振动测试系统
构建一振动测试系统方案：
?选用合理的试验方法，对某机床进行频率响应试验；
?对机床某部位振动的振幅和频率实现在线监测。
参考答案：
依据题意所给内容，此测试系统应该是一个动态，接触式测量系统；依据采集的信号在测量系统中的传递情况可知不需要反馈通道，故测量系统的类型可以选择为开环测量系统。
据以上初步分析，构建的振动测试系统结构如下：
被测对象——传感器——数据传输环节——信号调理——数据采集卡——信号分析处理——数据显示环节——读取存储测量结果
各部分分析如下：
被测对象：出于构建系统的目的——获取振动引起的振幅和频率的数据，以普通机床为例可以选择其振动较为明显的部位，如主轴箱，溜板箱，挂轮箱等，安
装方式采用磁钢吸附（方便，牢固，温度稳定性佳，可靠），注意安装位
置及其选择，处理，方法等。
传感器：（作用为感受被测量的大小并输出与之对应的可用信号）选择压电式加速度传感器（固有频率 75～500kHz，机床一般是2～3
kHz；传感器的输出电荷语作用力成正比，即与被测对象的加
速度成正比：Q=dma——d为压电系数，m为质量块的质量，a
为加速度）；测量范围：0.001～800MPa 灵敏度： 0.2～
1000PC/MPa , 工作温度： -196～+200℃。
数据传输环节：实现数据传输——主要为电缆传输。当测试系统的多个功能环节相对独立时，就需要数据传输环节将数据从一个环节传输到另一个环节。
信号调理：将传感器输出的电荷通过电荷放大器（原因在于输出电压仅与传感器的电荷量及反馈电容有关，无需考虑电缆的电容，方便远距离测试）转换成采
集设备能够识别的模拟信号。
数据采集卡：实现数据采集功能的计算机扩展卡，将信号调理后的模拟信号变成数字信号通过各种接口接触显示设备（此处为计算机）。
信号分析处理：利用数字信号处理器对其进行数字信号处理（此处为变换域分析——频域变换）。
数据显示结果：借助于各种电脑软件（如LabVIEW）将数据采集系统获取的数据以振幅和频率的形式显示出来，以便完成监视，控制或分析等的后续目的；
读取存储测量结果：除读取当时测量的频率，还可以获取之前频率数值，实现在线监测。
依据以上叙述，先建立振动测试系统结构图如下：
机床某个被测部位——压电式加速度传感器——电缆传输——电荷放大器——数据采集卡——信号分析处理——计算机（兼有储存功能，配有外部电源）
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 参考答案：
此测试系统应该是一个动态，接触式测量系统；依据采集的信号在测量系统中的传递情况可知系统不需要反馈通道，故选择为开环测量系统。
据以上初步分析，构建的振动测试系统结构如下：
被测对象——传感器——调理电路——数据采集————计算机
各部分分析如下：
被测对象：出于构建系统的目的——获取振动引起的振幅和频率的数据，以普通机床为例可以选择其振动较为明显的部位——主轴箱（此时机床为启动运行状
态）。
传感器：（作用为感受被测量的大小并输出与之对应的可用信号）选择压电式加速度传感器（其固有频率 75～500kHz，机床一般是2～
3 kHz；传感器的输出电荷语作用力成正比，即与被测对象的
加速度成正比：Q=dma——d为压电系数，m为质量块的质量，
a为加速度）；测量范围：0.001～800MPa 灵敏度： 0.2～
1000PC/MPa ,工作温度： -196～+200℃。安装方式采用
磁钢吸附（方便，牢固，温度稳定性佳，可靠），选择平整光
洁且安装面积大于传感器安装底面。
调理电路：将传感器输出的电荷通过选择电荷放大器（原因在于输出电压仅与传感器的电荷量及反馈电容有关，无需考虑电缆的电容，方便远距离测试），对
传感器输出的电压模拟信号进行放大，滤波。
数据采集（卡）：将模拟信号进行A/D转换为数字信号，并实现数据采集功能的计算机扩展卡，将信号调理后的模拟信号变成数字信号通过各种接口接触显示设备
（此处为计算机）。
信号分析处理：利用数字信号处理器对其进行数字信号处理（此处为变换域分析——频域变换）。
数据显示结果：借助于各种电脑软件（如LabVIEW）将数据采集系统获取的数据以振幅和频率的形式显示出来，以便完成监视，控制或分析等的后续目的；
读取存储测量结果：除读取当时测量的频率，还可以获取之前频率数值，实现在线监测。计算机：利用电脑软件对数字信号进行分析处理，并显示出以幅值为纵坐标，以频率为横坐标的二维曲线。
依据以上叙述，先建立振动测试系统结构图如下：
机床某个被测部位——压电式加速度传感器——电缆传输——电荷放大器——数据采集卡——信号分析处理——计算机（兼有储存功能，配有外部电源）
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 参考答案：
此测试系统应该是一个动态，接触式测量系统；依据采集的信号在测量系统中的传递情
被测对象：出于构建系统的目的——获取振动引起的振幅和频率的数据，以普通机床为例可以选择其振动较为明显的部位——主轴箱（此时机床为启动运行状
态）。
传感器：选择压电式加速度传感器（其固有频率 75～500kHz，机床一般是2～3 kHz；传感器的输出电荷与作用力成正比，即与被测
对象的加速度成正比：Q=dma——d为压电系数，m为质量块的
质量，a为加速度）；工作温度：-196～+200℃。安装方式采
用磁钢吸附（方便，牢固，温度稳定性佳，可靠），选择平整
光洁且安装面积大于传感器安装底面。
调理电路：选择电荷放大器（原因在于输出电压仅与传感器的电荷量及反馈电容有关，无需考虑电缆的电容，方便远距离测试），对传感器输出的电压模拟信号
进行放大，滤波。
数据采集（卡）：将模拟信号进行A/D转换为数字信号，便于计算机对信号分析处理。注意：此时模拟信号输入到数据采集卡中为单通道共享A/D转换器（实现
多路信号的同步采集）。
计算机：利用电脑软件LabVIEW对数字信号进行分析处理，并显示振幅和频率特性曲线
补充说明：对于运行中的机器设备的振动测量来说，激励装置是没有的。
振动测试系统
