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3振动检测仪表原理、结构和应用3.1振动检测仪表原理、结构3.1.1振动检测概述振动传感器是将机械振动量转换为成比例的模拟电气量的机电转换装置。
传感器至少有机械量的接收和机电量的转换二个单元构成。
机械接收单元感受机械振动，但只接收位移、速度、加速度中的一个量；机电转换单元将接收到的机械量转换成模拟电气量，如电荷、电动势、电阻、电感、电容等；另外，还配有检测放大电路或放大器，将模拟电气量转换、放大为后续分析仪器所需要的电压信号，振动监测中的所有振动信息均来自于此电压信号。
（1）振动传感器种类振动传感器的种类很多，且有不同的分类方法。
按工作原理的不同，可分为电涡流式、磁电式（电动式）、压电式；按参考坐标的不同，可分为相对式与绝对式（惯性式）；按是否与被测物体接触，可分为接触式与非接触式；按测量的振动参数的不同，可分为位移、速度、加速度传感器；以及由电涡流式传感器和惯性式传感器组合而成的复合式传感器，等等。
在现场实际振动检测中，常用的传感器有磁电式速度传感器（其中又以绝对式应用较多）、压电式加速度传感器和电涡流式位移传感器。
其中，加速度传感器应用最广，而大型旋转机械转子振动的测量几乎都是涡流式传感器。
振动传感器设计时采用的机电变换原理不同，在输出电量时也就会有所区别。
振动传感器接收机械量变化信息，转化为电动势变化、电荷变化、电阻变化等电参量变化。
振动传感器的测量线路会接收这些电信号，并放大和转换为分析、显示仪表所能接受的电压信号。
振动传感器在工作原理和工作过程上的这些差别，如振动传感器的不同机械接收原理、不同测量机械量、不同机电变换原理，为振动传感器的种类划分提供了基本依据，是目前振动传感器最主要的三种分类方式。
①振动传感器的机械接收原理有两种，分别是相对式机械接收原理和惯性式机械接收原理，振动传感器按此分类也就是相对式振动传感器和惯性式振动传感器。
相对式机械接收原理：由于机械运动是物质运动的最简单的形式，因此人们最先想到的是用机械方法测量振动，从而制造出了机械式测振仪（如盖格尔测振仪等）。
【课堂教学小结】3分钟）1、振动与噪音本质上相同，只是频率和传播介质不同。
2、我们所学振动检测，重点掌握环境振动的检测，适合我们矿业的作业场所。
参考位置等优点，由于它的脉冲响应优异，更适合于冲击的测量。
CI=史=2力V=Q时)2Adt4)拾振器的充分利用一般情况尽量用同参数相应的传感器进行测量，也可用电学微积分原理进行测量，但测量误差较大。
7.4拾振器7.4.1 压电式加速度计1.1.1 工作原理(1)组成：压电晶体、弹簧元件、外壳、引线。
(2)原理：(图示说明)2)特点体积小、灵敏度高、测量频率宽。
3)主要参数(1)灵敏度:输出量的变化与输入量变化的比值(2)安装方法与上限频率(3)前置放大器与下限频率(4)横向灵敏度(5)动态范围(6)环境影响程度1.1.2 磁电式速度计1)结构原理(1)组成：线圈、磁钢、顶杠、弹簧片、附件。
(2)原理：切割磁力线产生感生电动势(图示说明)。
2)特点a.只能测量质点振动b.可以做成相对和绝对两种(约20分钟) (约20分钟)c.输出幅度大d.输出阻抗低e.体积较压电式大1.1.3 拾振器的合理选择1）自振频率和工作频率的选择2）灵敏度的选择3）测量范围的选择4）测量内容的选择（本节无作业）【课堂教学小结】（3分钟）1、振动测量主要是根据振动类型正确选择拾振器;2、合理布置拾振器；3、准确分析测量结果。
（约12分钟）举例课程名称：安全环境监测技术7∙6测振仪的校准与标定1）标定内容X⑴拾振器灵敏度标定在振动台上进行，fW200Hz,a≤10g灵敏度Sv=U∕Xa=4π2f2A A为振幅读书；U为输出电压；f为频率（2）实验室条件下的二次标定2）频率特性的标定（1）频率响应：测频带（带宽）⑵谐振频率7.7振动允许标准（约20分钟）D人体允许振动标准（246页）人体可以通过各种感受器接收振动的信息，并通过大脑对振动作出相应的反应和判断。
根据振动对人影响的程度，可以建立振动的评价标准。
实验3 气轨测量速度和加速度[实验目的]1． 学习气轨和计时计数测速仪的使用。
2． 测量滑块的速度和加速度。
[实验仪器]气垫导轨、计时计数测速仪、游标卡尺。
[仪器介绍]（一）气垫导轨1．气轨的结构：气垫导轨是一种阻力极小的力学实验装置。
它是利用气泵把压缩空气送入导轨密腔，再由导轨表面上的小孔喷出，在导轨和滑行器之间形成一层气膜，能将滑行器浮起，并使其在导轨上作近似无阻力的直线运动，能使实验结果接近理论值，从而使实验现象更真实、直观。
