第四章 產(chǎn)品的振動(dòng)與噪聲檢測## 振動(dòng)是自然界和工程界常見的現(xiàn)象。振動(dòng)的消極方面是：影響儀器設(shè)備功能，降低機(jī)械設(shè)備的工作精度，加劇構(gòu)件磨損，甚至引起結(jié)構(gòu)疲勞破壞；振動(dòng)的積極方面是：有許多需利用振動(dòng)的設(shè)備和工藝（如振動(dòng)傳輸、振動(dòng)研磨、振動(dòng)沉樁等）。 振動(dòng)分析的基本任務(wù)是討論系統(tǒng)的激勵(lì)（即輸入，指系統(tǒng)的外來擾動(dòng)，又稱干擾）、響應(yīng)（即輸出，指系統(tǒng)受激勵(lì)后的反應(yīng)）和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性（或物理參數(shù)）三者之間的關(guān)系。20世紀(jì)60年代以后，計(jì)算機(jī)和振動(dòng)測試技術(shù)的重大進(jìn)展，為綜合利用分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方法解決振動(dòng)問題開拓了廣闊的前景。 噪聲（noise） 即噪音。是一類引起人煩躁、或音量過強(qiáng)而危害人體健康的聲音。 振級(jí)和噪聲是評(píng)定機(jī)電產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。 第一節(jié)振動(dòng)檢測基礎(chǔ) 一、振動(dòng)描述; 振動(dòng)(震動(dòng))vibration振動(dòng)(又稱振蕩)是指一個(gè)狀態(tài)改變的過程。即物體的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 分類： 振動(dòng)描述; 自由振動(dòng)：無阻尼力、無策動(dòng)力，振幅不變。 阻尼振動(dòng)：有阻尼力，無策動(dòng)力，振幅逐漸減小，直至振動(dòng)停止 受迫振動(dòng)：有阻尼力、振動(dòng)系統(tǒng)在周期性策動(dòng)力作用下的振動(dòng)。穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)的振動(dòng)頻率等于策動(dòng)力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān) 物理量： 振幅A; 周期T： T 其中m為振子質(zhì) 量，k為振動(dòng)系統(tǒng)的回復(fù)力系數(shù)。 圓頻率 -----固有頻率 頻率f= 初相:φ是t=0時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)x,v,a 位相： t= t時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)x,v,a 受迫振動(dòng):在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的簡諧振動(dòng)，頻率 只與驅(qū)動(dòng)力頻率有關(guān)。 驅(qū)動(dòng)力頻率越接近固有頻率，振幅越大。 驅(qū)動(dòng)力頻率與固有頻率相等時(shí)，振幅隨時(shí)間正比增大，發(fā)生共振。 受迫振動(dòng)與共振 1）受迫振動(dòng)：振動(dòng)系統(tǒng)在周期性策動(dòng)力作用下的振動(dòng)。穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)的振動(dòng)頻率等于策動(dòng)力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。 （2）共振：當(dāng)策動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率是振幅最大稱為共振。 受迫振動(dòng)方程：見PPT 振動(dòng)量大小和形態(tài)可以用運(yùn)動(dòng)體運(yùn)動(dòng)量描述：位移、速度、加速度的時(shí)間函數(shù)描述，也可用頻率，振動(dòng)頻率 。園頻率單位(HZ）每秒弧度(rad/s)另外還可以用位移、速度、加速度,相位關(guān)系。 波動(dòng) 波動(dòng)：振動(dòng)的傳播 機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播稱為機(jī)械波（mechanical wave）。機(jī)械波與電磁波既有相似之處又有不同之處，機(jī)械波由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生，電磁波由電磁振蕩產(chǎn)生；機(jī)械波的傳播需要特定的介質(zhì)，在不同介質(zhì)中的傳播速度也不同，在真空中根本不能傳播，而電磁波（例如光波）可以在真空中傳播；機(jī)械波可以是橫波和縱波，但電磁波只能是橫波；機(jī)械波與電磁波的許多物理性質(zhì)，如：折射、反射等是一致的，描述它們的物理量也是相同的。常見的機(jī)械波有：水波、聲波、地震波 形成條件（機(jī)械波） 波源 波源也稱振源，指能夠維持振動(dòng)的傳播 ，不間斷的輸入能量，并能發(fā)出波的物體或物體所在的初始位置。波源即是機(jī)械波形成的必要條件，也是電磁波形成的必要條件。 波源可以認(rèn)為是第一個(gè)開始振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，波源開始振動(dòng)后， 介質(zhì)中的其他質(zhì)點(diǎn)就以波源的頻率做受迫振動(dòng)，波源的頻率等于波的頻率。 波動(dòng) 在機(jī)械波中，介質(zhì)特指機(jī)械波借以傳播的物質(zhì)。僅有波源而沒有介質(zhì)時(shí)，機(jī)械波不會(huì)產(chǎn)生，例如，真空中的鬧鐘無法發(fā)出聲音。機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速率是由介質(zhì)本身的固有性質(zhì)決定的。在不同介質(zhì)中，波速是不同的。 　　下表給出了0℃時(shí)，聲波在不同介質(zhì)的傳播速度，數(shù)據(jù)取自《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書-物理（選修3-4）》(2005年)[1]。單位v/m·s^-1 彈性擺輪的受迫振動(dòng)方程 根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)定理受迫振動(dòng)方程 受迫振動(dòng)方程 當(dāng)擺輪受到周期性強(qiáng)迫外力矩的作用，并在有空氣阻尼的媒質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方程為 受迫振動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài) 實(shí)驗(yàn)裝置 波的干涉 頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開。這種現(xiàn)象叫做波的干涉。 產(chǎn)生干涉的一個(gè)必要條件是，兩列波的頻率必須相同或者有固定的相位差。如果兩列波的頻率不同或者兩個(gè)波源沒有固定的相位差（相差），相互疊加時(shí)波上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振幅是隨時(shí)間而變化的，沒有振動(dòng)總是加強(qiáng)或減弱的區(qū)域，因而不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象， 不能形成干涉圖樣。 　　兩列波的相干條件是： 　?、兕l率相同 　　②振動(dòng)方向相同 　?、巯辔幌嗤蛳辔徊詈愣?二、振動(dòng)量峰值、有效值、平均值:。 振動(dòng)一般以機(jī)械波形式存在，因此在描述 波動(dòng)，可用正弦波。 ⑴峰值：在給定區(qū)間內(nèi)，某一量的最大值。 峰峰值是代數(shù)差的最大值。對于簡諧振動(dòng)峰峰值是代數(shù)差的最大值。對于簡諧振動(dòng)振幅 用峰值表示振動(dòng)的程度具有一定的價(jià)值，強(qiáng)度性破壞直接與峰值有關(guān)。 ⑵有效值: 設(shè)振動(dòng)信號(hào)， 它的有效值定

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