机械工程测量技术 10.3　常用测振放大器

Page*10.3　常用测振放大器　　常用的测振放大器有：调制型放大器——适用于参量变化型传感器，如应变式、电磁式、电容式；电压、电荷放大器——适于发电型传感器，如压电式、磁电式等。电压放大器——把电荷变成电压，再放大传输。高输入阻抗、低输出阻抗，电路较简单，但输出受连接电缆对地电容的影响。电荷放大器——将电荷直接放大，再进行传输。以电容作负反馈，基本不受电缆电容的影响。通常用高质量的元器件，输入阻抗高，价格较贵。兼有微积分、滤波功能分类阻抗变换器前置放大器对压电式加速度计放大有两种形式：Page*电压放大器（放大倍数不大）将压电加速度计的高输出阻抗变成较低阻抗（又称阻抗变换器），以便和主放大器连接。10.3.1　电压放大器10.3　常用测振放大器组合电路加速度计产生的总电荷放大器输入端电阻、电容加速度计内部绝缘电阻、加速度计内部电容Page*简化为等效电路　　等效电容（并联）等效电阻（并联）10.3　常用测振放大器Page*传感器产生的总电荷量为：式中　　　　使电容　充电到电压　的电荷；　　　　　　经电阻　漏掉的电荷，在电阻上产生压降，其值相当于　；　　　　　压电晶体的压电系数；　　　　　作用于压电晶体上的交变力10.3　常用测振放大器Page*对上式进行微分，则有代入各电荷导数　　整理得：　　　　　　　　　　　　解此微分方程，得一阶系统10.3　常用测振放大器Page*其中　　即电压放大器的输入电压　与压电传感器、电缆的参数有关，还与　、　有关。10.3　常用测振放大器电导　　讨论：　　⑴　　　　时，　　，即不能测量静态参数，只能测动态参数；　　⑵　　　　　　时，　　　　，即振动体的频率足够大时，输入电压与所测频率无关；Page*讨论：　　⑶　　　　　　时，　　　　　，即放大器的输入电压　是振动频率　的函数，随　的降低而降低。　　一般下限截止频率规定为：电压放大器的输入电压下降到比高频时的输入电压　　　（即　　　　　）处的频率，此时有：10.3　常用测振放大器Page*　　因为　、　很大，即等效电阻也相应较大，则电压放大器的输入电压（10-23）式变为：　　当传感器、放大器选定后，　与　是一定的，所以只取决于　（电缆的电容）。　　电缆越长，分布电容　越大，则输入电压就越小，测量信号可能被干扰信号淹没。　　连接电缆不能太长，一般有专用的短的低噪音电缆。10.3　常用测振放大器Page*10.3　常用测振放大器Page*10.3.2　电荷放大器　　电荷放大器是一种输出电压与电荷成正比的前置放大器，它是基于适当增加总电容量　，使　很低，并不受电缆分布电容的影响而设计的。10.3　常用测振放大器Page*负反馈网络的电容　上的电荷量为：电荷放大器的输出电压为：【联解、整理上面两式】10.3　常用测振放大器运放增益因为　、　都很大，可略去不计，则电荷放大器的输入电压，即为电荷差在等效电容两端形成的电位差：电荷放大器输入端电容Page*　　因　　　，并　　　　　　　，则电荷放大器的输出电压改为：电荷放大器的输出电压与输入电荷量成正比。且与负反馈网络的电容有关，与电缆的分布电容无关。故可以采用长导线（上千米）测量。　　下限截止频率：（推导见P258）　　　　　　　　　　　　10.3　常用测振放大器电荷放大器的频率下限取决于负反馈网络的参数与　，一般频率下限可达　　　　　　，甚至达　　量级。半功率点处对应频率Page*优点低频性能好，　＜　　　　　　；但结构复杂、价格贵、使用要求高。10.3　常用测振放大器Page*电荷放大器的使用应注意以下几点：（1）电荷放大器的输入端不能直接接入像磁电式传感器、信号发生器或直流电压等类的电压信号；（2）电荷放大器的输入端绝缘电阻要求很高，因此要保持输入插座及电缆插头的清洁与干燥，甚至不允许用手触摸；（3）电荷放大器的输入阻抗极高，因此不能在仪器接通电源后再装卸输入插头，以免损坏仪器，仪器的输出端也不能短接；10.3　常用测振放大器Page*（4）电荷放大器不受连接电缆的限制，但这只是在理想的情况下，因此输入端的连接电缆也不宜过长；（5）要合适地选择上下限频率范围（根据被测振动体的振动频率范围），这样有助于减少噪声和干扰。10.3　常用测振放大器###Page*10.4　振动的激励与激振器激振设备：可分为激振器和振动台两种　　激振器——装在被激振的物体上，由其产生一定频率和大小的激振力，作用在实验物体上，使其产生受迫振动。