1、問:什么是振動(dòng)?
答:物體或質(zhì)點(diǎn)相對于平衡位置所作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)叫振動(dòng)。
2、問:描述振動(dòng)主要有幾個(gè)參數(shù),它們相互關(guān)系如何?(正弦振動(dòng)) 答:描述振動(dòng)的主要參數(shù)有:振幅、速度、加速度。單頻正弦振動(dòng)頻率為f時(shí),振幅單峰值為D,則其速度單峰值為 ,加速度單峰值為。
3、問:加速度的單位如何表示?
答:加速度在振動(dòng)工程界常用g表示,在國際單位(SI)中用的單位是 ,讀米每秒平方,在我國通常1g=9.80665 .
4、問:壓電加速度計(jì)的工作原理是什么?
答:壓電加速度計(jì)是利用壓電晶體的正電壓效應(yīng)工作的,即壓電晶體片受到外力的作用而變形時(shí),內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,并在其表面產(chǎn)生電荷,當(dāng)外力去掉后又恢復(fù)原狀。壓電晶體和質(zhì)量塊通過彈簧緊壓在一起安裝在盒形金屬殼內(nèi),就組成了壓電加速度計(jì)。
當(dāng)加速度計(jì)受到振動(dòng)或沖擊時(shí),由于慣性的作用,質(zhì)量塊將產(chǎn)生一個(gè)與其受到的振動(dòng)。沖擊成比例的慣性力而作用在壓電晶體上。通過測量晶體上的電荷變化,可測得這個(gè)慣性力,由于 ,通過這個(gè)慣性力就可測得振動(dòng)和沖擊的加速度值。這就是壓電加速度計(jì)的基本工作原理。
5、問:就振動(dòng)傳感器的自振頻率和阻尼系數(shù)而言,位移、速度、加速度、傳感器各自工作在其自振頻率(傳感器固有諧頻)的什么區(qū)域?其阻尼系數(shù)的大小如何?
答:對一般慣性傳感器而言,加速度計(jì)的工作區(qū)域?yàn)閺臉O低頻到小于其自振頻率以下,位移傳感器的工作區(qū)間為自振頻率以上到很高的頻率,而速度計(jì)則工作在自振頻率附近。
加速度計(jì)和位移計(jì)的阻尼系數(shù)一般都小于1,而速度計(jì)的阻尼系數(shù)卻大于1.這樣使用的目的都是為保證在工作頻率范圍內(nèi)幅頻特性和相頻特性都是平直的,可以不失真地測量相應(yīng)的振動(dòng)量值。
6、問:在加速度計(jì)的質(zhì)量 不可忽略時(shí),應(yīng)如何考慮加速度計(jì)所測得的加速度值?
答:一般來說被測的物體附加上加速度計(jì)后,加速度計(jì)測得的加速度值要小于沒有附加加速度計(jì)時(shí)的值: 式中: ——帶加速度計(jì)時(shí)測得的加速度值。
——無加速度計(jì)時(shí)的結(jié)構(gòu)的加速度值。
——結(jié)構(gòu)“部件”的質(zhì)量——加速度計(jì)的質(zhì)量。
在特殊情況下,由于加速度計(jì)的安裝引起了構(gòu)件的共振,這時(shí),加速度測量值就要大大超過預(yù)計(jì)的值,應(yīng)當(dāng)考慮換另外型號的加速度計(jì)或另想其他辦法。
當(dāng) 和被測物體相比小的很多(如十分之一以上),通常就近似認(rèn)為
7、問:什么是壓電加速度計(jì)的幅值線性度?檢定加速度計(jì)的幅值線性度的目的是什么?
答:在壓電加速度計(jì)的使用范圍內(nèi)(如極限加速度范圍內(nèi)),不同加速度時(shí),傳感器的靈敏度相對于參考靈敏度的偏差和參考靈敏度的比值,為加速度計(jì)的幅值線性度。用公式表示是: 式中: ——幅值線性度。
——在加速度為某值時(shí)的靈敏度。
——參考靈敏度。
檢定加速度計(jì)的幅值線性度的目的是為了確定加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)使用范圍,例如規(guī)程規(guī)定,用于振動(dòng)、沖擊測量時(shí),其幅值線性度應(yīng)分別小于±5%和±10%而標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)則應(yīng)小于±3%。
8、問:工作壓電加速度計(jì)的加速度參考靈敏度的定義是什么?
答:工作加速度計(jì)參考靈敏度的定義是:在一套規(guī)定的條件下(振幅、頻率、溫度、總電容、放大器輸入電阻、安裝力矩等)工作加速度計(jì)的電輸出與它安裝面所承受的加速度之比。
9、問:什么是安裝剛度?它在振動(dòng)、沖擊測量中有何影響?
