基本介紹
- 中文名：振動測量儀器
- 性質：測定振動的物理量的儀器
- 組成：振動換能器(拾振器)、前置放大器
- 作用：振動測量
組成,振動換能器,前置放大器,處理和變換儀器,操作方法,加速度計的安裝,加速度計校準,
組成
振動換能器
將振動量轉變為光學的、機械的或電學的信號，所得的信號強弱和所檢測的振動量成比例的裝置。主要有下列幾種：
① 加速度計：是輸出和振動加速度成比例的換能器。最常用的是由壓電片、簧片和重塊組成的壓電加速度計(圖1),它的底座固定於振動體上。在比這個系統的共振頻率低得多的頻率範圍內，壓電片的變形與所受作用力和底座的加速度成正比，因而壓電片的輸出電壓和所檢測的加速度也成正比。 壓電加速度計中最常用的是周圍壓縮型的（圖2，a），其靈敏度隨重塊的增大而提高，共振頻率也很高；缺點是環境靈敏度大。還有中心壓縮型（圖2，b）、倒置中心壓縮型(圖2,c)、切變型（圖2,d）、彎曲型（圖2，e）和預緊筒型。所選用的加速度計的重量，至少要低於測試件重量的1/10。 ② 速度拾振器：輸出和速度輸入成比例的換能器。常用的為電動式的或渦流式的。
③ 位移拾振器：輸出和位移輸入成比例的換能器。常用的是靜電式（或電容式）的。
④ 力換能器：測量機器的激發力和傳遞的力，根據壓電原理求得傳遞率。如同加速度計等聯合使用，可以測量力阻抗;它和加速度計組合成為阻抗頭（圖3）。 ⑤ 積分器：通過積分網路將加速度計的輸出信號變換成相應的速度或位移的裝置，常同聲級計等聯合使用。
前置放大器
換能器的信號在分析或測量之前，通常用前置放大器進行阻抗變換和信號放大。有的換能器內已裝有前置放大器，這樣，換能器的信號可以直接輸入。前置放大器有兩類：
① 電壓前置放大器：在輸入級採用一個簡單的阻抗轉換。這種儀器比較簡單、可靠，消耗電流小，但其電壓靈敏度會因電纜加長而降低。
② 電荷前置放大器：採取一定的反饋，對電容負載進行補償。它比電壓前置放大器需要更大的放大倍數和更多的組件。在惡劣的環境條件下使用，其可靠性會降低。優點是使用長電纜時，不會降低換能器的靈敏度，不需要復校系統，而且低頻截止頻率很低。
處理和變換儀器
把振動轉換成電信號，經前置放大器放大後，最後要由處理和變換儀器進行檢測，並在儀表上得出相應的振動量讀數，或者用濾波器分頻，得出分頻的振動量或分頻的振動圖形。
① 振動計：通常可測量位移、速度或加速度，並可外接濾波器等設備進行頻譜分析。
② 濾波器：常用濾波器的頻率在聲頻範圍內，當測量低於20赫的振動時,可採用頻率範圍2～20000赫,頻頻寬度為窄帶、1/3倍頻帶和1/1倍頻帶。
③ 頻率分析儀:頻率範圍一般為2～20000赫。“恆百分率”帶通濾波器的頻寬為 1%、3%、10%和1/3倍頻帶，而恆頻寬一般為2～100赫。
④ 實時分析儀：能對聲音和振動信號作連續和瞬態數據分析。常用的可進行 1.6～20000赫、1/3倍頻帶分析或2～6000赫、1/1倍頻帶分析。
⑤ 記錄器：振動信號經過放大分析後，用記錄器記錄振級；也可以在信號放大後，用磁帶記錄，再進行分析。
操作方法
加速度計的安裝
測量振動時，加速度計要妥善安裝，常用的安裝方法有：①用鋼螺栓安裝，能得到最佳頻率。②用永久磁鐵安裝，能與振動試件電絕緣，最大加速度50～200g,適用於溫度不超過150℃振動物體的測量。③用絕緣螺栓加雲母墊圈安裝。④用粘結劑和粘結螺栓安裝，便於經常移動。⑤用薄蠟層安裝，頻響很好，但高溫時會下降。⑥用探管或探針安裝，用於頻率不大於1000赫等特殊情況。
加速度計校準
主要是校準靈敏度，常用的方法有比較法和絕對法。比較法是把要校準的加速度計與已知靈敏度的標準加速度計在相同的振動條件下，比較他們的電壓輸出，以校準加速度計的靈敏度。絕對法又分為互易法和干涉法。互易法是根據聲和振動的互易原理，利用加速度計和校準用的振動台之間的互易性，直接得到加速度計的靈敏度。干涉法是根據光的干涉原理，使用雷射干涉測距儀直接測量，把要校準的加速度計安裝在振動台檯面上，根據振動台的振幅來確定加速度計的位移靈敏度。絕對法的準確度在±0.5%左右。此外,工作校準還包括電纜電容、電壓靈敏度、橫向靈敏度、無阻尼固有頻率和頻響曲線等。
