振動測試的教學實驗設計

王立標

（臺州學院，浙江臺州，318000）

振動測試的教學實驗設計

王立標

（臺州學院，浙江臺州，318000）

本文設計了一種振動測試的教學實驗，通過實驗學生可以了解機械振動的機理，掌握振動測試的原理，掌握信號采集的方法，并了解數據處理的相關知識。

機械振動；信號采集；測試系統；數據處理

0 引言

振動，是機械設備所具有的基本特性，也是評判機械設備運行狀況的綜合性指標。設備的磨損量隨著運行時間的增長而不斷增加，不斷增加的運行間隙使得設備的振動烈度持續增大，根據振動測試便可得知設備運行的狀態。而在高校機械類專業的教學過程中，教學實驗是學生最直觀地了解知識的過程，也是學生最直接地運用所學知識去解決問題的過程，對于提升教學效果有著十分重要的作用。

1 實驗目的及實驗內容

1.1實驗目的

（1）觀察機械設備的振動現象，掌握機械設備發生振動的機理，了解振動測試對于診斷機械設備故障的意義。

（2）學習機械設備振動測試的方法，掌握振動測試系統的組成，了解振動信號測量的基本原理。

（3）了解信號采集的基本知識，掌握一種信號采集的技能，學習振動測試數據的處理方法。

（4）學習壓電式傳感器、電荷放大器、數據采集卡、數據采集軟件、激光振動測量儀的使用方法，了解壓電式傳感器、激光振動測量儀的基本原理。

1.2實驗內容

（1）根據實驗目的，教師進行相關知識的拓展講解，使學生掌握本實驗應具備的相關知識，講解內容如下：

a 機械振動的相關知識：通過講解，學生可以了解機械設備發生振動的機理，了解振動對于判斷機械設備運行狀態的意義。

b 振動測試的相關知識：通過講解，學生可以了解振動測試的方法，掌握測試指標的選擇原則，了解振動信號測量的基本原理。

c 信號采集的相關知識：通過講解，學生可以了解信號采集的基本原理，學習信號采集的相關理論，掌握信號采集系統的基本構成和采集方法。

d 數據處理的相關知識：通過講解，學生可以了解振動信號數據處理的相關方法，掌握數據處理的基本流程。

e 電動機使用注意事項：通過講解，學生可以了解基本的安全用電常識，掌握電動機使用的相關注意事項，在自我保護的同時保護教學設備的安全。

f 壓電式傳感器的知識：通過講解，學生可以了解壓電式傳感器的組成、工作原理，掌握傳感器的使用方法，了解其應用領域。

g 電荷放大器相關知識：通過講解，學生可以了解電荷放大器的作用，掌握其使用方法。

h 數據采集卡相關知識：通過講解，學生可以了解數據采集卡的工作原理，掌握其使用方法。

（2）為了提高學生的動手實踐能力，培養其工程素養，將學生分為幾個小組，給出小組討論時間，讓其自主的討論、學習實驗儀器的使用。具體包括。

a 壓電式傳感器的接線與布置，電荷放大器的具體操作，數據采集卡的接線操作，數據采集軟件以及激光振動測量儀的具體使用。

b 練習振動測試系統的搭建。

（3）在實驗教師的指導下，學生搭建正式的實驗系統，并啟動電動機，完成振動信號的采集工作。

（4）振動測試工作完畢后，在實驗教師的指導下，學生完成振動測試系統的拆除工作，將相應儀器設備做好保養后放置于指定位置。

2 實驗原理及實驗系統

2.1實驗原理

機械設備所包含的一切活動，包括沖擊運動、往復運動、回轉運動，均可作為激勵源。設備在激勵源的作用下產生振動現象，振動沿著設備從內部向外部傳播。待到達設備表面時，機械振動擾動空氣產生聲波。采集并分析這些聲音信號及振動信號，就能對機械設備及其運行狀況作出相應的評判。

激勵源是機械設備產生振動的根本。在主動式測量中應采用激振器對被測試設備進行施振，由于施振特性是已知的，便可據此分析被測試設備的振動狀態。而對于大型設備（例如大型柴油機），不便于對被測設備施加主動式測量，則可以針對設備自身工作時所產生的振動進行測試，從而分析被測試設備的振動特性、判斷其運行狀態。

相關研究表明，機械設備的振動頻率范圍一般為10Hz~10000Hz，因此可將振動速度作為被測指標。但是，以現階段的技術水平難以進行速度量的直接測量，通常以振動加速度作為被測指標，通過對測量數據進行積分從而得到速度、位移量。

2.2 實驗系統

Experimental design of vibration test

Wang Libiao
（Taizhou University，Taizhou Zhejiang，318000）

This paper describes the design of a vibration test of the experimental teaching, students can understand the mechanism of the mechanical vibration, grasp the principle of vibration test, master the methods of signal acquisition, data processing and knowledge.

mechanical vibration; signal acquisition; test system; data processing

項目名稱：基于SRM驅動的主動橫向穩定桿及控制器開發 項目編號：162gy50