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計量論壇

標題: 振動（沖擊）和轉速專業(yè)基礎知識問答 [打印本頁]

作者: 上帝 時間: 2006-7-2 02:25
標題: 振動（沖擊）和轉速專業(yè)基礎知識問答
1、問：什么是振動？
答：物體或質點相對于平衡位置所作的往復運動叫振動。
2、問：描述振動主要有幾個參數(shù)，它們相互關系如何？（正弦振動）
答：描述振動的主要參數(shù)有：振幅、速度、加速度。單頻正弦振動頻率為f時，振幅單峰值為D，則其速度單峰值為，加速度單峰值為。
3、問：加速度的單位如何表示？
答：加速度在振動工程界常用g表示，在國際單位（SI）中用的單位是，讀米每秒平方，在我國通常1g=9.80665 。
4、問：壓電加速度計的工作原理是什么？
答：壓電加速度計是利用壓電晶體的正電壓效應工作的，即壓電晶體片受到外力的作用而變形時，內部會產生極化現(xiàn)象，并在其表面產生電荷，當外力去掉后又恢復原狀。壓電晶體和質量塊通過彈簧緊壓在一起安裝在盒形金屬殼內，就組成了壓電加速度計。
當加速度計受到振動或沖擊時，由于慣性的作用，質量塊將產生一個與其受到的振動。沖擊成比例的慣性力而作用在壓電晶體上。通過測量晶體上的電荷變化，可測得這個慣性力，由于，通過這個慣性力就可測得振動和沖擊的加速度值。這就是壓電加速度計的基本工作原理。
5、問：就振動傳感器的自振頻率和阻尼系數(shù)而言，位移、速度、加速度、傳感器各自工作在其自振頻率（傳感器固有諧頻）的什么區(qū)域？其阻尼系數(shù)的大小如何？
答：對一般慣性傳感器而言，加速度計的工作區(qū)域為從極低頻到小于其自振頻率以下，位移傳感器的工作區(qū)間為自振頻率以上到很高的頻率，而速度計則工作在自振頻率附近。
加速度計和位移計的阻尼系數(shù)一般都小于1，而速度計的阻尼系數(shù)卻大于1。這樣使用的目的都是為保證在工作頻率范圍內幅頻特性和相頻特性都是平直的，可以不失真地測量相應的振動量值。
6、問：在加速度計的質量不可忽略時，應如何考慮加速度計所測得的加速度值？
答：一般來說被測的物體附加上加速度計后，加速度計測得的加速度值要小于沒有附加加速度計時的值：
式中： ——帶加速度計時測得的加速度值。
   ——無加速度計時的結構的加速度值。
   ——結構“部件”的質量
   ——加速度計的質量。
在特殊情況下，由于加速度計的安裝引起了構件的共振，這時，加速度測量值就要大大超過預計的值，應當考慮換另外型號的加速度計或另想其他辦法。
當和被測物體相比小的很多（如十分之一以上），通常就近似認為＝
7、問：什么是壓電加速度計的幅值線性度？檢定加速度計的幅值線性度的目的是什么？
答：在壓電加速度計的使用范圍內（如極限加速度范圍內），不同加速度時，傳感器的靈敏度相對于參考靈敏度的偏差和參考靈敏度的比值，為加速度計的幅值線性度。用公式表示是：
式中： ——幅值線性度。
   ——在加速度為某值時的靈敏度。
   ——參考靈敏度。
檢定加速度計的幅值線性度的目的是為了確定加速度計的動態(tài)使用范圍，例如規(guī)程規(guī)定，用于振動、沖擊測量時，其幅值線性度應分別小于±5％和±10％而標準壓電加速度計則應小于±3％。
8、問：工作壓電加速度計的加速度參考靈敏度的定義是什么？
答：工作加速度計參考靈敏度的定義是：在一套規(guī)定的條件下（振幅、頻率、溫度、總電容、放大器輸入電阻、安裝力矩等）工作加速度計的電輸出與它安裝面所承受的加速度之比。
9、問：什么是安裝剛度？它在振動、沖擊測量中有何影響？
答：為了測量物體的振動，必須將接觸式振動傳感器接觸或安裝到被測物體上，任何安裝方式都是彈性連接的，如果傳感器和被測物體完全聯(lián)在一起，形成一體，這就是物理學中所說的成為一個剛體了。這時，安裝剛度很大很大，彈性很小很小，這就是安裝剛度的概念。
實際安裝時，安裝剛度不可能無限大，則傳感器的質量與安裝的彈性組成了一個彈簧—質量系統(tǒng)。如果這個系統(tǒng)的諧振頻率很小，則傳感器測出的振動就不但有被測物體的振動，還有傳感器—安裝彈簧系統(tǒng)的振動，總而言之，傳感器—安裝彈簧共振的話，失真就非常大了。
如壓電加速度計有以下幾種典型安裝方式：手持接觸，橡皮泥安裝、蠟粘結、磁鐵吸附安裝，502膠粘結，絕緣螺釘安裝、鋼制螺釘安裝等。顯然按這些順序排列的安裝方式，其安裝諧振頻率越來越高，即安裝彈性越來越小，安裝剛度越來越大。
10、問：某工廠生產的壓電加速度計在出廠檢驗證中有一張頻率特性曲線，曲線是從200Hz到35kHz，請說明該加速度計在200Hz以下能用嗎？
答：200Hz以下可以使用，因為加速度計的頻率響應從幾百赫以下都是平直的，一般可延伸到十赫左右，再往下，就要考查放大器的特性是否合適。如放大器比較好，0.5dB下限頻率可以到1Hz以下。出廠時只給出200Hz的起點，是頻響裝置所限，而不是傳感器的原因。
11、問：舉出輸出電量正比于加速度、速度和位移的傳感器。
答：輸出電量正比于加速度的傳感器有：壓電加速度計，伺服加速度計，應變式加速度計。
輸出電量正比于速度的傳感器有：電磁傳感器、速度傳感器、地震儀。
輸出電量正比于位移的傳感器有：渦流傳感器、電容傳感器、差動變壓器傳感器、光纖位移傳感器、激光干涉議。
12、問：什么叫傳感器的橫向靈敏度和橫向靈敏度比？
答：對單軸向傳感器來說，橫向靈敏度是指在承受橫向振動時，傳感器的電輸出與輸入振動量之比，它是頻率和傳感器橫向面位置的函數(shù)。
橫向靈敏度比表示為橫向靈敏度的最大值與該傳感器軸向靈敏度的比值，以百分數(shù)表示。其公式是
         其中：TSR——橫向靈敏度比
               ——橫向靈敏度
               ——軸向靈敏度
13、問：常用的機械式振動臺和電動式振動臺在激振原理方面有什么不同？其主要特點是什么？
答：機械式振動臺是由偏心質量在轉動時產生的慣性力或由偏心連桿在運動時產生的偏心距來激振的。其主要特點是振動頻率低，頻帶窄、波形失真大、無漏磁、幅度調節(jié)不方便，很難自動掃頻。