一、振动测试系统 1.主要功能 DASP V10振动测试系统包括信号采集和实时分析软硬件。DASP V10 是一套运行在Windows95/98/Me/NT/2000/Xp平台上的多通道信号采集和实时分析软件，通过和东方所的不同硬件配合使用，即可构成一个可进行多种动静态试验的试验室。DASP V10 软件既具有多类型视窗的多模块功能高度集成特性，具有操作便捷的特点。基于东方所在各种工程应用领域的长期经验，DASP-V10对各种功能模块重新进行整合，成为一套功能更加全面、操作更加便捷、界面更加美观、性能继续保持领先的动静态信号测试分析系统。DASP V10 软件的每一个模块中均包含了非常多的功能，各种功能可交错使用，在测试和分析的功能和性能上突破了以往信号分析仪的种种限制，与INV系列采集仪配合形成的系统的各项指标均可达到或超过国家高级仪器的标准。DASP V10 软件的所有测试分析结果都可以多种方式输出，包括图形的复制、存盘、打印，数据导出为TXT、CSV、Excel电子表格和Access数据库格式，并可轻松输出图文并茂的Word格式或者Html格式的分析报告。基于DASP V10 的平台上，还可以运行专业模态和动力学分析系统、虚拟仪器库、信号发生器以及针对声学、旋转机械、路桥土木、计量检定等行业的多种软件系统，满足各方面各层次的测试和分析需求。
3.隶属 （1）实验室：水机测控实验室（B01-205/207） （2）负责人：魏德华 二、ANSYS/CFD流体分析软件 1.主要功能 FLUENT、CFX是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，国际市场占有率达70%。凡跟流体、热传递及化学反应等有关的领域均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛应用，包括管路、渠道、流体机械、燃烧、环境分析、油气消散/聚积、喷射控制、多相流等方面的流动计算分析。 2.主要设备 3.隶属 （1）实验室：水机测控实验室（B01-205/207） （2）负责人：石祥钟
振动信号检测系统的设计1
信号检测综合训练 说明书 题目：振动信号检测系统设计 学院：电气工程与信息工程学院 班级：电子（2）班 姓名: 钱鹏鹏 学号：11260224 指导老师：缑新科 2014.12.07
摘要 机械在运动时，由于旋转体的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。机械振动在大多情况下是有害的，振动往往会降低机器性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。机械振动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。另一方面，振动也被利用来完成有用工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。这时必须正确选择振动参数，充分发挥振动机械的性能。在现代企业管理制度中，除了对各种机械设备提出低振动和低噪声要求外，还需随时对机器的运行状况进行监测、分析、诊断，对工作环境进行控制。为了提高机械结构的抗振性能，有必要进行机械机构振动分析和振动设计，这些都离不开振动测试。 本文在此基础上设计了一种专用的振动信号检测系统，具有功耗低、体积小、精度高等优点。 信号检测的内容要求： 通过MCS-51系列单片机设计振动信号检测系统。要求如下： 1 振动信号的特点，选择合适的传感器，并设计相应的检测电路； 2 将设计完成的检测电路，通过软件防真验证； 3 主要设计指标：可测最大加速度：-5m/s~+5m/s;可测最大速度：-0.16m/s~+0.16m/s；可测最大位移：-5mm~+5mm；通频带：0.05Hz~35Hz；转换精度：8bit；采样频率：128Hz 4 利用LCD显示振动信号，有必要的键盘控制。
总体设计方案介绍： 本系统由发射电路和接收电路组成。发射电路主要由加速度传感器构成。接收电路由单片机最小系统和外部串口以及显示部分模块三部分组成。。 硬件电路设计： （1）使用MMA8452加速度传感器和STC89C52单片机来实现。 一.设计目的:了解加速度传感器的工作机理，以及单片机的各种性能； 二.设计器材:电源、proteus7.7软件、89C52，MMA8452加速度传感器，导线若干。 三．设计方案介：该系统目的是便于对一些物理量进行监视、控制。本设计以加速度传感器显示出加速度信号即振动信号，再通过单片机将信号从串口接入电脑显示出来，即完成振动信号的检测功能。 （2）振动传感器的分类 1、相对式电动传感器 电动式传感器基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感生出电动势，因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式传感器。 相对式电动传感器从机械接收原理来说，是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以它实际上是一个速度传感器。 2、电涡流式传感器 电涡流传感器是一种相对式非接触式传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。电涡流传感器具有频率范围宽（0～10 kHZ），线性工作范围大、灵敏度高以及非接触式测量等优点，主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量。 3、电感式传感器 依据传感器的相对式机械接收原理，电感式传感器能把被测的机械振动参数的变化转换成为电参量信号的变化。因此，电感传感器有二种形式，一是可变间隙，二是可变导磁面积。 4、电容式传感器 电容式传感器一般分为两种类型。即可变间隙式和可变公共面积式。可变间隙式可以测量直线振动的位移。可变面积式可以测量扭转振动的角位移。 5、惯性式电动传感器 惯性式电动传感器由固定部分、可动部分以及支承弹簧部分所组成。为了使传感器工作在位移传感器状态，其可动部分的质量应该足够的大，而支承弹簧的刚度应该足够的小，也就是让传感器具有足够低的固有频率。根据电磁感应定律，感应电动势为：u=Blx&r 。式中B为磁通密度，l为线圈在磁场内的有效长度，r x&为线圈在磁场中的相对速度。 从传感器的结构上来说，惯性式电动传感器是一个位移传感器。然而由于其输出的电信号是由电磁感应产生，根据电磁感应电律，当线圈在磁场中作相对运动
