振動測試數據處理方法的應用分析

【摘 要】采用電測法對產品進行振動的加速度測量，通過FFT方法進行時域—頻域的轉換，運用加速度與位移之間積分的關系，將加速度值轉換為位移值，試驗證明該方法行之有效。

【關鍵詞】振動測量；FFT；位移轉換

0.緒論

根據要求需對產品進行整機振動測量，準確掌握改產品的振動狀態和振動特征。本文詳細闡述了振動測試及信號分析技術，介紹了一種用加速度傳感器測量振動位移信號的方法。即采用FFT方法進行加速度與位移相互轉換的方法，將加速度譜轉換成位移譜，以達到對位移的測量。

1.振動測試系統基本結構與組成

機械振動參數可以用電測法、機械法、光學法等進行振動測量。目前電測法應用廣泛，電測法是將工程振動的參量轉換為電信號，經電子線路放大后顯示和記錄。它與機械式和光學式的測量方法比較，有以下幾方面的優點：

（1）具有較寬的頻帶。

（2）具有較高的靈敏度和分辨率。

（3）具有較大的動態范圍。

（4）振動傳感器可以做得很小，以減小傳感器對試驗對象的附加影響，還可以做成非接觸式的測量系統。

（5）可以根據被測參量的不同來選擇不同的振動傳感器。

不同測量方法的物理性質雖然各不相同，但是組成的測量系統基本相同，它們都包含傳感器、測量放大電路和顯示記錄三個環節。電測法測量系統圖見圖1所示。

機械振動參數的測量，是對運行狀態下的機械振動進行測量和分析，以期獲得振動體的振動強度——振級和有關信息。因為振動體上某一點的振動可以用振動位移、速度或加速度對時間的歷程來描述，而且三者之間存在著簡單的微分和積分的關系，因此，只要測得其中的一個，就可以通過未分、積分電路獲得另外兩個參數。

2.振動測試系統組成

振動測量主要依靠傳感器，通過振動傳感器實現機械振動信號轉化為電信號，再應用振動采集處理系統采集電壓信號。振動測試系統框圖見圖2

采用的傳感器是內置集成電路的壓電傳感器。與前置放大器的壓電傳感器相比，它可以克服靈敏度受電纜分布電容的影響、產生電纜噪聲缺點。

3.振動數據采集與分析處理

3.1 系統軟件

系統測試和分析軟件采用和采集系統相配合的軟件。振動信號經過數據采集卡轉換為離散數字信號，對采集信號進行功率譜分析。

3.2 采樣頻率

根據奈奎斯特采樣定理，采樣頻率至少應大于信號中最高頻率分量的2倍波形不失真。在實際試驗中，為避免頻率混疊現象，采樣頻率選擇信號最高頻率分量的5倍。

3.3 數據分析處理

對采集到的原始信號，我們從直觀上可以了解一部分信息，但這部分信息遠遠不能滿足振動分析及解決問題的需要，大部分我們所需要的信息不能從原始信號上直接獲得，必須做進一步加工和處理，通過分析處理找出最有代表性的信息。由于采集信號的特性不同，要解決的工程問題也不盡相同，因此，數據的分析處理方法也不同。歸納起來，可以在時域、頻域、幅值域內分別對測試數據進行分析和處理。而且這三域之間是可以互相轉換的。

3.4誤差分析

頻域積分誤差相對時域積分誤差會小很多，但會出現相位誤差的問題，如果我們側重考慮振動的幅值，而對相位不那么關注的話，頻域積分可以說不失為一種不錯的方法。

4.結束語

FFT方法是一種有效的加速度、速度與位移的相互轉換方法，它克服了時域積分的弊端和限制，可以在較寬的頻率范圍內進行信號的轉換，測得精度較高的轉換結果。

【參考文獻】

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