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振动测量仪器知识一、概述（一）用途振动测量仪器是一种测量物体机械振动的测量仪器。
测量的基本量是振动的加速度、速度和位移等，可以测量机械振动和冲击振动的有效值、峰值等，频率范围从零点几赫兹〜几千赫兹。
外部联接或内部设置带通滤波器，可以进行噪声的频谱分析。
随着电子技术尤其是大规模集成电路和计算机技术的发展，振动测量仪器的许多功能都通过数字信号处理技术代替模拟电路来实现。
这不仅使得电路更加简化，动态范围更宽，而且功能和稳定性也大大提高，尤其是可以实现实时频谱分析，使振动测量仪器的用途更加广泛。
（二）分类与特点振动测量仪器按功能来分：分为工作测振仪、振动烈度计、振动分析仪、激振器（或振动台）、振动激励控制器、振动校准器测量机械振动，具有频谱分析功能的称为频谱分析仪，具有实时频谱分析功能的称为实时频谱分析仪或实时信号分析仪，具有多路测量功能的多通道声学分析仪。
振动测量仪器按采用技术来分：分为模拟振动计、数字化振动计和多通道实时信号分析仪。
振动测量仪器按测量对象来分：分为测量机械振动的通用振动计，测量振动对人体影响的人体（响应）振动计、测量环境振动的环境振动仪和振动激励控制器。
工作测振仪特点通常是手持式，操作简单、价格便宜，只测量并显示振动的加速度、速度和位移等。
以前用电表显示测量值，现在都是用数字显示。
通常不带数据储存和打印功能，用于一般振动测量。
振动烈度计是指专用于测量振动烈度（10 Hz〜1000 Hz频率范围的速度有效值）的振动测量仪器。
实时信号分析仪特点实时信号分析仪是一种数字频率分析仪，它采用数字信号处理技术代替模拟电路来进行振动的测量和频谱分析。
当模拟信号通过采样及A/D转换成数字信号后，进入数字计算机进行运算，实现各种测量和分析功能。
实时信号分析仪可同时测量加速度、速度和位移，均方根、峰值（Peak、峰-峰值（Peak-Peak检波可并行工作。
不仅分析速度快，而且也能分析瞬态信号，在显示器上实时显示出频谱变化，还可将分析得到的数据输出并记录下来。
振动试验台原理
振动试验台原理主要是基于振动理论和控制工程原理，用于模拟振动环境，以测试和评估产品在振动载荷下的性能和可靠性。
振动试验台通过激振器产生控制的振动载荷，并将其传递给被测目标。
激振器通常是由电机、惯性台和振动导轨等组成。
电机作为振动源，驱动惯性台在振动导轨上产生往复振动。
在振动试验中，惯性台上的被测目标通常通过夹具或模拟环境的方式固定。
当激振器产生振动时，被测目标受到振动力的作用，从而引起结构的振动响应。
通过测量被测目标在不同振动频率和振幅下的振动响应，可以获取其振动特性。
为了实现对振动试验的精确控制，振动试验台还配备了控制系统。
控制系统通常由振动控制器、传感器和信号处理器等组成。
振动控制器采用反馈控制算法，将实时测量的振动信号与设定的振动参数进行比较，并自动调整激振器的振动特性，以使被测目标在预定的振动载荷下获得期望的振动响应。
此外，为了保证振动试验的安全性和准确性，振动试验台还需要考虑结构刚度、阻尼、质量等因素。
结构刚度越高，振动台在振动载荷下的变形越小，能更好地保持振动特性的准确性。
阻尼可以减少振动系统的共振现象，以防止超过设定的振动参数。
质量则影响振动试验的频率范围和负荷能力。
总之，振动试验台基于振动理论和控制工程原理，通过激振器和控制系统的配合，可以实现对产品在振动载荷下的性能和可
靠性进行模拟和评估。
这使得振动试验成为了重要的工具，用于研发、测试和生产过程中的振动相关产品。
开放性实验项目●实验的目的该实验的开设为了培养学生的实践能力与创新精神。
在综合运用该课程所学知识的基础上，以学生为主体，按实验目的自行选择测量装置，确定试验方案，搭建测试系统，，在指导教师审查实验方案的基础上，完成测试任务。
●仪器库仪器设备传感器：加速度传感器、速度传感器、电涡流位移传感器、光电转速传感器；激振设备：电磁式接触式激振器、非接触事激振器、冲击力锤；测量仪器：信号发生器、功率放大器、滤波器、各种传感器相应的调理设备；信号采集与分析设备：采集卡、信号分析处理软件、计算机；实验台模型：北京东方所振动教学实验系统可以开设三十多个实验项目，根据现有情况我们从中选择综合性的8个项目作为开放性实验项目供同学们选作。
●实验项目实验一强迫振动特征研究各种机车车辆、汽车和各种机械设备中的大量的工程振动问题不断出现，而在这些振动问题中，强迫振动占了较大的比例。
这个实验可以使得学生掌握振动测试的试验方法，熟悉强迫振动引起的原因及其特征，为以后工作中解决实际的工程振动问题打下基础。
实验台如图1所示，在一个简支梁上安装有一个偏心电机，要求完成下述内容：1）拟定实验方案，搭建测试系统，测量在电机工作状态下简支梁的振动，并作出规律性的分析，2）请举出至少一个可以用该模型来描述的工程实例。