气垫导轨整体结构如图3—1所示，主要由导轨、滑行器、气泵、光电门组成。
图3—1 气垫导轨整体结构图2．气轨的使用方法和注意事项：气轨在使用前应作好以下两项准备：第一接通气源，用干净棉纱布醮少量无水酒精将工作斜面与滑块斜面擦干净。
擦前一定左端盖 滑轮架 滑轮导轨光电门架滑行器10厘米挡光片100克配重块小钩标尺砝码盘 砝码50克配重块定高垫块非弹性碰撞器 振子弹簧垫脚 支脚弹性碰撞器挡光条3厘米挡光片 5厘米挡光片1厘米挡光片调平螺钉底座进气嘴 右端盖振子弹簧挂弹性架调平螺钉要先开气源，否则污秽容易把气轨堵住而使其无法正常工作。
第二要将气轨调平。
（1）静态调平：气轨通气后，将滑块置于气轨某处，用手轻轻压一下滑块，然后观察滑块的状态。
如果滑块往左运动，气轨左边低右边高，可调节调平螺钉，直到滑块保持不动或在小范围内来回滑动。
静态调平时，应把滑块放在气轨不同的位置上进行调平，直到满意为止。
（2）动态调平：在静态调平的基础上，将两光电门装在气轨中间地段，并使两者相距约50厘米；在滑块上装上1厘米开槽挡光片；按下计时计数测速仪的功能键，将其功能选择为计时2（S2）。
轻推滑块，注意滑块速度不宜太大（计时计数测速仪记录时间约为20 ms左右），滑块同方向经过两光电门的时间近似相等（两者相差不超过0.4ms），则认为气轨已调水平。
考虑到导轨的形变和粘滞阻力，静态调平与动态调平可重复进行。
浅谈振动监测诊断技术在设备维修中的运用摘要:设备的状态监测与故障诊断是对设备进行“未病先防”的预防性诊断技术,本文论述了振动监测在设备维修中的运用方法,并提出了一些运用的建议。
关键词:设备维修振动监测诊断设备的状态监测与故障诊断是现代化设备维修技术的重要组成部分,是对设备进行“未病先防”的预防性诊断技术。
运用设备的状态监测与故障诊断方法可确保设备的安全,提高产品质量,节约维修费用以及防止环境污染。
1 设备振动监测诊断技术设备的状态监测和故障诊断方法主要有振动监测技术、油液分析技术、红外测温技术、声发射技术、无损检测技术等。
其中振动监测技术运用最广、最有效。
振动与机械故障之间是紧密相关的,设备在运转过程中会产生不同程度的振动,当振动幅度超过一定限度时会对设备造成损坏,严重的还会影响设备的运行安全,会引起设备运行状态的劣化,所以振动幅度必须控制在安全的范围之内。
设备在运行状况稳定时,具有一个典型的振级和频谱特征。
而当设备劣化时,振动信号中包含了系统、零部件由于磨损、疲劳、老化等因素引起的劣化和失效等重要信息,设备的振级和频谱特征会发生变化。
振动监测就是通过监测振动位移、速度、加速度等参数,将测得的数值与标准值进行对比分析,以判断设备的运行状况,并对设备的异常状况进行报警；故障诊断则是对监测到的数据进行处理、分析以判断设备的劣化趋势及可能发生的故障类型、位置和程度。
振动监测诊断技术主要有以下的优势:能迅速地对各种类型的设备进行振动测量,i\/J5lM据统计机械故障的90%可以从振动测量中检测出来,有关振动的理论比较成熟。
2 设备振动状态监测的关键步骤2.1 确定设备振动状态监测内容设备振动状态监测内容:(1)振动数据的测量;(2)判别设备运行状态;(3)设备运行状态趋势分析。
2.2 制定适合的监测方案2.2.1 振动测量参数的选择振动检测中位移、速度和加速度参数的选择方法如下。
(1)频率在10Hz以下,位移量较大的低频振动,选择位移为检测参数。
初中一年级物理实验测量速度与加速度的方法与实验物理实验是初中一年级学生探索自然规律、理解物理概念的重要手段之一。
在物理实验中，测量速度与加速度是基础性的内容之一。
本文将介绍初中一年级物理实验中测量速度与加速度的方法与实验。
一、实验目的本实验旨在通过测量物体的速度与加速度，帮助学生理解速度与加速度的概念，并掌握测量的方法。
二、实验仪器与工具1. 直尺：用于测量物体的位移；2. 秒表：用于测量时间；3. 铅笔与纸：用于记录实验数据。
三、实验内容1. 实验一：测量物体匀速运动的速度a. 准备一条直线轨道，长度约为1米，并将其固定在桌子上。
b. 选择一个小物体，例如小车或者小球，并将其放在轨道的起点处。
c. 在轨道的终点处设置一个终点线，标记为“终点”。
d. 用直尺测量物体在轨道上的起点和终点的位移，并记录下来。
e. 使用秒表计时，测量物体从起点到终点所用的时间，并记录下来。
f. 计算物体的速度，速度=位移/时间。
2. 实验二：测量物体匀变速运动的加速度a. 使用与实验一相同的直线轨道和物体。
b. 标记轨道上等距离的5个点，作为测速点。
c. 用直尺测量物体在每个测速点的位移，并记录下来。
d. 使用秒表计时，测量物体在每个测速点经过的时间，并记录下来。