答:為了測量物體的振動(dòng),必須將接觸式振動(dòng)傳感器接觸或安裝到被測物體上,任何安裝方式都是彈性連接的,如果傳感器和被測物體完全聯(lián)在一起,形成一體,這就是物理學(xué)中所說的成為一個(gè)剛體了。這時(shí),安裝剛度很大很大,彈性很小很小,這就是安裝剛度的概念。
實(shí)際安裝時(shí),安裝剛度不可能無限大,則傳感器的質(zhì)量與安裝的彈性組成了一個(gè)彈簧—質(zhì)量系統(tǒng)。如果這個(gè)系統(tǒng)的諧振頻率很小,則傳感器測出的振動(dòng)就不但有被測物體的振動(dòng),還有傳感器—安裝彈簧系統(tǒng)的振動(dòng),總而言之,傳感器—安裝彈簧共振的話,失真就非常大了。
如壓電加速度計(jì)有以下幾種典型安裝方式:手持接觸,橡皮泥安裝、蠟粘結(jié)、磁鐵吸附安裝,502膠粘結(jié),絕緣螺釘安裝、鋼制螺釘安裝等。顯然按這些順序排列的安裝方式,其安裝諧振頻率越來越高,即安裝彈性越來越小,安裝剛度越來越大。
10、問:某工廠生產(chǎn)的壓電加速度計(jì)在出廠檢驗(yàn)證中有一張頻率特性曲線,曲線是從200Hz到35kHz,請說明該加速度計(jì)在200Hz以下能用嗎?
答:200Hz以下可以使用,因?yàn)榧铀俣扔?jì)的頻率響應(yīng)從幾百赫以下都是平直的,一般可延伸到十赫左右,再往下,就要考查放大器的特性是否合適。如放大器比較好,0.5dB下限頻率可以到1Hz以下。出廠時(shí)只給出200Hz的起點(diǎn),是頻響裝置所限,而不是傳感器的原因。
11、問:舉出輸出電量正比于加速度、速度和位移的傳感器。
答:輸出電量正比于加速度的傳感器有:壓電加速度計(jì),伺服加速度計(jì),應(yīng)變式加速度計(jì)。
輸出電量正比于速度的傳感器有:電磁傳感器、速度傳感器、地震儀。
輸出電量正比于位移的傳感器有:渦流傳感器、電容傳感器、差動(dòng)變壓器傳感器、光纖位移傳感器、激光干涉議。
12、問:什么叫傳感器的橫向靈敏度和橫向靈敏度比?
答:對單軸向傳感器來說,橫向靈敏度是指在承受橫向振動(dòng)時(shí),傳感器的電輸出與輸入振動(dòng)量之比,它是頻率和傳感器橫向面位置的函數(shù)。
橫向靈敏度比表示為橫向靈敏度的最大值與該傳感器軸向靈敏度的比值,以百分?jǐn)?shù)表示。其公式是其中:TSR——橫向靈敏度比——橫向靈敏度——軸向靈敏度
13、問:常用的機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)和電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)在激振原理方面有什么不同?其主要特點(diǎn)是什么?
答:機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)是由偏心質(zhì)量在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力或由偏心連桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的偏心距來激振的。其主要特點(diǎn)是振動(dòng)頻率低,頻帶窄、波形失真大、無漏磁、幅度調(diào)節(jié)不方便,很難自動(dòng)掃頻。
電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)是通過載流導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生電動(dòng)力的原理來激振的。其主要特點(diǎn)是下限頻率較高,頻帶寬,波形失真小,幅度調(diào)節(jié)和頻率調(diào)節(jié)都很方便,有的還可以自動(dòng)掃頻,但臺(tái)面往往有漏磁,成本較高。
14、問:什么是振動(dòng)臺(tái)的交越頻率?同樣推力的振動(dòng)臺(tái),交越頻率低意味著什么?
答:在振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)中,交越頻率是指振動(dòng)特征量由一種關(guān)系變?yōu)榱硪环N關(guān)系的頻率點(diǎn)。例如由等位移—頻率關(guān)系變?yōu)榈人俣取l率關(guān)系時(shí),就有一個(gè)交越頻率。推力= 式中:m——振動(dòng)臺(tái)活動(dòng)部分質(zhì)量M——振動(dòng)承載質(zhì)量D——振動(dòng)臺(tái)位移單峰值推力相同,交越頻率低,意味著承載能力大(M可大些)或位移幅值大;或者意味著頻帶范圍寬。因此同樣的推力,交越頻率低,意味著臺(tái)子的性能優(yōu)越。
15、問:試述電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)氣隙的作用?
答:電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的不動(dòng)部分如磁鐵,勵(lì)磁、線圈或永久磁鐵的磁缸和可動(dòng)部分例如動(dòng)圈、懸掛彈簧及臺(tái)面,是靠氣隙互相耦合的,氣隙雖小,卻起很重要的作用,它把電氣系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)耦合起來了。
氣隙過小,易造成摩擦損壞且波形不好,這是不允許的;氣隙過大則電氣耦合弱,電—機(jī)轉(zhuǎn)換效率低。因此要求氣隙干凈、干燥,如果是壓縮空氣的話,還要求氣流穩(wěn)定,否則會(huì)產(chǎn)生噪聲、漂移、竄動(dòng)或波形失真。