加速度传感器振动测量实验

一 实验目的

通过本实验了解并掌握机械振动信号测量的基本方法。

二 实验原理

1. 振动测量原理

机械在运动时，由于旋转件的不平衡、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。

机械振动在大多数情况下是有害的，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益的工作，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，有必要进行机械结构的振动分析和振动设计。这些都离不开振动测试。

振动测试包括两种方式：一是测量机械或结构在工作状态下的振动，如振动位移、速度、加速度、频率和相位等，了解被测对象的振动状态，评定等级和寻找振源，对设备进行监测、分析、诊断和预测。二是对机械设备或结构施加某种激励，测量其受迫振动，以便求得被测对象的振动力学参量或动态性能，如固有频率、阻尼、刚度、频率响应和模态等。

振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数，称为振动三要素。

幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法来表示。 频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，从而寻找振源，采取相应的措施。

相位：振动信号的相位信息十分重要，如利用相位关系确定共振点、测量振型、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。对于复杂振动的波形分析，各谐波的相位关系是不可缺少的。

在振动测量时，应合理选择测量参数，如振动位移是研究强度和变形的重要依据；振动加速度与作用力或载荷成正比，是研究动力强度和疲劳的重要依据；振动速度决定了噪声的高低，人对机械振动的敏感程度在很大频率范围内是由速度决定的。速度又与能量和功率有关，并决定动量的大小。

2. YD-37加速度传感器简介

压电传感器的力学模型可简化为一个单自由度质量—弹簧系统。根据压电效应的原理，当晶体上受到振动作用力后，将产生电荷量，该电荷量与作用力成正比，这就是压电传感器完成机电转换的工作原理。压电式加速度传感器在振动测试领域中应用广泛，可以测量各种环境中的振动量。

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YD-37加速度传感器与DRBS-12-A型简易电荷放大器的综合灵敏度约是6080mV/m.s-2 。

三. 实验仪器和设备

1. 计算机

n台 1套 1台 1台 1套 1条

2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台 1套 3. 加速度传感器（YD-37）

4. 加速度传感器变送器（DRBS-12-A） 5. 蓝津数据采集仪（DRDAQ-EPP2） 6. 开关电源（DRDY-A） 7. 5芯对等线

四. 实验步骤及内容

1. 振动测量实验结构如图36.1所示，将加速度传感器通过配套的磁座吸附在转子实

验台底座上，然后将其输出端和变送器的输入端相连，变送器的输出端通过一根带五芯航空插头的电缆和数据采集仪A/D输入通道连接。

图36.1 振动测量结构示意图

启动服务器，运行DRVI程序，点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测”进行服务器和数据采集仪之间的注册。在实验目录中选择“加速度传感器振动测量”实验。将参考的实验脚本文件读入DRVI软件平台中并运行。

2. 在振动实验台的电机转子上添加试重，启动电机，调整到一个稳定的转速，点击面

板中的“开关”按钮，观察和分析所得到振动信号的波形和频谱，点击“多路接线开关”，观察滤波前后振动信号波形和频谱的变化情况并记录实验结果。

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3. 调节转速旋钮，调整电机转动速度，观察和分析所得到振动信号的波形和频谱。 4. 关闭电机，改变加速度传感器的测量位置，再次启动电机进行测量，观察和分析随

着测量位置的改变，振动信号的波形和频谱的变化情况。

五、实验数据

1. 简述实验目的和原理。

2. 整理和分析实验中得到的振动信号的数据，并分析其结果。

六、实验结果与分析

1. 为什么要采用加速度传感器来测量振动信号？ 2. 常用的振动信号测量方式有那些？

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