要求的频率范 试件 围内提供波形良好、幅值足够 和稳定的交变激振力；体积小、 质量轻。 分类 振动台 电动式 激振 激振器 电磁式 设备 力锤 电液式 图6.2电动式激振器

广东工业大学机电工程学院 3.激振设备和激振类型 （1）激振设备  定义：激振设备是对被测对象施加某种类型的激振力， 从而激起被测对象振动的装置。  要求：能够在所要求的频率范 围内提供波形良好、幅值足够 和稳定的交变激振力；体积小、 质量轻。  分类: 力 锤 激振 设备 振动台 激振器 电动式 电磁式 电液式 第6章 常见物理量的测量