2016年《振动测试实验》综合练习题
1、关于振动传感器，请回答以下问题：
1）振动传感器主要有那些类型？哪种传感器目前使用最广泛？
答：①振动传感器按所测机械量分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器、扭振传感器、扭矩传感器。
②目前使用最广泛的是加速度传感器。
2）加速度传感器安装方式有哪些？对于飞机空中振动环境测试，你认为哪几种安装方式较合适？
答：①加速度传感器安装方式：刚螺栓连接、胶合螺栓、石蜡粘接、双面胶、永久磁铁。
②对于飞机空中振动环境测试，用刚螺栓连接、胶合螺栓较合适。
3）加速度传感器和力传感器的主要技术指标？
答：（1）灵敏度：电信号输出与被测运动输入之比。加速度传感器的灵敏度通常为V/g或PC/ms-2、V/ms-2。力传感器的灵敏度通常为V/N。（2）频率响应特性（包括幅频特性和相频特性）。（3）动态范围：可测量的最大振动量与最小振动量之比。下限取决于连接电缆和测量电路的电噪声，上限取决于传感器的结构强度。（4）横向灵敏度：垂直于主轴的横向振动也会使传感器产山输出信号。该信号与主轴灵敏度的百分比为横向灵敏度。（5）幅值线性度：实际传感器的输出信号只在一定幅值范围内与被测振动成正比（即保持线性特性）。在规定线性度内可测幅值范围称为线性范围。
4）一般振动数据采集设备最大输入电压为10伏。测量一结构加速度响应，加速度最大值预估约为20g，现有加速度传感器甲（灵敏度：50mv/g）、乙（灵敏度：500mv/g）各一只，选用哪一个传感器？请说明理由。
答：灵敏度等于输入电压除以加速度为10V/20g = 500 mv/g，所以选择乙传感器。
2、关于激振器，请回答以下问题：
1）常用的激振器安装方式有哪两种？两种安装方式的分别有何技术要求？
答：①常用的激振器安装方式：刚性支承、柔性悬挂。
②刚性支承安装要求：垂直向、横向、纵向支承刚度足够大。
支承系统（激振器+支架）的最低阶固有频率＞试验件最高阶固有频率。
柔性悬挂安装要求：垂直向、横向、纵向支承刚度足够小。
激振系统（激振器）的最高阶刚体模态固有频率＜试验件最低阶固有频率。
2）用一台激振器做模态试验时，激振位置如何选择？
答：选择合适的激振点和测量点。要求激振点在主受力构件上，且不能在节线或节点上。3）绘出激振器安装示意图，详述激振器安装过程和重点注意事项。
答：安装示意图：
激振器安装过程：
①选择安装方式（刚性支撑或柔性悬挂）。
②顶杆旋入激振器。
③力传感器旋入试验件（使顶杆、力传感器轴线与激振器轴线一致）。
注意事项：
①使顶杆、力传感器轴线与激振器轴线一致。
②旋转顶杆，使其自然旋入力传感器螺孔内。
③严禁拉压激振器动圈。
④拎紧顶杆，使顶杆、力传感与激振器之间紧固。
3、关于动态信号分析仪，请回答以下问题：
1）动态信号分析仪的基本组成？每个输入通道由哪些基本硬件组成？
答：①动态信号分析仪的基本组成有：传感器适调器、抗混滤波器、程控放大器、采样保持器、A/D变换器、DSP、FPP、信号源（D/A ）、CPU、RAM、控制软件、计算分析软件。
②一个完整的单通道动态数据采集系统由抗混滤波器、采样保持器、程控放大器、A/D变换器构成。
2）抗混滤波器和程控放大器的作用？
答：经抗混滤波器滤波，信号截止频率被限制在0～fc（2fc ≤ fs）范围，从而防止频率混叠及由此产生的误差。
经程控放大器放大，信号幅值接近A/D转换器的满量程，从而可以充分利用A/D 转换器的动态范围。
3）动态信号分析仪的哪个参数与抗混滤波器关联？哪个参数与程控放大器关联？
答：抗混滤波器与动态信号分析仪的采样频率关联；程控放大器与动态信号分析仪的输入电压信号有关。
4）使用动态信号分析仪测试频响函数，分别用激振器随机信号激振和力锤激振。请说明动态信号分析仪设置的参数有哪些不同之处？
答：量程不同：随机信号激振使用自动量程，力锤激振使用固定量程。
窗函数不同：随机信号激振使用Hanning窗，力锤激振使用力和指数窗。
信号源不同：随机信号激振是随机信号源，力锤激振无信号源，用力锤敲击。
触发不同：随机信号激振是自由触发，力锤激振是力锤触发。
4、测量一简单试件固有频率，试件的质量约为200克，其前3阶固有频率估算值在36Hz至108Hz间。现有20Kg激振器一台，小力锤一把，有两种型号加速度传感器，传感器甲质量为4克，传感器乙质量为25克。请选择其中较合适的激振设备与传感器，并说明理由。
答：选择20Kg激振器和加速度传感器甲（4g）比较合适。因为激振器能够提供一定激振力的频率范围，题中频率估算值在36Hz至108Hz间，所以选用20Kg激振器；加速度传感器的质量相对于被测对象的质量，越小越好。一般而言，要求小于1/10。题中所测试件质量为200g,所选加速度传感器的质量要小于20g,传感器甲为4g,符合要求。
5、关于传感器校准，请回答以下问题：
1）绘出比较法校准系统原理图，简述比较法校准加速度传感器频率响应特性的过程；
答：比较法校准系统原理图：
校准传感器频率响应特性过程：采用比较法对测量用工作传感器进行校准，将被校传感器安装在标准传感器的上面，下方是激振器，然后将传感器接适调器显示被校传感器的电压值，通过被较传感器（即工作传感器）与标准传感器进行比较从而到达校准的目的。
2）若标准加速度传感器的灵敏度为100.6mv/g，输出电压U0为200.8mv，被校传感器输出电压U1为126.2 mv，被校加速度传感器的灵敏度是多少？
答：被校传感器输出电压U1 = 126.2 mv，标准系统的输出为U0 = 200.8 mv，已知标准系统的灵敏度为S0 = 100.6 mv/g，那么被校准传感器的灵敏度为S1=（U1/U0）·S0，即S1=（126.2/200.8）*100.6=63.2 mv/g
3）用重力法校准力传感器，需要哪些设备和装置（可用示意图说明）？简述校准过程。
答：示意图如下：