检测系统的基本特性
第２章 检测系统的基本特性 2.1 检测系统的静态特性及指标 2.1.1检测系统的静态特性 一、静态测量和静态特性 静态测量：测量过程中被测量保持恒定不变（即dx/dt=0系统处于稳定状态）时的测量。 静态特性（标度特性）：在静态测量中，检测系统的输出－输入特性。 n n x a x a x a x a a y +++++= 332210 例如：理想的线性检测系统： x a y 1= 如图2-1-1(a)所示 带有零位值的线性检测系统：x a a y 10+= 如图2-1-1(b)所示 二、静态特性的校准（标定）条件――静态标准条件。 2.1.2检测系统的静态性能指标 一、测量范围和量程 1、 测量范围：（x min ，x max ） x min ――检测系统所能测量到的最小被测输入量（下限） x max ――检测系统所能测量到的最大被测输入量（上限）。 2、量程： min max x x L -= 二、灵敏度S dx dy x y S x =??=→?)( lim 0 串接系统的总灵敏度为各组成环节灵敏度的连乘积 321S S S S = 三、分辨力与分辨率 1、分辨力：能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量min x ?。 2、分辨率：全量程中最大的min x ?即min max x ?与满量程L 之比的百分数。 四、精度（见第三章） 五、线性度e L max .. 100%L L F S e y ?=± ? max L ?――检测系统实际测得的输出－输入特性曲线（称为标定曲线）与其拟合直线之
间的最大偏差 ..S F y ――满量程（F.S.）输出 注意：线性度和直线拟合方法有关。 最常用的求解拟合直线的方法：端点法 最小二乘法 图2-1-3线性度 a.端基线性度； b.最小二乘线性度 四、迟滞e H %100. .max ??= S F H y H e 回程误差――检测系统的输入量由小增大（正行程），继而自大减小（反行程）的测试 过程中，对应于同一输入量，输出量的差值。 ΔHmax ――输出值在正反行程的最大差值即回程误差最大值。 迟滞特性 五、稳定性与漂移 稳定性：在一定工作条件下，保持输入信号不变时，输出信号随时间或温度的变化而出 现缓慢变化的程度。 时漂： 在输入信号不变的情况下，检测系统的输出随着时间变化的现象。 温漂： 随着环境温度变化的现象（通常包括零位温漂、灵敏度温漂）。 2.2 检测系统的动态特性及指标 动态测量：测量过程中被测量随时间变化时的测量。 动态特性――检测系统动态测量时的输出－输入特性。 常用实验的方法： 频率响应分析法――以正弦信号作为系统的输入；
第三章 测试系统的基本特性
第三章 测试系统的基本特性 （一）填空题 1、某一阶系统的频率响应函数为1 21)(+= ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为= ω，幅值= y ，相位= φ。 2、试求传递函数分别为5.05.35 .1+s 和2 22 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统 的总灵敏度。为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有、 和 。 3、当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y ?=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。4、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的越小。5、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。 （二）选择题1、 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度（3）回程误差（4）阻尼系数 2、从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。（1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性 为 。 （1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q +（3）) ()() ()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）) ()(21ωωQ Q ?4、一阶系统的阶跃响应中，超调量 。 （1）存在，但<5％（2）存在，但<1（3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、忽略质量的单自由度振动系统是 系统。（1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6、一阶系统的动态特性参数是 。 （1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数（4）阻尼比 7、用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 倍所经过的
汽车发动机振动噪声测试系统