電動式振動臺是通過載流導體在磁場中產生電動力的原理來激振的。其主要特點是下限頻率較高，頻帶寬，波形失真小，幅度調節(jié)和頻率調節(jié)都很方便，有的還可以自動掃頻，但臺面往往有漏磁，成本較高。
14、問：什么是振動臺的交越頻率？同樣推力的振動臺，交越頻率低意味著什么？
答：在振動環(huán)境試驗中，交越頻率是指振動特征量由一種關系變?yōu)榱硪环N關系的頻率點。例如由等位移—頻率關系變?yōu)榈人俣取l率關系時，就有一個交越頻率。推力＝
式中：m——振動臺活動部分質量
      M——振動承載質量
      D——振動臺位移單峰值
推力相同，交越頻率低，意味著承載能力大（M可大些）或位移幅值大；或者意味著頻帶范圍寬。因此同樣的推力，交越頻率低，意味著臺子的性能優(yōu)越。
15、問：試述電動振動臺氣隙的作用？
答：電動振動臺的不動部分如磁鐵，勵磁、線圈或永久磁鐵的磁缸和可動部分例如動圈、懸掛彈簧及臺面，是靠氣隙互相耦合的，氣隙雖小，卻起很重要的作用，它把電氣系統(tǒng)和機械系統(tǒng)耦合起來了。
氣隙過小，易造成摩擦損壞且波形不好，這是不允許的；氣隙過大則電氣耦合弱，電—機轉換效率低。因此要求氣隙干凈、干燥，如果是壓縮空氣的話，還要求氣流穩(wěn)定，否則會產生噪聲、漂移、竄動或波形失真。
16、問：什么是振動臺的低頻竄擾？其產生的主要原因是什么？
答：振動臺低頻竄擾的是指在規(guī)定的振動波形上，疊加著一個低頻大振幅的振動現(xiàn)象。
形成低頻竄擾的原因很多，主要由機械導向，傳動部分的干摩擦和機械臺的傳動皮帶輪引起的共振造成的。電動臺有時會由于50Hz的干擾引起竄擾。所以增加機械臺的潤滑，保持電動臺的氣隙潔凈，減少各種機械傳動干擾和50Hz電源干擾。一般可以消除低頻竄擾。
17、問：使用凸輪式碰撞臺的主要要點有哪些？
答：1）根據(jù)試驗要求，按有關標準選擇嚴酷等級和安裝試件。
2）對于二側加墊層的碰撞臺，其緩沖墊層必須按標定時的嚴酷等級所要求的順序排列，且二側一一對應。
3）碰撞臺在使用中改變嚴酷等級，更換墊層和停用時，必須注意安全，工作結束后必須使碰撞臺面與緩沖墊層脫離接觸，為避免墊層長期受壓而改變其特性。
18、問：電動振動臺的活動系統(tǒng)質量應如何測定？
答：保持振動臺的推力不變，分別測出空載和加載時的加速度值，就可確定振動臺活動系統(tǒng)的質量。具體作法：保持電動臺功放的電流不變，分別測出臺面空載和加載N公斤（質量）時的加速度和，則活動系統(tǒng)的質量為：
（公斤）
19、問：什么叫轉速？
答：在工程技術上把作圓周運動的物體在單位時間內轉過的圈數(shù)叫作轉速。
20、問：什么叫平均角速度？
答：作圓周運動的物體在單位時間內經(jīng)過的角位移叫作平均角速度（）。
21、問：轉速的單位名稱及符號是什么？
答：轉速的單位名稱是：轉每分，單位符號是：。
22、問：手持式轉速表在檢定時其轉軸上的測頭應與標準轉速裝置轉軸保持什么樣的位置？
答：手持式轉速表的轉軸測頭應與標準轉速裝置轉軸的接觸在同一軸線上，且無滑動現(xiàn)象。
23、問：定時式轉速表的工作原理是什么？
答：定時式轉速表是按照在一定的時間間隔內測量旋轉體轉數(shù)的方法確定轉速平均值，并由指針在表盤上直接指示被測轉速值。為了測定時間間隔，在定時轉速表上裝有定時機構，定時轉速表由此得名。
24、問試寫出離心式轉速表指針擺幅率的計算式，并寫明式中各符號的意義。測試指針擺幅率的意義是什么？
答：計算公式為：
         式中： ——同一檢定點每次測定的指針擺幅值（）
               N ——被檢表相應量限的上限值（）。
測試擺幅率的意義在于檢查被測儀表的安裝狀況（固定式轉速表）或被檢表與標準轉速裝置的接觸狀況和被測轉速表的內部零件緊固狀況。無論是安裝、接觸狀況不好，還是內部有故障，擺幅率都會超差。在擺幅率合格后，方可進行其他各項檢定。
25、問：離心式轉速表的原理是什么？
答：離心式轉速表是利用物體旋轉時產生的離心力來測量轉速的。當離心式轉速表的轉軸隨被測物體轉動時，離心器上的重物在慣性離心力作用下離開軸心，并通過傳動系統(tǒng)帶動指針回轉。當指針上的彈簧反作用力矩和慣性離心力矩相平衡時，指針停止在偏轉后所指示的刻度值處，即為被測轉速值。這就是離心式轉速表的原理。
26、問：離心式轉速表和定時式轉速表各有何有缺點？
答：離心式轉速表是根據(jù)旋轉時產生離心力的原理做成的，結構簡單，使用方便，但是由于轉速和離心力的非線性，使這種表存在著方法誤差、工藝上的誤差，因而其精度影響也大。
定時式轉速表是在時間間隔內測量旋轉體轉數(shù)，再確定轉速平均值，因此這種表精度較高，體積較小，較輕便。
二者是機械式轉速表，精度都不是很高，但是價格便宜，使用方便。
這種轉速表都是接觸式測量，不能進行非接觸式測量。
27、問：試述磁感應式轉速表的測轉速原理。
答：磁感應式轉速表是根據(jù)磁感應原理制成的。磁感應式轉速表的表軸上永磁體轉動，就形成了旋轉的磁場。在此磁場內的敏感元件由于磁場的旋轉而切割磁力線，并產生感應電流，這一電流與永磁體相互作用而產生力矩（即渦流電磁力矩），此力矩和表頭上裝的游絲反作用力矩相平衡時，轉速表表盤上的指針就指出了此時的被測轉速值。這就是磁感應轉速表測量轉速的原理。
28、問：試簡述頻閃轉速的原理？
答：頻閃測轉速，是基于頻閃效應原理的。所謂頻閃效應就是物體在人的視覺中消失后，人的眼睛能保留一定時間的視覺印象（視后效）的現(xiàn)象。視后效的持續(xù)時間，在物體一般光度的條件下約1/15-1/20S的范圍內。若來自被觀察物體的刺激信號是一個跟著一個斷續(xù)的，每次都少于1/20S，則視覺印象來不及消失，從而給人以連續(xù)而固定的假象。
若用一閃一閃的光照明旋轉圓盤，在盤上偏離圓心的位置做以明顯的記號，則當閃光的閃次/分與旋轉圓盤的轉速相等時，圓盤上的記號即呈現(xiàn)停止狀態(tài)。若閃次/分為已知，則可測定圓盤的轉速。
這就是頻閃測速的原理。
29、問：閃頻法測轉速的計算公式是什么？請說明公式中各符號的意義。
答：閃頻法測轉速的計算公式是

