加速度传感器振动测量实验指导书一 实验目的1. 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嗥声要求外，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，如利用相位矢系确定共振点、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，各谐波的相位矢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矢，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三实验仪器和设备1 计算机 n 台2. DRVI 快速可重组虚拟仪器平台 1 套3- 加速度传感器(YD-37 ) 1套4- 加速度传感器变送器(LBS-12-A ) 1台5. 蓝津数据采集仪(LDAQ-EPP2 ) 1台6. 开矢电源(LDY-A ) 1套7. 5 芯对等线 1 条8-振动实验台(LZD-A) 1套四. 实验步骤及内容1. 振动测量实验结构如图 1 所示，将加速度传感器通过配套的磁座吸附在振动实验台底座上，然后将其输岀端和变送器的输入端相连， 变送器的输岀端通过一根带五芯航空插头的电缆和 数据采集仪 3 通道连接。
图1振动测量结构示意图2. 启动服务器，运行 DRVI 主程序，开启 DRVI 数据采集仪电源，然后点击 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联机注册成功后，分 别从 DRVI 工具栏和快捷工具条中启动 "DRVI 微型 Web 服务器“和”内置的 Web 服务器“，开始监听 8600 和 8500 端口3. 打开客户端计算机，启动计算机上的 DRVI 客户端程序，然后点击 DRVI 快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的"DRVI局域网服务器检测“，在弹出的对话框中输入服务器 IP地址（例如：192.168.0.1 ）， 点击“发送“按钮，进行客户端和服务器之间的认证，认证完毕即可正常运行客户端所有 功能4-在DRVI软件平台的地址信息栏中输入如下信息 "http: 〃服务器IP地址:8600/SensorLAB/index.htmM，打开WEB版实验指导书，在实验目录中选择 “加速度传感器振动测量”实验，按实验原理和要求设计该实验5. 本实验的目的是了解用加速度传感器进行振动测量的方法，首先需要将数据采集逬来，蓝津信息提供了一个配套的 8通道并□数据采集仪来完成外部信号的数据采集过程，在 DRVI软件平台中，对应的数据采集软件芯片为 “蓝津DAQ_A/D”芯片旦■:;数据采集仪的启动采用一片“0/1按钮”芯片 来控制；振动信号的频谱，用一片"FFT芯片」来计算；另外，由于在用加速度传感器获取振动信号的时候， 会带入一部分高频干扰信号， 为了测量的方便，可以插入一片”数字滤波”芯片」，用于构成低通滤波器，滤出高频成分，滤波前后的波形对应结果用一片”多路接线开矢“審 来选择；还需要选择两片”波形/频谱显示”芯片塾，用于显示振动信号的时域波形和频谱；然后再根据所需的数组型数据总线的数量，插入储数组型数据；再加上一些文字显示芯片二和装饰芯片 丄，就可以搭建出一个“振动测量实验5片”内存条”芯片■，用于存2 所示,的服务器端，所需的软件芯片数量、种类、与软件总线之间的信号流动和连接矢系如图然后修改其属性窗中相应的连线参根据实验原理设计图在 DRVI 软面包板上插入上述软件芯片 数就可以完成该实验的设计和搭建过程。
5000 tiOOl £002 60036004※说明：红线和盧线表示单变量数据线，蓝线和实线表示数组型数据线，箭头代表数 据或信号在软件总竝中的流动方向.图 2 振动测量实验（服务器端）设计原理图6. 对于客户端，与以前设计过的实验类似，必须在完成网络数据采集的基础上进行信号的分析和处理，在 DRVI 软件平台中，客户端是通过 "TCP 客户端”芯片”刘和“定时器“芯片「的组合来完成网络数据采集功能， 另外还需采用“I地址输入”芯片 斥：来拒定数据共享 IP地址，其它的芯片则与服务器端基本相同，客户端所需的软件芯片数量、种类、与软件总线之间的信号流动和连接 矢系如图 3 所示※说明：黃线表示服务器端数组型数据线，红线和虚线表示单变重数据线，监线和实线表 示数组型数据线，箭头代表数摇或信号在软件总线中的盍动方向■图 3 振动测量实验（客户端）设计原理图7.仕Web版的实验指导书屮’还提供了本实验的参考脚本，可以直接点击附录中该实验脚本文件“服务器端”和”客户端“的链接，将参考的实验脚本文件 读入扩创嘗■黄于♦ ■ ne ::DRVI软件平台中并运行服 务器端实验效果示意图如图 4所示■仪■真■亭色0> /ICFLMtmoAMM 工.〉M 的“btei±ld转子实鲨台-加速度传感器振动测最实鲨LOOOiKK»v2y ◎ ◎低罩it汝 飯厶须牛2.號Hz慕型加逢度丽五mm/sy图4加速度传感器振动测量实验（服务器端）效果图ra ：j8. 仕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”开矢“按钮，观察和分析所得到振动信号的波形和频谱，点击 “多路接线开矢“，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。
9. 矢闭电机，仕电机转子上改变试重和位置，再次启动电机进行测量，观察和分析所得到振动信号的波形和 频谱10. 矢闭电机，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11对于客户端的分析，首先设定数据共享服务器的 IP地址，然后在确保数据共享服务器端8500端口打开的前提下，点击“开矢“按钮进行网络数据采集，观察数据共享服务器端振动信号的变化情况，并 记录实验 结果客户端实验效果示意图如图 5所示4T存季廬址tl ・・・-• ・$皿日殆■耳占律・壬丄J e ■ ■站 s •„转P实验舍加連度转感器按动测氟实验f客户Si)4屮□学不1000ra』c< w ■ i?i)'图5加速度传感器振动测量实验(客户端)实验效果图•1000d 1■ J■孫的益10; iQ.瓶诵漆诫麻胡無丰阿7 th热础加曲摩丽-aunt五. 实验报告要求1. 简述实验目的和原理2. 根据实验原理和要求整理本实验的设计原理图3. 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. 思考题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？附录:。