3）写出实验报告。
图1实验二振动系统固有频率的测试各种桥梁、建筑等土木工程，各种机械设备的关键零部件的振动和结构的动态特性越来越受到重视。
学会振动系统动态特性参数的测量很有必要。
实验台如图2所示，为一个简支梁，要求完成如下的工作：1）拟定一种实验方案，搭建测试系统，测量该简支梁的固有频率；2）还有没有其他的方法可以测量该简支梁的固有频率；3）如果需要测量该梁的刚度如何测定；4）请举出至少一个可以用该模型来描述的工程实例。
5）写出实验报告。
图2实验三拍振现象研究在机械设备振动监测中，经常会观测到拍振现象。
了结拍振产生的原因，对分析和解决实际工程问题很有帮助。
一、实验目的本次实验旨在通过振动测试技术，对特定环境中的振动情况进行全面评估，以确定该环境是否符合预定设备的安装和使用要求。
通过对振动频率、振幅等参数的测量和分析，为设备的选型、安装和运行提供科学依据。
二、实验背景随着科学技术的不断发展，精密设备在各个领域的应用越来越广泛。
精密设备对环境振动要求较高，因此，对设备安装环境进行振动测试显得尤为重要。
本实验针对某大型精密设备公司无尘车间内即将安装的某精度较高的设备，对其进行环境振动测试。
三、实验仪器与设备1. 试验仪器：- 北京东方振动和噪声技术研究所研制的INV3062C云智慧数据采集分析仪- 941B型拾振器（水平4只、垂直2只）- DASP V10专业版数据采集与信号处理软件2. 测点布置：根据现场实验条件和测试要求，在仪器基础的不同工况下，布置两个测点，分别检测仪器基础在三个方向（水平、垂直）的振动量。
四、实验方法与步骤1. 测试前准备：- 检查仪器设备是否正常工作，确保数据采集和分析的准确性。
- 根据VC-B标准，确定测试参数和测试范围。
2. 测试过程：- 将拾振器固定在仪器基础的不同位置，确保其稳定可靠。
- 启动数据采集分析仪，记录测试数据。
- 对仪器基础在不同工况下的振动情况进行连续监测，包括设备运行、停机、人员走动等情况。
3. 数据处理与分析：- 对采集到的振动数据进行1/3倍频程分析，并与VC-B标准进行对比。
- 分析不同时段、不同工况下的振动情况，找出振动的主要来源和影响因素。
五、实验结果与分析1. 测试结果：- 振动频率主要集中在4-80Hz之间，符合VC-B标准的要求。
- 振动振幅在测试范围内，未超过VC-B标准规定的限值。
2. 分析与讨论：- 测试结果表明，该无尘车间的振动环境基本符合设备的安装和使用要求。
- 在设备运行期间，振动主要来源于设备本身和周围环境因素，如人员走动、空调运行等。
- 针对振动的主要来源，可以采取以下措施：- 对设备进行减振处理，如加装减振垫、减振器等。
在进行振动和声学及各种物理量测试时，首先要对信号进行采集，这就要用到AD 数采系统。
如何选择合适的数采系统，既能满足自己的使用要求，又要避免指标过高而用不上，造成经济上的浪费，是很有学问的。
AD 卡的各项指标包括和主机的连接方式，最高和最低采样频率，采样通道数，动态范围，通道的一致性，量程的档位，本底噪声的量级，幅值满刻度的精度，线性一致性，支持输入方式，输入阻抗，有无程控滤波等，下面按其重要程度大致做一介绍，有些指标是相互关联的。
一．动态范围和量程的档位：一般来说，动态范围是由AD 的位数决定的，12bit 的卡理论指标为72dB，但由于2~3bit 噪声位的影响，实际能达到的动态为54~60dB。
6dB 代表可测量的动态范围为2 倍，20dB 代表可测量动态范围为10 倍。
60dB 的动态测量范围1000 倍，如这时的量程范围为±1000mV，则最小可测量级为±1mV。
常见采集卡的动态范围列表如下:动态范围也受卡本身本底噪声和不同量程的影响。
举例如下，如果一块12 位卡在量程为-1000mV~1000mV 时，本底噪声为12dB，动态范围为60dB。
经过程控放大100 倍，量程变为-10mV~10mV，本底噪声变为18dB，这时动态范围为54dB。
在工程中，目前16 位和24 位的卡是发展的主流方向，但位数越小，对量程的选择越严格，需要的量程档位也越多。
量程选择过小会造成过荷，过大会造成信噪比偏小。
当前主流产品已是24 位卡。
国际上的最高水准为24 位双核，目前国内只有东方所首创研发出此种产品。
因传感器本身的动态范围一般不会超过160dB，因此用24 位双核的采集卡一档量程就可进行测量，在测试过程中不用考虑量程问题。
二、最高采样频率和最低采样频率：最高采样频率一般由AD 芯片决定，在其它条件同等的情况下，最高采样频率越高，价钱越贵。
如果采集卡每路采用独立的AD，一般来说，一道或多道同时采样时最高采样频率SF 相等。
