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振动测试

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检测 项目说明

振动测试是仿真产品在运输(Transportation)、安装(Installation)及使用(Use)环境中所遭遇到的各种振动环境影响,本测试是模拟产品在运输、安装及使用环境下所遭遇到的各种振动环境影响,用来确定产品是否能承受各种环境振动的能力。振动测试是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗能力。

最常使用振动方式可分为正弦振动及随机振动两种。正弦振动是实验室中经常采用的测试方法,以模拟旋转、脉动、震荡(在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的)所产生的振动以及产品结构共振频率分析和共振点驻留验证为主,其又分为扫频振动和定频振动两种,其严苛程度取决于频率范围、振幅值、测试持续时间。随机振动则以模拟产品整体性结构耐震强度评估以及在包装状态下的运送环境,其严苛程度取决于频率范围、GRMS、测试持续时间和轴向。

物体或质点相对于平衡位置所作的往复运动叫振动。振动又分为正弦振动、随机振动、复合振动、扫描振动、定频振动。描述振动的主要参数有:振幅、速度、加速度。

振动测试标准:

GJB 150.25-86

GB-T 4857.23-2003

GBT4857.10-2005

WJ231-77

 

在现场或实验室对振动系统的实物或模型进行的测试。振动系统是受振动源激励的质量弹性系统,如机器、结构或其零部件、生物体等。振动测试是从航空航天部门发展起来的, 现在已被推广到动力机械、 交通运输、建筑等各个工业部门及环境保护、劳动保护方面,其应用日益广泛。振动测试包括响应测量、动态特性参量测定、载荷识别以及振动环境测试等内容。

 

响应测量

主要是振级的测量。为了检验机器、结构或其零部件的运行品质、安全可靠性以及确定环境振动条件,必须在各种实际工况下,对振动系统的各个选定点和选定方向进行振动量级的测定,并记录振动量值同时间变化的关系(称为时间历程)。对周期振动,主要测定振级(位移、速度、加速度或应变的幅值或有效值)和振动周期;对瞬态振动和冲击,主要测定位移或加速度的最大峰值和响应持续时间;对平稳随机振动,主要测定力和响应的时间历程的均值和方差等;对非平稳随机振动,可把时间划分为许多小段,测定各小段内时间历程的均值和方差,找出它们同时间的关系,并以此作为振级的度量。

许多机器的振动速度在很宽频率范围内几乎为常数,所以可用在机器上选定点测得的振动速度的最大有效值作为机器振动强烈程度(称为振动烈度)的指标。

 

参量测定

为了设计和试制新机器或在改造旧机器时解决减振问题,以及为了提高振动机械的效率,必须了解系统的动态特性参量。动态特性参量很多,对于线性系统,最常用的为模态参量,包括各阶固有频率、振型、模态质量或模态刚度、模态阻尼比。模态参量可以换算出物理坐标(即几何坐标)中的力学参量,包括集中质量、刚度和阻尼矩阵。

 

测定方法

在工程设计中,有时只需知道低阶(如一、二阶)固有频率、振型以及阻尼系数,可用简易方法测定这些参量:

①固有频率测定 用敲击或突然卸载使系统产生自由振动,记录其衰减波形并与仪器中的时标信号比较,或将信号发生器产生的固定频率正弦波和衰减波形输入射线示波器,由示波器显示的利萨如图形求得一、二阶固有频率。如果有激振器或振动台,则可对系统进行步进频率激振或低速扫频激振以寻找共振频率,在小阻尼时共振频率近似等于固有频率。

②振型测定 手持木质或铝质探针接触被测系统各点,由撞击声音(或凭手感)测定所有不振动点的位置,即节线位置。对水平放置的平板型系统,可在平板上撒上砂粒,振动时砂粒将聚集到节线上,由节线分布情况即可大致判断振型。

③阻尼测定 可采用衰减振动法、共振法和相位法。衰减振动法是用记录仪记录自由振动的衰减波形,由相邻同向的两次或数次的振幅的衰减率算出阻尼值;共振法是由共振时振幅和共振区频率带宽算出阻尼值;相位法是由共振区相位随频率变化关系算出阻尼值。

 

导纳方法

机械导纳是系统频域的特征参量(见机械阻抗)。大型复杂结构的固有频率多而密集,振型很复杂,无法用简易方法测定。然而可以先测试系统对激振力的响应,得到机械导纳,再用图解识别(即机械导纳的幅频、相频、实频、虚频或矢端图等图形识别)或计算机识别来确定模态参量或物理参量。

 

时域识别

直接利用振动的时间历程来求系统的模态参量。对自由振动,可以通过自由振动和脉冲响应函数(系统的时域特性参量之一,其傅里叶变换即机械导纳)的关系直接计算模态参量。对受迫振动,可以用数字时间序列分析方法或其他方法(如随机减量法、滤波法等)来计算模态参量。时域识别方法的优点是能利用运行状态下机器的振动信号,适用于不能在实验室测试的大型结构;缺点是天然振源的激振力往往无法测定和控制,而仅能由响应值来识别,故精度较低。

 

载荷识别

指分析和确定振源的性质(是有规律的还是随机的?是定力还是定运动?……)、传播途径及振源施加在系统上的载荷谱(即载荷的时间历程)。载荷识别也叫环境预测,它可为分析系统的动力响应和振动原因等提供数据。大型结构承受的载荷非常复杂,很难直接测定,但可以通过结构的响应信号和系统已知的数学模型来反推系统承受的载荷,再根据各种工况下得出的数据进行统计和综合,最终得到载荷谱。振源的性质和传播途径可以用功率谱分析或相关分析方法得出。

 