附件1 汽车发动机振动噪声测试系统 1用途及基本要求： 该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量,要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等)，能对试验数据进行综合分析。该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计,同时具有很强的扩展能力,能保证将来软件和硬件同时升级。 2设备技术要求及参数 2.1设备系统配置 2.1.1数据采集系统一套； 2.1.2数据测试分析软件一套； 2.1.3传声器 2个； 2.1.4加速度计 2个; 2.1.5声强探头 1套； 2.1.6声级校准器 1个； 2.1.7笔记本电脑一台 2.2数据采集、控制系统技术要求 2.2.1主机箱一个；供电采用9～36V直流和 200~240V交流； 2.2.2便携式采集前端，适用于实验室及现场环境； 2.2.3整机消耗功率〈150W； 2.2.4工作环境温度:—10?C ~50?C； 2.2.5中文或英文WindowsXP下运行,操作主机采用笔记本电脑； 2.2.6输入通道数：4个以上，其中2个200V极化电压输入通道、不少一个转速输入通道； 2.2.7输入通道拥有Dyn-X技术,动态范围160dB； 2.2.8每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz； 2.2.9系统留有扩充板插槽,根据需要可以进一步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器，包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等; 2.2.10系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。大系统可分拆成多个小系统独立运行; 2.2.11采集前端的数据传输具备二种方式之一：①通过10/100M自适应以太网传输至PC； ②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米以上。使测量过程更为灵活方便,方便硬件通道和计算机系统扩展升级;
机械振动测试系统综述
机械振动测试系统综述 翟 慧 强 张 金 萍 于 玲 王 丹 （沈阳化工大学 机械工程学院,辽宁 沈阳 110142） 摘 要:机械振动测试技术在工业生产中起着十分重要的作用，为此设计和制造高效的机械振动测试系统便成为测试技术的重要内容。本文首先概述了机械振动测试系统的发展历程。总结和分析了发展机械振动 测试系统的基本组成和应用理论。根据不同原理列举了几种机械振动测试系统的类型并对不同的机械振动 测试系统进行分析,探讨了他们的优点和不足。最后在此基础上分析了机械振动测试系统的几个发展趋势和 系统建设中仍然要注意的抗干扰问题和故障诊断问题。 关键词：机械振动测试系统；测试技术；抗干扰；故障诊断 1 引言 振动问题广泛存在于热门的生活和生产当中。建筑物、机器等在内界或者外界的激励下就会产生振动。而机械振动常常会破坏机械的正常工作，甚至会降低机械的使用寿命并对机器造成不可逆的损坏多数的机械振动是有害的。因而对振动的研究不仅有利于改善人们的生活环境和生活水平，也有助于提高机械设备的使用寿命，提高人们的生产效率。正因如此振动测试在生产和科研等多方面都有着十分重要的地位[1]。为了控制振动，将振动给人们带来的危害降至最低，就需要我们了解振动的特性和规律，对振动进行测试和研究。振动测试系统应运而生。 振动测试系统有着较为长久的发展历史，是与人类社会的发展有着紧密的联系。随着计算机技术和相关高科技技术的问世和发展，振动测试系统也有了飞跃性的发展。振动测试系统从最早的简单机械设备的应用到如今的先进的计算机技术和设备的应用。从刚开始的检测人员的耳朵来进行测量、判断和计算出大概的故障点的原始方法到现在的计算机控制、存储、处理数据的处理[2]。无不体现出振动测试系统的长足发展和飞跃式的进步。与此同时，机械振动测试在理论方面也有了长足的发展，1656年惠更斯首次提出物理摆的理论并且创造出了单摆机械钟到现今的自动控制原理和计算机的日趋完善，人们对机械振动分析的研究已日趋成熟。而伴随着振动测试系统的进步和日臻成熟，其在国民的日常生活和生产中所扮演的角色也愈发的重要。 2机械振动测试系统的基本理论与组成 机械振动测试就是利用现代一些测试手段，对所研究物体的机械振动进行测量，并对测得的信号进行更细致的分析，以期获得在各种工作状态下物体的机械振动特性，从而判断物体的机械振动特性是否符合要求。 振动测试系统主要由传感器、信号调节部分、数模转换器、信号处理部分和数据记录部分、反馈部分等组成。传感器是将被测量转换成某种电信号的部件。是整个测试系统最重要的组成部分。信号调节部分是把传感器的输出信号转换成适合于进一步传输和处理的形式。经过加工处理使得原始信号更加便于分析和处理。这种信号的转换多数是电信号直接的转换。信号处理部分是对来自信号调节环节的信号进行各种运算和分析。这也是测试的核心意义所在，包括对时域和频域的分析，已得到各种参数。数模转换器是采用计算机等进行测试、控制系统时进行模拟信号与数字信号的相互转换的环节。测试系统的主要作用是更加便捷易懂的将初试信号转换成某种信号进行提取分析。因此最重要的是信号不能失真，不出现扰动。这就对测试系统提出了较为严格的要求[3]。 3.振动测试系统的分类 近几年来，振动测试理论与方法都有了很大的发展。目前振动测试方法按其原理不同可以分为四类。直观类、光学类、机械类和电测类。直观法操作简便，不受各种器材的限制。
基于labview振动测试系统
基于LabVIEW的振动信号测试系统设计 摘要：虚拟仪器是现代计算机技术同仪器技术深层次结合的全新概念仪器，实质是利用计算机的显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出测量结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。 本次设计利用了基于LabVIEW的虚拟仪器技术设计了一套振动测试系统，下位机采用AT89C52单片机进行数据采样，并通过RS-232串口与上位机通信实现信号数据的传输，上位机软件开发基于LabVIEW平台。其具有信号采集，波形显示，数据处理，数据保存，信号参数检测等功能，具有操作简单，界面直观，适用性强等特点。通过设计，能够对数据进行时域显示和频域分析处理。 关键词：虚拟仪器；振动测试；LabVIEW；单片机