      式中： ——閃頻燈的閃光次數(shù)。
            ——待測轉速。
——為閃頻象停留序數(shù)，它是兩次閃光間被測物轉過的圈數(shù)，實際上是旋轉物體轉速比閃光次數(shù)高的倍數(shù)，通常選k=1，mz共同稱為當頻閃象停留時在閃頻盤上出現(xiàn)的頻閃點數(shù)，而其中z是頻閃盤上貼的標記數(shù)，m是閃光頻率超過轉速的倍數(shù)。也就是說貼的標記越多，閃光頻率越高，頻閃盤上的頻閃點數(shù)就多。
轉速高于閃光頻率k倍，將形成單定象，閃光頻率比轉速高m倍時，將形成m重象。
30、問：電子計數(shù)式轉速表的精度等級是怎么劃分的？
答：電子計數(shù)式轉速表的等級是百分誤差表示的，安1-2-5序列分等。其主要技術指標有四個，即示值誤差，示值變動性，計數(shù)器時基準確度，計數(shù)器4小時時基穩(wěn)定度。
等級劃分如下（％）：
0.01，0.02，0.05，0.1，0.2，0.5，1。
示值誤差指標是（設等級為A）；
±A%×n±1個字。
示值變動性指標是（設等級為A）;
±A%×n±2個字。
計數(shù)器時基準確度和4小時時基穩(wěn)定度指標是：
0.01級均為；0.02級均為；0.05級均為
0.1級以下的轉速表對此二項不作要求。
31、問：試簡述電子計數(shù)轉速表時基穩(wěn)定度的檢定方法，并給出時基穩(wěn)定度計算公式？
答：電子計數(shù)式轉速表時基穩(wěn)定度可用二種方式檢定，一種是用標準頻率源送信號給表，一種是用標準頻率計檢表內的晶體振蕩器。
無論哪種方式都是開機后預熱半小時以上，讀取第一個數(shù)值，然后每隔半小時測量一次，每次讀取一個顯示值，連續(xù)測量4小時，讀取九個顯示值。表的時基準確度計算如下：