e. 计算物体在每个测速点的速度，速度=位移/时间。
f. 根据测得的速度数据，绘制速度-时间图像，通过直线的斜率计算出加速度。
四、实验注意事项1. 确保实验仪器干净，以免影响测量结果。
2. 尽量保持物体运动平稳，减少因其他因素干扰所引起的误差。
3. 多次重复实验可以提高数据的准确性。
4. 注意安全，避免实验中发生意外情况。
五、实验结果与分析1. 实验一中，根据测量得到的位移和时间数据，计算出物体的速度。
通过多次实验，可以发现物体的速度保持恒定不变。
2. 实验二中，根据测量得到的位移和时间数据，计算出物体在不同测速点的速度。
根据速度-时间图像的斜率，可以计算出物体的加速度。
速度和加速度的测量【实验目的】1. 观察匀速直线运动，测量滑块的运动速度。
2. 学习使用气垫导轨和存储式数字毫秒计。
【实验仪器】气垫导轨、气源、存储式数字毫秒计、垫块。
【实验原理】1、测量滑块运动的瞬时速度V物体做直线运动时，其瞬时速度定义为： dt dS t S V t =∆∆=→∆lim 0 (1) 根据这个定义瞬时速度实际上是不可能测量的。
因为当∆t →0时，同时有∆S →0，测量上有具体困难。
我们只能取很小的∆t 及相应的∆S ，用其平均速度来代替瞬时速度V ，即tS V ∆∆=(2) 尽管像这样用平均速度代替瞬时速度会产生一定误差，但只要物体运动速度较大而加速度又不太大，这种误差也不会太大。
2、测量滑块运动的加速度a图1 滑块下滑示意图如图1所示，如果将气垫导轨的一端垫高，形成斜面，滑块下滑时将作匀变速直线运动，有三个基本运动公式：)(00t t a V V -=- （3）)(20202s s a V V -=- (4)20000)(21)(t t a t t V s s -+-=- (5) 式中s 0和s 以及V 0和V 分别为t 0和t 时刻滑块的位置坐标和相应的瞬时速度。
在实验中使用的毫秒计只能从t 0＝0时刻开始计时，所以运动方程变为：at V V =-0 (6)aS s s a V V 2)(20202=-=- (7)2021at t V S += (8) 此时t 为滑块从s 0处到s 处的运动时间， S ＝s －s 0为两光电门之间的距离。
实验时，使滑块由导轨最高端（或某一固定位置）静止自由下滑，即可测得不同位置s 0、s 1、s 2．．．．．处各自相应的速度和加速度值，如图2－2。
图2 位置和速度对应图【实验仪器介绍】气垫导轨气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。
它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。
空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层。
混凝土结构构件振动检测方法一、前言混凝土结构构件振动检测是建筑结构安全性评估的重要手段之一，也是建筑结构设计和施工的关键环节之一。
本文将从振动检测的目的、方法、设备、数据处理等方面进行详细介绍，以期为相关人员提供参考。
二、振动检测的目的振动检测的主要目的是评估建筑结构的安全性能，判断结构的抗震性、抗风性、抗振性等。
同时，振动检测还可以帮助工程师了解结构的初始状态、施工过程中的变化、使用过程中的损伤程度等信息，为维护和修复结构提供依据。
三、振动检测的方法振动检测的方法通常包括现场振动测试和模拟计算两种。
1. 现场振动测试现场振动测试是指通过在建筑结构上安装振动传感器等设备，对结构在自然状况下或受到外力作用下的振动进行实时监测和记录，从而获取结构的振动参数和响应特性。
现场振动测试的具体步骤如下：（1）确定监测点位：根据结构的特点和监测目的，选择适当的监测点位，通常选择梁、柱、墙等主要构件节点处进行监测。
（2）布置振动传感器：按照设计要求和监测方案，在选定的监测点位上布置振动传感器，通常采用加速度计或速度计等传感器。
（3）采集数据：通过数据采集系统对振动传感器采集到的振动信号进行实时记录和存储，通常采用数据采集仪或计算机等设备。
（4）数据处理：将采集到的振动信号进行滤波、去噪、分析等处理，得出结构的振动参数和响应特性。
2. 模拟计算模拟计算是指通过有限元分析、模态分析等数值模拟方法，对建筑结构的振动进行计算和模拟，得出结构的振动参数和响应特性。
模拟计算的具体步骤如下：（1）建立结构模型：根据结构的实际情况和设计图纸，利用有限元软件等工具建立结构模型。
（2）求解结构振动特性：通过有限元分析、模态分析等方法，求解结构的振动特性参数，包括固有频率、阻尼比、振型等。