Vibration Testing System Based on LabVIEW Signal Design Abstract : Virtual instrumentation is modern computer technology combined with the deep-seated instrument technology new concept instrument , in essence, the use of the computer monitor 's display traditional analog instrument control panel to output measurement results of various forms of expression , the use of powerful computer software functions the operation data for signal analysis and processing is completed for all test functions of a computer system apparatus . The design takes advantage of LabVIEW -based virtual instrument technology designed a vibration test systems, next-bit machine using AT89C52 microcontroller for data sampling , and to achieve data transmission signal via RS-232 serial communication with the PC , PC software development based on LabVIEW platform. Which has a signal acquisition, waveform display , data processing, data storage , signal parameter detection and other functions, with a simple, intuitive interface, applicability, and other characteristics. By design, the data can be displayed in time domain and frequency domain analysis. Ke ywords: Virtual Instrument, vibration test, LabVIEW, SCM
第4章测试系统的基本特性解析
第4章测试系统的基本特性 4．1 知识要点 4.1.1测试系统概述及其主要性质 1.什么叫线性时不变系统？ 设系统的输入为x (t )、输出为y (t )，则高阶线性测量系统可用高阶、齐次、常系数微分方程来描述： )(d )(d d )(d d )(d 01111t y a t t y a t t y a t t y a n n n n n n ++++--- )(d )(d d )(d d )(d 01111t x b t t x b t t x b t t x b m m m m m m ++++=--- （4-1） 式（4-1）中，a n 、a n -1、…、a 0和b m 、b m -1、…、b 0是常数，与测量系统的结构特性、输入状况和测试点的分布等因素有关。这种系统其内部参数不随时间变化而变化，称之为时不变（或称定常）系统。既是线性的又是时不变的系统叫做线性时不变系统。 2.线性时不变系统具有哪些主要性质？ （1）叠加性与比例性：系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和。 （2）微分性质：系统对输入微分的响应，等同于对原输入响应的微分。 （3）积分性质：当初始条件为零时，系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的积分。 （4）频率不变性：若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号。 4.1.2测试系统的静态特性 1.什么叫标定和静态标定？采用什么方法进行静态标定？标定有何作用？标定的步骤有哪些？ 标定：用已知的标准校正仪器或测量系统的过程。 静态标定：就是将原始基准器，或比被标定系统准确度高的各级标准器或已知输入源作用于测量系统，得出测量系统的激励－响应关系的实验操作。 静态标定方法：在全量程范围内均匀地取定5个或5个以上的标定点（包括零点），从零点开始，由低至高，逐次输入预定的标定值（称标定的正行程），然后再倒序由高至低依次输入预定的标定值，直至返回零点（称标定的反行程），并按要求将以上操作重复若干次，记录下相应的响应－激励关系。 标定的主要作用是：确定仪器或测量系统的输入－输出关系，赋予仪器或测量系统分度
振动测试系统
振动测试系统 1.主要功能 DASP V10振动测试系统包括信号采集和实时分析软硬件。DASP V10 是一套运行在Windows95/98/Me/NT/2000/Xp平台上的多通道信号采集和实时分析软件，通过和东方所的不同硬件配合使用，即可构成一个可进行多种动静态试验的试验室。DASP V10 软件既具有多类型视窗的多模块功能高度集成特性，具有操作便捷的特点。基于东方所在各种工程应用领域的长期经验，DASP-V10对各种功能模块重新进行整合，成为一套功能更加全面、操作更加便捷、界面更加美观、性能继续保持领先的动静态信号测试分析系统。DASP V10 软件的每一个模块中均包含了非常多的功能，各种功能可交错使用，在测试和分析的功能和性能上突破了以往信号分析仪的种种限制，与INV系列采集仪配合形成的系统的各项指标均可达到或超过国家高级仪器的标准。DASP V10 软件的所有测试分析结果都可以多种方式输出，包括图形的复制、存盘、打印，数据导出为TXT、CSV、Excel电子表格和Access数据库格式，并可轻松输出图文并茂的Word格式或者Html格式的分析报告。基于DASP V10 的平台上，还可以运行专业模态和动力学分析系统、虚拟仪器库、信号发生器以及针对声学、旋转机械、路桥土木、计量检定等行业的多种软件系统，满足各方面各层次的测试和分析需求。
