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振动试验基础1-必要的数学和物理知识1对于初入振动试验行业的技术人员，个人认为以下几点是必须掌握的数学和物理知识，现罗列如下并进行说明。
这些都是高中求学时期所涉及的，是理解振动试验内容最基本的知识点。
1 对数（log a x）2 左手定则（F=IBLsinθ）3 右手螺旋定则4 牛顿第二定律（F = ma）5 周期（T）、频率（f）、角速度（ω）6 分贝（dB）7 倍频程（oct）、十倍频程（dec）1 对数（logarithm）1.1 对数的定义如果，a p =x （ a>0，且a≠1 ），即a的p次方等于x，那么数p叫做以a为底x的对数（logarithm），记作p = log a（x）其中，a叫做对数的底数，x叫做真数，p叫做“以a为底x的对数”。
对数是对求幂的逆运算，x=a p⇔ p=log a（x）[条件：a>0，a≠1]例：1.2 特殊对数①常用对数（log或lg）底数为10的对数。
log x⇔log10x 、lg x⇔ log10x②自然对数（lnx）底数为e= 2.71828‥ （自然常数）的对数。
lnx⇔log e x振动试验中使用的基本上都是对数坐标，如果能掌握一些对数运算法则的话，对很多试验内容的理解和计算将达到事半功倍的效果，比如扫频试验、随机试验中的PSD等。
对数坐标简单说明直线坐标下，X轴100，Y轴大概20，但是X轴为1或10的时候，基本上读不到Y轴的数值。
但是在对数坐标中，可以读到Y轴的数值为1和4.5。
也就是说，对数坐标下，可以正确的显示最大值的1/100或1/1000。
这就是振动试验中经常用对数坐标的理由。
2 左手法则※定义下图，磁场（B）中的导体通入电流（I），则产生力（F）。
F：力[N] I：电流[A] l：磁场中导体的长度[m]B：磁感应强度[T] 磁场方向和导体的倾斜角度θ[°]。
习题上图所示，导线中电流通过时，导线的A部分会朝哪个方向移动？（b）此法则在理解电动型振动试验机原理（动圈线圈中通入交流电后做什么样的运动）有至关重要的作用。
振动试验基础1-必要的数学和物理知识25 周期、频率、角速度※周期T完成一次全振动所需要的时间（单位：秒sec）※频率f单位时间内完成全振动的次数（单位：赫兹Hz）。
※角速度ω表示物体或质点回转速度的量，角度除以时间（单位：rad/s 或°/s）。
360° = 2π （rad）三者之间的计算关系，ω = 2πff = 1/TT* f = 1习题6 分贝振动参数（加速度、频率等）大小的比较，通常我们使用倍数来表示，比如频率是原来的10倍，位移是原来的0.5倍。
在振动中由于涉及的量级范围比较大，比如频率几赫兹到几万赫兹，加速度几m/s2到几百m/s2，所以基本上采用分贝（dB）的表示方式，比如报警上限+3dB，报警下限-3dB。
其实是倍数的另外一种对数表达形式而已，是量度两个相同单位之数量比例的计量单位。
※定义1 功率类（功率、能量、加速度平方、PSD等）的分贝定义L dB = 10log（P/P0）P0：基准值P：现在值2 电压类（电压、电流、加速度、速度、位移等）的分贝定义L dB = 20log（A/A0）A0：基准值A：现在值※常用分贝和倍数比较表（电压类分贝）分贝倍数分贝倍数0dB 1 0dB 10.5dB 1.059 -0.5dB 0.9441dB 1.12 -1dB 0.8922dB 1.26 -2dB 0.7953dB 1.41 -3dB 0.7086dB 2 -6dB 0.510dB 3.16 -10dB 0.31620dB 10 -20dB 0.140dB 100 -40dB 0.01※习题1 加速度增加到3倍，对应的分贝是多少？（9.54dB）2 速度增加到4dB，也就是增加到几倍？速度减少到-4dB，也就是减少到几倍？（1.585倍，0.631倍）7 倍频程、十倍频程在振动试验中，对于两个频率比的表示方式还有倍频程（octave）和十倍频程（decade）的方法。
专业知识1、振动试验基本知识1.1 振动试验方法试验方法包括试验目的，一般说明、试验要求、严酷等级及试验程序等几个主要部分。
为了完成试验程序中规定的试验，在振动试验方法中又规定了“正弦振动试验”和“随机振动试验”两种型式的试验方法。
