8.3.4 振动测量的基本概念
1、物理意义
在中学物理中,我们就知道了加速度的概念。比如:重力加速度、加速度等等。
这里我们谈的加速度(Acceleration)是指:速度变化量与发生这一变化所用时间的比值。是描述物体速度改变快慢的物理量,通常用a表示,单位是米每二次方秒(SI国际单位制),加速度是速度变化的快慢的标志。
在振动测量中,与加速度有关的另外两个参数分别是:速度、位移。我们知道,对加速度积分一次,即可获得速度,对加速度积分两次,即可获得位移。所以知道这三个量的其中一个,通过数学方法就可获得另外两个。
理想的振动是简谐振动,从信号的角度看就是纯正弦信号(仅有基波,不存在任何谐波)。实际上的振动可能要比这复杂,通常是一个简振动与多个谐振动的合成振动。从信号的角度看就可以看作一个基波信号和多个谐波信号的合成。
加速度公式
速度公式
位移公式
振幅(Amplitube)的物理意义,振幅描述了物体振动幅度的大小和振动的强弱。
振动频率(Frequency),一秒钟内振动质点完成的全振动的次数叫振动的频率,其单位为赫(HZ) 。频率也是表示质点振动快慢的物理量,频率越大,振动越快。
振动周期(Period),振动周期和振动频率互为倒数。
2、振动参数的表示方法
例图给出了信号的一个周期。
在不考虑振动频率的情况下,振动信号可以用图例来表示。
对于某一个信号的幅度即可以用有效值表示:Vrms,也可以用峰值表示:Vp。还可以用峰峰值来表示:Vp-p。
通常工程上习惯,加速度用峰值表示,速度用有效值表示,位移用峰峰值表示。
3、振动测量中需要注意的地方
振动测量时,振动的仿真(模拟振动)信号通常来自于机械式或电动式振动台。由于种种原因振动台产生的振动信号往往是含有很大谐波分量的振动信号,见例图中的Sum(略有夸张)。
简振动与谐振动的合成振动信号(Sum)。
上面我们谈到过,加速度用峰值表示,可是在含有谐波的情况下,Sum的峰值显然与 fo的峰值是不相等的。所以在加速度测量中,一定尽可能的测量的是基波信号的峰值,可以采用滤波的方法来接决。
而对于速度和位移的测量,可以忽略这个问题。原因是通常我们是先测量出加速度信号,然后对加速度信号积分一次获得速度信号,对加速度信号积分两次获得位移信号。我们知道。积分器相当于低通滤波器,所以当进行一次或两次积分后,相当于施加了很强的滤波作用。
关于这点我曾经做过测试,的确经过积分后的速度和位移信号的谐波失真是非常的小,谐波的影响完全可以忽略不计。
LabVIEW提供了先进的信号分析处理功能,同时还有“声音、振动工具包”做深层次的分析处理,所以实现上述测量是很方便的,特别是还包含了许多专用于声音、振动测量、分析的Express.vi或助手。