3.隶属 （1）实验室：水机测控实验室（B01-205/207） （2）负责人：魏德华 一、ANSYS/CFD流体分析软件 1.主要功能 FLUENT、CFX是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，国际市场占有率达70%。凡跟流体、热传递及化学反应等有关的领域均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛应用，包括管路、渠道、流体机械、燃烧、环境分析、油气消散/聚积、喷射控制、多相流等方面的流动计算分析。 2.主要设备 3.隶属 （1）实验室：水机测控实验室（B01-205/207） （2）负责人：石祥钟
三振动系统固有频率的测量
实验三振动系统固有频率的测量 一、实验目的 1、了解和熟悉共振前后利萨如图形的变化规律和特点； 2、学习用“共振法”测试机械振动系统的固有频率（幅值判别法和相位判别法）； 3、学习用“锤击法”测试机械振动系统的固有频率（传函判别法）； 4、学习用“自由衰减振动波形自谱分析法”测试振动系统的固有频率（自谱分析法）。 二、实验装置框图
图3-1实验装置框图 三、实验原理 对于振动系统，经常要测定其固有频率，最常用的方法就是用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。另一种方法是锤击法，用冲击力激振，通过输入的力信号和输出的响应信号进行传函分析，得到各阶固有频率。以下对这两种方法加以说明： 1、简谐力激振 简谐力作用下的强迫振动，其运动方程为： t F Kx x C x m e ωsin 0=++ 方程式的解由21X X +这两部分组成： ) sin cos (211t w C t w C e X D D t +=-ε 21D w w D -= 式中1C 、2C 常数由初始条件决定： t w A t w A X e e sin cos 212+= 其中 ( ) () 2 2 2 22 2 214e e e q A ω εω ω ωω+--= ， () 22 222 242e e e q A ω εω ω ε ω+-= , m F q 0= 1X 代表阻尼自由振动基，2X 代表阻尼强迫振动项。 自由振动周期： D D T ωπ 2= 强迫振动项周期： e e T ωπ 2= 由于阻尼的存在，自由振动基随时间不断得衰减消失。最后，只剩下后两项，也就是通常讲的定常强动，即强迫振动部分： ( ) () () t q t q x e e e e e e e e ωω εω ω ε ωωω εω ω ωωsin 42cos 422 222 22 222 2 2+-+ +--= 通过变换可写成
振动信号检测系统设计1
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 信号检测综合训练 说明书 题目：振动信号检测系统设计 学院：电气工程与信息工程学院 班级：电子（2）班 姓名: 钱鹏鹏 指导老师：缑新科 2014.12.07
摘要 机械在运动时，由于旋转体的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。机械振动在大多情况下是有害的，振动往往会降低机器性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。机械振动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。另一方面，振动也被利用来完成有用工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。这时必须正确选择振动参数，充分发挥振动机械的性能。在现代企业管理制度中，除了对各种机械设备提出低振动和低噪声要求外，还需随时对机器的运行状况进行监测、分析、诊断，对工作环境进行控制。为了提高机械结构的抗振性能，有必要进行机械机构振动分析和振动设计，这些都离不开振动测试。 本文在此基础上设计了一种专用的振动信号检测系统，具有功耗低、体积小、精度高等优点。 信号检测的内容要求： 通过MCS-51系列单片机设计振动信号检测系统。要求如下： 1 振动信号的特点，选择合适的传感器，并设计相应的检测电路； 2 将设计完成的检测电路，通过软件防真验证； 3 主要设计指标：可测最大加速度：-5m/s~+5m/s;可测最大速度：-0.16m/s~+0.16m/s；可测最大位移：-5mm~+5mm；通频带：0.05Hz~35Hz；转换精度：8bit；采样频率：128Hz 4 利用LCD显示振动信号，有必要的键盘控制。 总体设计方案介绍：
第3章习题 测试系统的基本特性
第3章习题 测试系统的基本特性 一、选择题 1.测试装置传递函数H （s ）的分母与（ ）有关。 A.输入量x （t ） B.输入点的位置 C.装置的结构 2.非线形度是表示定度曲线（ ）的程度。 A.接近真值 B.偏离其拟合直线 C.正反行程的不重合 3.测试装置的频响函数H （j ω）是装置动态特性在（ ）中的描述。 A ．幅值域 B.时域 C.频率域 D.复数域 4.用常系数微分方程描述的系统称为（ ）系统。 A.相似 B.物理 C.力学 D.线形 5.下列微分方程中（ ）是线形系统的数学模型。 A.225d y dy dx t y x dt dt dt ++=+ B. 22d y dx y dt dt += C.22105d y dy y x dt dt -=+ 6.线形系统的叠加原理表明（ ）。 A.加于线形系统的各个输入量所产生的响应过程互不影响 B.系统的输出响应频率等于输入激励的频率 C.一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应乘以该倍 数 7.测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（ ）。 A.精度 B.灵敏度 C.精密度 D.分辨率 8.一般来说，测试系统的灵敏度越高，其测量范围（ ）。 A.越宽 B. 越窄 C.不变 9.测试过程中，量值随时间而变化的量称为（ ）。 A.准静态量 B.随机变量 C.动态量 10.线形装置的灵敏度是（ ）。 A.随机变量 B.常数 C.时间的线形函数 11.若测试系统由两个环节串联而成，且环节的传递函数分别为12(),()H s H s ，则该系统总的传递函数为（ ）。若两个环节并联时，则总的传递函数为（ ）。