（3）分析振动响应：将结构受到的外力作用加入模型中，进行振动响应分析，得出结构的振动响应参数，包括加速度、位移、速度等。
四、振动检测的设备振动检测的设备主要包括振动传感器、数据采集仪、计算机等。
第53卷第5期2022年5月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.53No.5May 2022基于冲击响应谱高速列车设备冲击环境特性分析豆硕，刘志明，王文静，李强，毛立勇(北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京，100044)摘要：为准确描述列车设备受到的冲击环境，基于冲击响应谱模型将基础冲击加速度作用到一系列固有频率变化的单自由度系统上，采用系统的最大响应间接地描述冲击载荷。
首先，对半正弦、梯形、前峰锯齿和后峰锯齿等经典脉冲型冲击加速度进行响应谱分析；其次，对线路实测的高速列车车体、转向架和车轴装设备的加速度振动环境，与IEC61373规范对应的半正弦冲击加速度的响应谱进行对比；最后，提出一种冲击响应谱时域合成方法，通过优化小波的幅值和相位参数使合成的冲击加速度满足目标响应谱精度要求，并反映冲击环境的方向特征。
研究结果表明：脉冲型冲击加速度具有相同的响应谱特性，在低频区，加速度响应谱斜率为6dB/Oct ，速度响应谱为水平的恒速线；在高频区，正值和负值响应谱不等，在不同方向上具有不同的冲击效果；现有规范对于车体、转向架和车轴装设备存在低频过试验问题，转向架和车轴装设备同时存在高频欠试验问题，列车设备受到的均为对称冲击环境，脉冲型冲击加速度不能反映列车设备对冲击环境方向的要求；合成的冲击加速度能精确匹配目标响应谱，可以满足3dB 误差要求，更接近真实的冲击加速度瞬态波形。
关键词：高速列车设备；冲击环境；冲击响应谱；冲击加速度；时域合成中图分类号：U270.12文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2022）05-1843-12Analysis of shock environment characteristics of high-speed trainequipment based on shock response spectrumDOU Shuo,LIU Zhiming,WANG Wenjing,LI Qiang,MAO Liyong(School of Mechanical,Electronic and Control Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China)Abstract:To accurately describe the shock environment of train equipment,the shock acceleration was applied to a number of single-degree-of-freedom (SDOF)systems with variation of natural frequency,and the maximum response of the SDOF systems was used to describe the shock load indirectly.Firstly,the shock response spectrum (SRS)characteristics of classical impulse accelerations were analyzed,such as half-sine,trapezoidal,initialpeak收稿日期：2021−09−08；修回日期：2021−12−05基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(11790281)；国铁集团科研计划课题资助项目(P2019J001)(Project(11790281)supported by the National Nature Science Foundation of China;Project(P2019J001)supported by China State Railway Group Co.,Ltd.)通信作者：刘志明，博士，教授，从事疲劳可靠性研究；E-mail:****************.cnDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2022.05.029引用格式：豆硕,刘志明,王文静,等.基于冲击响应谱高速列车设备冲击环境特性分析[J].