环境测试

为了了解产品的耐振寿命和性能指标的稳定性,录找可能引起破坏或失效的薄弱环节,对系统在模拟实际环境的振动、冲击条件下进行的考核测试。定型产品的测试规范通常已经标准化,新产品要制定合适的测试方法。测试方法分两大类:①标准测试,包括耐预定频率测试、耐共振测试、正弦扫描测试、宽带随机振动测试、冲击测试、声振测试和运输测试等;②非标准测试,包括瞬态波形振动测试、窄带随机振动测试、随机波再现测试、正弦波和随机波混合测试等。(见振动环境测试)

振动测试数据处理和分析  测试得到的大量原始数据必须经过各种处理,才能作为工程设计计算的依据资料。测试的原始记录数据是参量的时间历程(位移、速度或加速度等量值同时间的关系),通过直观分析可将数据分为瞬态的、周期的、随机或非随机持续非周期的三种,进而在时域(包括时差域,即自变量为两信号的时间差)、频域和幅值域三大域中进行统计分析、相关分析和谱分析,从而得到表征时间历程特征的各种函数。处理方法可分为模拟量处理法和数字量处理法。前者设备简单,但精度较差,处理时间长;后者需将原始记录的模拟量变换为数字量后用数字计算机处理,由于精度很高,速度极快,所以随着各种功能齐全的专用数据处理机(如快速傅里叶分析仪)的出现,数字量处理法已逐渐取代了模拟量处理法。

 

数据处理和分析

测试得到的大量原始数据必须经过各种处理,才能作为工程设计计算的依据资料,测试的原始记录数据是参量的时间历程(位移、速度或加速度等量值同时间的关系),通过直观分析可将数据分为瞬态的,周期的、随机或非随机持续非周期的三种,进而在时域(包括时差域,即自变量为两信号的时间差)、频域和幅值域三大域中进行统计分析、相关分析和谱分析,从而得到表征时间历程特征的各种函数。处理方法可分为模拟量处理法和数字量处理法。前者设备简单,但精度较差,处理时间长;后者需将原始记录的模拟量变换为数字量后用数字计算机处理,由于精度很高,速度极快,所以随着各种功能齐全的专用数据处理机(如快速傅里叶分析仪)的出现,数字量处理法已逐渐取代了模拟量处理法。

 

测试设备

大致可分为激振设备、测振设备和分析设备,它们分别对应于图2中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分。图中单线箭头表示电信号的传递途径,双线箭头表示机械量(力、速度、加速度等)的传递途径。图中某些设备或装置说明如下:①激振设备:可分为激振器和振动台两类,目前已逐步采用带振动控制仪的激振设备,它可按要求的波形或谱形激振。②传感器:可分为测力、测运动和测阻抗(同时测量一点的力和运动)三种。③滤波器:可以起抗干扰,去噪声,提取有用信号等作用。用数字计算机进行处理前必须使信号经过低通滤波器(称为抗混滤波器)以避免信号离散化成数字量后可能出现的迭混现象。

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问题&解答

在现代,计量的科学内涵远远超出“度量衡”的内容。计量的定义是测量及其应用的科学,是实现单位统一、保证量值准确可靠的活动。准确性、一致性、溯源性和法制性是计量最重要的四个特征

计量关系国计民生,像空气一样,与人类生产生活紧密相连。计量是科技创新的种子、社会进步的基石,是创造质量和控制质量的重要物质手段,是保证国民经济正常运行和公平贸易的基础,也成为国家核心竞争力的重要标志之一。毫无疑问,计量支撑发展,质量成就未来。

以“计量基准量子化”和“量值传递扁平化”为主要特征的国际计量变革,将完美契合以信息物理融合系统为基础的第四次工业革命的开启。一是基于量子物理的新一代国际单位制;二是突破极限的测量,从原子尺度到超大尺寸范围内的测量,在极端条件下的测量、在干扰或快速变化环境中的测量;三是智能和互联式测量,实现物联网大量的仪器仪表或传感器的在线、远程及扁平化量值溯源;四是嵌入式测量,将计量植入到生产过程,将最精准的计量基标准融入到机器。

企业需要掌握了解计量器具分为强制检定、非强制检定和校准的基本概念,根据不同概念的检定、校准要求建立计量器具管理台账。台账中的具体内容应包括:计量器具名称、规格型号、编号、测量范围、检定或校准时间、检定或校准周期等。另外嘉峪检测网提醒还要明确是送检还是现场检定或校准、确定检定或校准单位以及其他相关内容。通过完善计量器具管理台账,可以对企业在用计量器具的工作状态一目了然。把不同要求的计量器具分类建立台账,按照不同分类做好计量器具的管理工作。

测量不确定度是表征合理地赋予被测量值的分散性,与测量结果相联系的参数。

如果计量标准器具便于携带,或者一般大型计量器具或受搬动会影响的精密仪器,在现场环境可以满足检定要求的情况下可以采用上门检定。一般情况下,计量器具的检定活动都是在技术规范要求的恒温、恒湿等环境下开展,需要送至计量技术机构实验室进行。

根据《计量法》第九条,实行强制检定的计量器具包括3大类:一是社会公用计量标准器具;二是部门和企业、事业单位使用的最高计量标准器具;三是列入国家市场监督管理总局发布的《实施强制管理的计量器具目录》中实施强制检定且用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测4各方面的工作计量器具。所以,实行强制检定的计量器具不是只有工作计量器具,还有计量标准器具。
根据计量器具的实际使用情况,本着科学、经济和量值准确的原则确定非强检计量器具检定或校准周期。应注意的几个方面:一是不得使用未经检定、校准的计量器具;二是不要刻意去延长检定或校准周期,应参照检定规程或校准规范的规定;三是必须依靠专业计量技术机构的指导或由生产企业出具建议。

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