镗孔振动测量系统设计
目录 1 引言 (3) 1.1课题的任务和意义 (3) 1.2振动测量现状及趋势 (5) 1.2.1振动测量在机器状态监测中的应用 (6) 1.2.2振动测量仪器的发展 (7) 2 方案制定 (9) 2.1方案一 (9) 2.1.1 整体设计 (10) 2.1.2 弓形位移式测试装置的测试 (10) 2.2方案二 (11) 2.2.1 整体设计 (12) 2.2.2 功能模块设计 (13) 2.3方案三 (14) 2.3.1 整体设计 (15) 2.3.2 功能模块设计 (15) 2.4 设计方案论证 (16) 2.5 方案选择 (17) 3 总体设计 (17) 3.1传感器模块 (18) 3.1.1电涡流传感器 (18) 3.1.2 BENTLY电涡流传感器 (19)
3.1.3 轴的径向振动测量 (20) 3.2转换器模块 (21) 3.2.1 ADC0809工作原理 (21) 3.2.2 ADC0809的主要特性 (22) 3.2.3 ADC0809的内部结构及引脚 (22) 3.2.4 ADC0809工作过程 (24) 3.2.5 ADC0809与单片机的接口 (25) 3.3控制器模块 (27) 3.3.1 AT89C51单片机 (28) 3.3.2 时钟电路 (30) 3.3.3 复位电路 (31) 3.3.4 应用举例 (32) 3.3.5人机接口模块 (34) 3.4显示器模块 (38) 3.4.1 LED显示器 (38) 3.4.2 LCD显示器 (39) 4 系统调试 (45) 4.1 Keil C 软件使用 (45) 4.2 Proteus 软件 (50) 4.2.1 Proteus 软件特点 (51) 4.2.2 Proteus软件仿真 (52) 4.3 标度变换 (53)
振动测试系统
构建一振动测试系统方案： ?选用合理的试验方法，对某机床进行频率响应试验； ?对机床某部位振动的振幅和频率实现在线监测。 参考答案： 依据题意所给内容，此测试系统应该是一个动态，接触式测量系统；依据采集的信号在测量系统中的传递情况可知不需要反馈通道，故测量系统的类型可以选择为开环测量系统。 据以上初步分析，构建的振动测试系统结构如下： 被测对象——传感器——数据传输环节——信号调理——数据采集卡——信号分析处理——数据显示环节——读取存储测量结果 各部分分析如下： 被测对象：出于构建系统的目的——获取振动引起的振幅和频率的数据，以普通机床为例可以选择其振动较为明显的部位，如主轴箱，溜板箱，挂轮箱等，安 装方式采用磁钢吸附（方便，牢固，温度稳定性佳，可靠），注意安装位 置及其选择，处理，方法等。 传感器：（作用为感受被测量的大小并输出与之对应的可用信号）选择压电式加速度传感器（固有频率 75～500kHz，机床一般是2～3 kHz；传感器的输出电荷语作用力成正比，即与被测对象的加 速度成正比：Q=dma——d为压电系数，m为质量块的质量，a 为加速度）；测量范围：0.001～800MPa 灵敏度： 0.2～ 1000PC/MPa , 工作温度： -196～+200℃。 数据传输环节：实现数据传输——主要为电缆传输。当测试系统的多个功能环节相对独立时，就需要数据传输环节将数据从一个环节传输到另一个环节。
信号调理：将传感器输出的电荷通过电荷放大器（原因在于输出电压仅与传感器的电荷量及反馈电容有关，无需考虑电缆的电容，方便远距离测试）转换成采 集设备能够识别的模拟信号。 数据采集卡：实现数据采集功能的计算机扩展卡，将信号调理后的模拟信号变成数字信号通过各种接口接触显示设备（此处为计算机）。 信号分析处理：利用数字信号处理器对其进行数字信号处理（此处为变换域分析——频域变换）。 数据显示结果：借助于各种电脑软件（如LabVIEW）将数据采集系统获取的数据以振幅和频率的形式显示出来，以便完成监视，控制或分析等的后续目的； 读取存储测量结果：除读取当时测量的频率，还可以获取之前频率数值，实现在线监测。 依据以上叙述，先建立振动测试系统结构图如下： 机床某个被测部位——压电式加速度传感器——电缆传输——电荷放大器——数据采集卡——信号分析处理——计算机（兼有储存功能，配有外部电源） 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 参考答案： 此测试系统应该是一个动态，接触式测量系统；依据采集的信号在测量系统中的传递情况可知系统不需要反馈通道，故选择为开环测量系统。 据以上初步分析，构建的振动测试系统结构如下： 被测对象——传感器——调理电路——数据采集————计算机 各部分分析如下： 被测对象：出于构建系统的目的——获取振动引起的振幅和频率的数据，以普通机床为例可以选择其振动较为明显的部位——主轴箱（此时机床为启动运行状
振动测试技术方案设计.docx
振动测试技术方案 采用加速度计作为振动传感器，在各种工况下，对被测系统多个测点的加速度信号进行测量，通过FFT频谱分析，得到结构的固有频率，描述系统的振动特性。 图 1 振动测试硬件流程图 一、传感器指标分析 最常用的振动测量传感器按各自的工作原理可分为压电式、压阻式、电容式、电感式以及光电式。压电式加速度传感器因为具有测量 频率范围宽、量程大、体积小、重量轻、对被测件的影响小以及安装 使用方便，所以成为最常用的振动测量传感器。在一般通用振动测量时，用户主要关心的是加速度计传感器的技术指标，包括灵敏度、带宽、量程、分辨率、输出电气特性等。 （1）灵敏度 传感器的灵敏度是传感器的最基本指标之一，灵敏度的大小直接影响到传感器对振动信号的测量。不难理解，传感器的灵敏度应根据被测振动量（加速度值）大小而定，但由于加速度传感器是测量振动的加速度值，而在相同的位移幅值条件下加速度值与信号的频率平方成正比，所以不同频段的加速度信号大小相差甚大。选择加速度传感器灵敏度时应对信号有充分的估计，最常用的振动测量压电式加速度