正弦振动试验正弦振动试验控制的参数主要是两个，即频率和幅值。
依照频率变和不变分为定频和扫频两种。
定频试验主要用于：a）耐共振频率处理：在产品振动频响检查时发现的明显共振频率点上，施加规定振动参数振幅的振动，以考核产品耐共振振动的能力。
b）耐予定频率处理：在已知产品使用环境条件振动频率时，可采用耐予定频率的振动试验，其目的还是为考核产品在予定危险频率下承受振动的能力。
扫频试验主要用于：●产品振动频响的检查（即最初共振检查）：确定共振点及工作的稳定性，找出产品共振频率，以做耐振处理。
●耐扫频处理：当产品在使用频率范围内无共振点时，或有数个不明显的谐振点，必须进行耐扫频处理，扫频处理方式在低频段采用定位移幅值，高频段采用定加速度幅值的对数连续扫描，其交越频率一般在55-72Hz，扫频速率一般按每分钟一个倍频进行。
●最后共振检查：以产品振动频响检查相同的方法检查产品经耐振处理后，各共振点有无改变，以确定产品通过耐振处理后的可靠程度。
随机振动试验随机振动试验按实际环境要求有以下几种类型：宽带随机振动试验、窄带随机振动试验、宽带随机加上一个或数个正弦信号、宽带随机加上一个或数个窄带随机。
前两种是随机试验，后两种是混合型也可以归入随机试验。
电动振动台的工作原理是基于载流导体在磁场中受到电磁力作用的安培定律。
1.2 机械环境试验方法标准电工电子产品环境试验国家标准汇编（第二版）2001年4月汇编中汇集了截止目前我国正式发布实施的环境试验方面的国家标准72项，其中有近50项不同程度地采用IEC标准，内容包括：总则、名词术语、各种试验方法、试验导则及环境参数测量方法标准。
其中常用的机械环境试验方法标准：（1）GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击（2）GB/T 2423.6-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Eb和导则：碰撞（3）GB/T 2423.7-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ec和导则：倾跌与翻倒（主要用于设备型产品）（4）GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ed和导则：自由跌落（5）GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）（6）GB/T 2423.11-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fd：宽频带随机振动——一般要求（7）GB/T 2423.12-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fda：宽频带随机振动——高再现性（8）GB/T 2423.13-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fdb：宽频带随机振动——中再现性（9）GB/T 2423.14-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fdc：宽频带随机振动——低再现性（10）GB/T 2423.15-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ga和导则：稳态加速度（11）GB/T 2423.22-1986 电工电子产品基本环境试验规程温度（低温、高温）和振动（正弦）综合试验导则（12）GB/T 2423.24-1995 电工电子产品环境试验温度（低温、高温）/低气压/振动（正弦）综合试验导则GJB150.1～150.20-86 军用设备环境试验方法标准中共包括1个总则和19个试验方法，以美国军用标准MIL-STD-810C或810D为依据制订，其中涉及机械环境试验的是：（1）GJB150.15-86 军用设备环境试验方法加速度试验（2）GJB150.16-86 军用设备环境试验方法振动试验（3）GJB150.17-86 军用设备环境试验方法噪声试验（4）GJB150.18-86 军用设备环境试验方法冲击试验（5）GJB150.20-86 军用设备环境试验方法飞机炮振试验依据MIL-STD-810F修订的GJB150即将颁布。