振动台——将实验对象置于振动实验台上，由台面提供一定频率、振幅的振动。　　Page*10.4.1　振动的激励⑴　稳态正弦激振　　稳态正弦激振是最普遍的激振 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ；借助激振设备施加频率可控制的单频、稳定的简谐激振力；　　测定稳态振动响应和激振力的幅值比和相位差；　缓慢进行频率扫描，以期获得整个频率范围的响应。相应地采用模拟的测量仪器，如传递函数分析仪、谱分析仪等。Page*⑵　随机激励一般用白噪声或伪随机信号发生器作为信号源，属于宽带激振的方法，使被测物体在一定频率范围内产生随机振动，与谱分析仪相配合，获得被测对象的频率响应，随机振动系统可实现快速的在线测量快速测试，设备复杂，价格高并非随机生成的信号，而是通过相对复杂的算法得出的有规律可循的变化信号。Page*⑶　瞬态激振——也属于宽带激振可分为：①　快速正弦扫描激振激振信号频率在扫描周期中呈线性增大变化，但是幅值保持不变。一般扫描时间为1～2s，因而可以快速测试出被测对象的频率特性。10.4　振动的激励与激振器Page*激振函数式中　　激振信号的上、下限频率　　　　　及扫描周期　视试验要求而定。10.4　振动的激励与激振器与正弦函数相似，频率不断变化，属于瞬态激振。随时间线性增大Page*脉冲激振测试框图10.4　振动的激励与激振器②　脉冲激振见图10-21Page*用脉冲锤敲击被测对象。脉冲的持续时间　取决于锤端的 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ，材料越硬，　值越小，则频率范围越大。用脉冲锤激振简便高效。但是在敲击点的位置、敲击力的大小、方向的控制等方面，需要有熟练的技巧。10.4　振动的激励与激振器Page*锤头越硬，频谱越宽，但是，其单位频率的能量却越小。所以在满足最大频率要求的前提下，尽可能选软一些的材料。当要求所激起的响应偏于低频范围时，则持续时间应当稍长一些。10.4　振动的激励与激振器Page*400018001510820750频率上限（Hz）钢钢铝钢铝试　件钢铝铝尼　龙尼　龙锤　头　　单点激振，多点测量；多点激振，单点测量。特点：　　①　可重复试验，多次平均，以减少随机误差；　　②　可移动激振点，而固定加速度计；　　③　激振点可移动，以避免激振点处于节点位置；　　④　磁带记录仪记录，便于频谱分析。频率范围上限 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ●●10.4　振动的激励与激振器简略Page*③　阶跃激振阶跃激振的激振力来自一根刚度大、重量轻的弦。试验时，在激振点处，力传感器将弦的张力施加于被测对象上，使之产生初始变形，然后突然切断张力弦，相当于施加一个负的阶跃激振力。　　阶跃激振也属于宽带激振。在输电塔结构、建筑结构的振动测试中被普遍应用。10.4　振动的激励与激振器激振过程激振性质应用领域Page*10.4.2　激振器用于较大型的激振器，即振动台。10.4　振动的激励与激振器励磁式永磁式⑴　电动式激振器按照其磁场的形成方法分用于小型激振器驱动线圈位于磁极所形成的高磁通密度的气隙中，当线圈有交变电流通过时，受电动力作用，力通过顶杆传给试件，形成所需激振力。（驱动线圈）Page*电动激振器的安装方式⑴　高频激振，用软弹簧将激振器悬挂起来，加配重降低悬挂系统的固有频率，要低于激振频率1/3以上。⑵　低频激振，固定在刚性基础上，使激振系统固频高于激振频率的三倍。⑶　高频水平激振，悬挂成单摆，固有频率与摆长有关。低频水平激振，则用刚性基础安装。10.4　振动的激励与激振器Page*⑵　电磁式激振器　直接利用电磁力非接触激振，特别适于对回转件激振。因为不与被激对象接触，故无附加质量和刚度的影响，频率上限约为500～800Hz。　　电磁激振器10.4　振动的激励与激振器Page*励磁线圈由一组直流线圈和一组交流线圈组成。直流励磁线圈使工作点移到B0，即F－B曲线的线性区；同时解决了B变化一周，F变化二周，且均为正值的严重失真问题。　交流励磁线圈产生交变磁感应强度，产生电磁交变吸力——形成激振力。简略Page*10.4　振动的激励与激振器　　⑶　电液式激振器用于激振大型结构。电液伺服阀控制其内功率阀的位置，使液压执行元件往复运动，以激振试件。　　　　　　　　　　　　优点：　激振力大，行程长，结构紧凑。缺点：高频特性差，用于低频500～1000Hz以下的激振。