式中： ——時基穩(wěn)定度；
      ， ——4小時內讀數(shù)的最大顯示值和最小顯示值；
      ——或者是標準頻率的讀數(shù)；或者是表內晶體振蕩器的讀數(shù)。
32、問：何謂測頻法？簡述其工作原理。
答：測頻法，在轉速測量計量中是指用測量頻率的方法去測量轉速。
用接觸或非接觸的方法做成的轉速傳感器取來轉速信號，將其送入頻率計數(shù)器，而頻率計數(shù)器給出標準時間間隔，例如0.1，1，2，6，10，30，60s等等，在此時間間隔內由頻率計數(shù)器記下傳感器送入的脈沖數(shù)，即測出了旋轉的頻率。而轉速和旋轉頻率的關系是：
   n=60×f
因此轉速通過測量頻率的方法可以獲得。
電子計數(shù)式轉速表測出了頻率，直接就轉換成了轉速（r/min）。

作者: 路云 時間: 2011-9-13 05:06
本帖最后由路云于 2011-9-13 05:37 編輯

絕大部分的公式都丟失了。

3、問：加速度的單位如何表示？
答：加速度在振動工程界常用g表示，在國際單位（SI）中用的單位是，讀米每秒平方，在我國通常1g=9.80665 。

單位是m/s^2，讀作“米每二次方秒”，而不是“米每秒平方”。

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