振动测量的基础知识振动测量顾名思义，是检测振动变化量的一项测量技术。
它有三个关键指标：位移，速度，加速度。
而振测仪就是测定振动的物理量的仪器。
振动三个关键指标一般用mm、mm/s、mm/(s^2)单位表示。
振动位移（mm）：一般低转速机械的振动评定；1丝=10um，7丝就是70um，为振动位移值。
振动速度（mm/s）：振动烈度，一般中速转动机械的振动评定；用10~1KHz范围内的均方根值。
振动加速度（mm/（s^2））：一般用于高速转动机械的振动评定。
其中：mm/s，并不是mm和s去和设备转动中的位移和时间挂钩，只是速度的单位，说的是转动造成的设备振动速度的大小。
同样的mm/(s^2)说的是振动的加速度的大小。
工程实用的速度是速度的有效值，表征的是振动的能量，加速度是用的峰值，表征振动中冲击力的大小一般采用振动速度：mm/s，一般读取的值是最大值，因为只有最大值才是需要控制的值。
振动测量需要关注哪些方面？除了三个关键指标，我们也需要关注幅值范围，接何种传感器、振动的量程、频率、轴承范围、环境条件（测温）以及操作是否简单等。
不同的机械设备有不同的振动测量标准，应根据不同的振测仪器，按要求进行测量。
振动测量方式及主要应用领域有哪些？目前在工业领域，振动测量一般分在线测量和离线测量；测振的机械类别可分为：滚动轴承类设备，滑动轴承类设备。
可以说，几乎所有的机械设备场合都可以用。
设备噪声的测量、铁路测量、医疗方面、建筑测量以及检测地震等。
振动测量所需用到的测量仪器，何如分类？除了满足一般振动测量的测量仪，市面上还有多功能振动测量仪（一种新型的机器检测仪器，具备振动监测、轴承状态分析和红外线温度测量功能）。
而相关的有频闪仪，振动点检仪。
通常会按以下方式分类：1按外形分：一体式测振仪、分体式测振仪、无线测振仪；2按操作系统分：普通测振仪、WINCE测振仪、安卓测振仪；3按是否有频谱功能分：普通测振仪、振动分析仪；4按测量通道分：单通道、双通道、多通道；5按测量频率分：普通测振仪、低频测振仪、高频测振仪测量时应注意设备运行工况举例如下：在测量离心泵、混流泵、轴流泵等叶片泵的振动时，应在规定转速(允许偏差±5%)以及允许用到的小流量、规定流量、大流量三个工况点上进行测量。
振动测试必须知道的27个基本常识
振动测试必须知道的常识
1、什么是振动
振动是机械系统中运动量（位移，速度和加速度）的振荡现象。
2、振动实验的目的
振动试验的目的是模拟一连串振动现象，测试产品在寿命周期中，是否能承受运输或使用过程的振动环境的考验，也能确定产品设计和功能的要求标准。
振动试验的精义在于确认产品的可靠性及提前将不良品在出厂前筛检出来，并评估其不良品的失效分析使其成为高水平，高可靠性的产品。
3、振动分几种
振动分确定性振动和随机振动两种。
4、什么是正弦振动
能用一项正弦函数表达式表达其运动规律的周期运动。
例如凡是旋转、脉动、振荡（在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的）所产生的振动均是正弦振动。
5、正弦振动的目的
正弦振动试验的目的是在试验室内模拟电工电子产品在运输、储存、使用过程中所遭受的振动及其影响，并考核其适应性。
6、正弦振动的试验条件
正弦振动试验的验条件（严酷等级）由振动频率范围、振动量、试验持续时间（次数）共同确定。
7、什么是振动频率范围
振动频率范围表示振动试验由某个频率点到某个频率点进行往复扫频。
例如：试验频率范围5-50Hz，表示由5Hz到50Hz进行往复扫频。
8、什么是频率
频率：每秒振动的次数.单位：Hz。
9、什么是振动量
振动量:通常通过加速度、速度和位移来表示。
加速度：表示速度对时间倒数的矢量。
加速度单位:g或m/s2
速度：在数值上等于单位时间内通过的路程
位移：表示物体相对于某参考系位置变化的矢量。
位移单位:mm
10、什么是试验持续时间
振动时间表示整个试验所需时间,
次数表示整个试验所需扫频循环次数。
11、什么是扫频循环
扫频循环：在规定的频率范围内往返扫描一次：
例如：5Hz→50Hz→5Hz,从5Hz扫描到50Hz后再扫描到5Hz。