中南大学学报(自然科学版),2022,53(5):1843−1854.Citation:DOU Shuo,LIU Zhiming,W ANG Wenjing,et al.Analysis of shock environment characteristics of high-speed train equipment based on shock response spectrum[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2022,53(5):1843−1854.第53卷中南大学学报(自然科学版)sawtooth and final peak sawtooth shock pulse.Secondly,the acceleration response spectrum of high-speed train body,bogie and axle mounted equipment measured on the line were compared with that of the half sine shock acceleration corresponding to IEC61373specification.Finally,a time domain synthesis method of SRS was proposed by optimizing the amplitude and phase parameters of wavelet,which can satisfy the precision of target SRS and reflect the direction characteristics of shock environment.The results show that the acceleration shock pulses have the same response spectrum characteristics.In the low frequency range,the slope of the acceleration response spectrum is6dB/Oct,and the velocity response spectrum is horizontal constant speed line.In the high frequency region,the positive and negative response spectrums show that the acceleration shock pulses have obviously different shock effect in different directions.Moreover,the existing shock resistant specification for car body,bogie and axle mounted equipment have the problems of over test in the low frequency range,and bogie and axle mounted equipment have the problems of fewer test in the high frequency range.The high-speed train equipment is subjected to symmetric shock environment and the specifications can't meet the requirements of shock direction.The synthesized shock acceleration can accurately match the target response spectrum,meet the requirement of3dB error,and is closer to the real acceleration shock waveform.Key words:high-speed train equipment;shock environment;shock response spectrum;shock acceleration;time domain synthesis高速列车在全寿命服役周期中，除了受到正常工况下的稳态激励，还会经历复杂的冲击环境，如列车高速通过道岔、轨缝、变坡点等时会产生超常的冲击载荷，从而引起设备故障[1]。