计灵敏度，电压输出型（ IEPE 型）为50 ~ 100 mV / g，电荷输出型为1 ~ 50 PC/g 。 （2）带宽 传感器的带宽是指传感器在规定的频率响应幅值误差内（±5%,±10%, ±3dB）传感器所能测量的频率范围。频率范围的高，低限分 别称为高、低频截止频率。截止频率与误差直接相关，所允许的误差范围大则其频率范围也就宽。作为一般原则，传感器的高频响应取决于传感器的机械特性，而低频响应则由传感器和后继电路的综合电气参数所决定。高频截止频率高的传感器必然是体积小，重量轻，反之用于低频测量的高灵敏度传感器相对来说则一定体积大和重量重。 （3）量程 加速度传感器的测量量程是指传感器在一定的非线性误差范围 内所能测量的最大测量值。通用型压电加速度传感器的非线性误差大 多为 1%。作为一般原则，灵敏度越高其测量范围越小，反之灵敏度 越小则测量范围越大。 IEPE（电压）输出型压电加速度传感器的测量 范围是由在线性误差范围内所允许的最大输出信号电压所决定，最大输出电压量值一般都为±5V。通过换算就可得到传感器的最大量程， 即等于最大输出电压与灵敏度的比值。需要指出的是IEPE 压电传感器的量程除受非线性误差大小影响外，还受到供电电压和传感器偏置 电压的制约。当供电电压与偏置电压的差值小于传感器技术指标给出 的量程电压时，传感器的最大输出信号就会发生畸变。因此IEPE 型加速度传感器的偏置电压稳定与否不仅影响到低频测量也可能会使 信号失真，这种现象在高低温测量时需要特别注意，当传感器的内置 电路在非室温条件下不稳定时，传感器的偏置电压很可能不断缓慢地 漂移而造成测量信号忽大忽小。 （4）分辨率 即能测量到的最小加速度变化量。加速度传感器的分辨率受其噪 声的限制，输出噪声的大小随频带宽度而变化。 （5）输出电气特性 分为电压输出型和电流输出型两种。现在通用的加速度传感器内部集成有放大电路，成为具有电压输出功能的传感元件，这使得在低频测量时可以获得良好的性能。它可分双电源 (四线 )和单电源 (二线、
航空航天领域中的振动测试 课设报告
《航空测试系统》课程设计报告 课题：航空航天中的振动测试技术时间：2011年11月2日 目录
第一章引言 第二章振动测试的使用设备 第三章振动测试的方法及原理 第四章振动测试的分类 第五章振动传感器转换原理 第六章振动测试的发展与前景 第七章参考文献 第一章引言 一、进行“振动测试”的原因 为了确保飞行器能够适应太空环境，在奔赴发射场前，它们都需要经过一系列科学、严格、全面的“体检”。科技工作者常常采用各
种先进的测试手段，模仿飞行器从发射升空到太空飞行的各种环境，通过振动试验、噪声试验、真空热试验、泄复压试验等对其进行详细的“体检”，并对发现的各种问题进行分析与排查。 统揽世界各国的航空航天史，大多数的火箭发射失利，都是由于振动隐患引发了故障，只要能克服这个难题，就能保障火箭顺利升空。因为航天器发射时，需要巨大的推动力，但同时这巨大的力量也会产生巨大的振动，所谓“地动山摇”也不过如此了。因此航天器一定要能够经受住巨大的振动，才能保障不发生故障。 为了解决这一问题，人们需要在航天器发射前，对它进行振动测试，看看它是否能够经受的住巨大的振动所带来的破坏。 二、“振动测试”的基本内容 对航天器进行振动测试，有两方面需要考虑，这两方面也是航天器成功发射必须经受的两大考验。一是力学试验，包括几十万个零部件，也包括安装后的整体。如果航天器不能经受的住极端振动，那么很可能会在升空后出现发热、疲劳等故障。二是气象试验，太空气象环境和地球上并不一样，可能会极端恶劣复杂，因此航天器必须要经受气象试验。 第二章振动测试的使用设备 一、“振动台”简介 振动试验是贯穿整个航天器测试始末的，这还需要足够强大的振动仪器。电动式振动台是目前使用最广泛的一种振动设备。它的频率
浅谈电力变压器振动测试系统的设计
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/a912936721.html, 浅谈电力变压器振动测试系统的设计 作者：谷宇航 来源：《中国科技纵横》2017年第07期 摘要：设计了可以采集电力变压器音频信号和后期信号分析的音频信号处理系统。该系 统包括数据采集模块、在线监测界面模块以及信号分析处理模块。其中，数据采集模块主要由振动传感器和MPS-140801-IEPE型信号采集卡组成；在线监测界面模块和信号分析处理模块 是以LabVIEW开发环境为基础的两套人机交互程序，从而实现电力变压器音频信号的实时采集和后期信号分析处理。 关键词：电力变压器；振动法；音频特征量 中图分类号：TM922.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）07-0139-01 在电力系统各个环节的设备中，电力变压器居于变电环节，是承担电压变换、电能分配的关键设备。在大型电力变压器中，最常见的故障主要表现为绕组松散变形和铁芯松动[1]。传 统的变压器检修方式是定期检修，每隔固定的周期让待检设备退出运行，这种检修方式不具备时效性，而且每检查一次，都会造成一定的硬件损耗，会降低变压器的使用寿命。所以，针对电力变压器的各类故障采用实时状态监测具有经济意义和现实意义。 1 振动法监测铁芯、绕组状态 变压器常见的状态监测方法有DGA、局放分析法、振动法等几种[2]，振动法兼顾了准确性和经济性，在设备监测领域的应用较为广泛。振动特征（位移、加速度、高频能量）在变压器正常运行和故障运行两种状态下，会呈现不同的表征，而铁芯和绕组的振动会通过铁芯垫脚和绝缘油两条路径传递给箱体表面。铁芯和绕组的振动波形呈现一定的频谱特性，这些频谱特性是表征绕组、铁芯运行状态的重要信号。 2 振动测试系统的设计 系统主要由振动加速度信号采集传感器、振动加速度信号采集卡、便携式采集主机和软件构成。振动加速度信号采集传感器是IEPE驱动的高灵敏度加速度采集器（灵敏度 1000mV/g）。采集卡具有8路通道，总共两块，单通道量程±10V；采样率最高为128Ksps， 根据Nyquist定理，采样率的设置低于16Ksps。振动加速度传感器可以对变压器的振动数据进行采集，数据存入分析计算机。计算机中保存有振动原始数据文件和经过分析处理后得到的特征值文件，运检人员可以随时查询特征值和历史数据，了解变压器的近期情况并对未来趋势进行预测，并结合实际情况决定是否吊罩检修。系统的工作原理与数据流动如图1所示。 系统以LabVIEW平台为基础，用计算机驱动采集装置，在操作界面上实现人机交互（图2），对采集到的变压器音频信号实现实时采集和保存以及数据处理。其中数据的采集可以分