12、什么是重力加速度
重力加速度：物体在地球表面由于重力作用所产生的加速度。
1gn=10m/s2（GB/T 2422-1995 电工电子产品环境试验术语）
13、扫描方式分几种
线性扫描：是线性的，即单位时间扫过多少赫兹，单位是Hz/s或Hz/min，这种扫描用于细找共振频率的试验。
对数扫描：频率变化按对数变化，扫描率可以是oct/min ，对数扫描的意思是相同的时间扫过的频率倍频程数是相同的。
14、什么是扫描速度
扫描速度(sweep speed):指从最低频率扫描到最高频率的速度。
有以下几种：1）oct/min:多少倍频程每分钟。
例:1oct/min,5Hz到10Hz需1分钟,10Hz到20Hz需1分钟。
2）min/sweep:多少分钟每次扫频。
例:5-500Hz,扫描速度:1分钟/sweep,表示从5Hz到500Hz需1分钟。
3）Hz/s:多少Hz每秒。
例:5-10Hz,扫描速度:1Hz/s,表示5Hz到6Hz需1秒,6Hz到7Hz需1秒。
15、振动试验中有几个方向
除有关规范另有规定外，应在产品的三个互相垂直方向上进行振动试验。
一般定义产品长边为X轴向，短边为Y轴向，产品正常摆放上下为Z轴向。
16、什么是交越频率
交越频率：在振动试验中由一种振动特性量变为另一种振动特性量的频率。
如交越频率由等位移——频率关系变为等加速度——频率关系时的频率。
17、为什么要共振搜寻
一般待测物上有各种零组件，而每一个不同的零组件，皆有其不同的共振频率，同时会因形状、重量、固定方式不同而在振动发生时产生不同的共振频率及放大倍率，因此需对特定零组件搜寻它的共振特性，再依其特性执行共振点的加振试验。
18、什么是共振频率
共振频率：产品出现共振的频率。
19、什么是定频振动
定频振动是指在规定的固定频率点上进行各种振动参数不同量级的试验。
20、定频振动主要用于哪些方面
1)耐共振频率振动：在产品振动频响检查时发现的明显共振频率点上，施加规定振动参数振幅的振动，以考核产品耐共振振动的能力。
2)耐预定频率振动：在已知的产品使用环境条件振动频率时，可采用耐预定频率的振动试验。
其目的还是为考核产品在预定危险频率下承受振动的能力。
21、什么是临界频率
临界频率：由于振动导致产品的性能异常或劣化，或产生机械共振和其它响应效应如震颤的频率。
22、什么是随机振动
对未来任何一个给定的时刻，其瞬时值不能预先确定的振动。
在一般的运输环境中，对于运送中交通工具所产生的振动环境是属于随机振动，既使在同一时间内，每个不同的频率下均有不同的振动量，在执行随机波振动测试时，由于同时间不同频率皆有振动量值。
23、什么是加速度谱密度
表示随机信号的各个频率分量所包的加速度方均值在频域上是怎样分布的。
通常用ASD表示，单位：m2/s3或是(m/s2)2/Hz。
24、什么是功率谱密度
表示随机信号的各个频率分量所包的功率在频域上是怎样分布的。
通常用PSD 表示，单位：
g2/Hz。
加速度谱密度与功率谱密度的换算？
1 g2/Hz=(9.8 m/s2)2=96.04 m2/s3
25、正弦振动标准有哪些
GB/T 2423.10-2008 电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验Fc: 振动(正弦)
IEC 60068-2-6-2007 基本环境试验规程.第2部分:试验.第6节:试验Fc:振动(正弦波)
ISO 8318:2000 包装.满装的运输包装和单元货物.采用可变频的正弦振动试验GB/T 4857.10-2005 包装运输包装件基本试验第10部分：正弦变频振动试验方法
26、随机振动标准有哪些
GB/T 2423.56-2006 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动（数字控制）和导则
IEC 60068-2-64-2008 基本环境试验规程.第2-64部分:试验.试验Fh:振动、宽带随机抽样
ASTM D4728-2006 海运集装箱随机振动检测的标准试验方法
GB/T 4857.23-2003 包装运输包装件随机振动试验方
27、什么是方根均值
在f1和f2区间内单值函数的方均根值，是在该区间内的函数值的平方的平均值的平方根值。
通常用rms表示。
