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振动测量的基本概念 (4)

声学联盟
2022-02-13
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振动参数：加速度、速度和位移


测量单位


当我们观察振动音叉时，我们认为波的振幅是音叉末端向静止位置两侧的物理位移。除了位移外，我们还可以用它的速度和它的加速度来描述音叉的运动。无论考虑的是位移、速度还是加速度，振动的形式和周期都保持不变。主要区别在于如图所示的三个参数的幅度-时间曲线之间存在相位差。

对于正弦信号，位移、速度和加速度幅度通过频率和时间的函数在数学上相关，如图所示。如果忽略相位，如在进行时间平均测量时总是这样，则可以通过将加速度信号除以与频率成比例的因子来获得速度水平，也可以通过将加速度信号除以与频率的平方成比例的因子来获得位移。这种除法计算在测量仪器中以数字方式执行。

振动参数几乎都是按照ISO要求以公制单位测量的，这些参数如表所示。然而，重力常数“g”或更准确地说“gn”仍然广泛用于加速度水平，尽管它不属于国际标准单位制。幸运的是，该常数数值上接近10（9.80665）可将两个单位联系起来，如果2%的偏差可接受可以快速心算。 


选择加速度、速度或位移参数


通过检测振动加速度，我们不会单独依赖于该参数。我们可以将加速度信号转换为速度和位移。大多数现代振动计都配备了测量所有三个参数的设备。

在进行单个宽频带振动测量的情况下，如果信号具有许多频率的分量，则参数的选择是重要的。位移测量将给予低频分量较大的权重，相反，加速度测量给予高频分量较大权重。

经验表明，在10至1000Hz范围内测量的振动速度的总RMS值给出了旋转机器上振动严重程度的最佳指示。一个可能的解释是给定的速度水平对应于给定的能量水平；从振动能量的观点来看，低频和高频的振动同等地加权。实际上，许多机器的速度谱相当平坦。

进行窄带频率分析时，参数的选择将仅反映在显示屏或报告上。因此我们需要考虑影响参数选择的实际考虑。选用频谱最平坦的参数可以最好地利用仪器的动态范围（可测量的最小值和最大值之间的差）。因此，通常选择速度或加速度参数进行频率分析。

因为加速度测量是可以充分显示高频振动分量，所以加速度倾向于用在需覆盖高频的情况下。

但要注意机械系统的可感知的位移通常只发生在低频。因此，如果关注低频，位移测量很重要。在考虑机器元件之间的小间隙时，振动位移也是一个重要的考虑参数。位移也常用作旋转机器部件中不平衡的指标，因为相对大的位移通常发生在轴旋转频率处，该频率也是平衡目的最感兴趣的频率。

来源：BK声学与振动 如有侵权请联系删除

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