[发明专利]低频振动测试系统及测量方法

说明书

本发明提供一种低频振动测试系统，包括：隔振支架，用于安装位移传感器；位移传感器，安装在隔振支架上，与被测物体非接触式设置；所述位移传感器用于非接触式测量被测物体振动时的低频振动信号；信号采集单元，包括依次连接的输入接口、第一信号调理电路、微处理器和输出接口；所述位移传感器连接输入接口，所述输出接口连接上位机；第一信号调理电路用于将位移传感器测量的低频振动信号进行低通滤波和模数转换，所述微处理器用于采集第一信号调理电路输出的数字量的低频振动信号并向上位机发送；上位机，对输入的数字量的低频振动信号进行处理与分析。本发明的测量精度高、低频响应好。

技术领域

本发明属于振动测试技术领域，尤其是一种低频振动测试系统及测量方法。

背景技术

机械设备存在大量有害振动问题近年来被工程技术人员所认识，机械设备工作时会产生传动系统振动，启动、停止时冲击振动，轨道或路面冲击振动等振动问题。随着产业升级，机械设备应用场景日益趋向高速、高精度、高智能化，机械设备会使用更大扭矩的原动机、搭载更多精密仪器，振动对机械设备的影响会更加明显。为了分析振动对机械设备的影响，工程技术人员在设计阶段往往通过一般动力学分析或经验公式计算机械结构的固有频率和阻尼，但存在固有频率计算结果误差较大、系统阻尼主要依靠经验获得、无法分析随机发生的振动。实际测量机械运行中所产生的振动，通过振动信号处理与分析，研究振动对机械设备影响依然占据着重要作用。对于多数机械设备而言，其运行中主要产生低频信号，被测目标主要会对0.5Hz～500Hz的低频振动敏感。因此对机械设备低频振动测量提出了更高的要求。

振动测量主要通过位移计、速度计、加速度计、陀螺仪等仪器实现。测量时需要将仪器固接在被测物体上，通过信号调理装置、信号采集卡将电信号由上位机读取和存储。

低频振动信号有振幅大、振动加速度小、不易察觉的特点。在低频振动测量中，速度计、加速度计、陀螺仪在测量振动时需要将仪器的传感器部分固定在被测物体上，其传感器往往比较大，较小的机械结构无法安装传感器，甚至比较笨重的传感器还会改变被测物体的模态和系统阻尼，造成错误测量结果。使用位移计在测量振动时，测试系统易受干扰、采样频率过低、低通滤波器考虑不足的问题，测量信号中往往存在大量噪声信号，低频测量信号被淹没在噪声信号中，造成测量信号信噪比过小，信号质量差。

发明内容

本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种低频振动测试系统及测试方法，采用非接触式测量方法，位移传感器可快速安装且不会影响被测物体，能够提高低频振动测量精度。为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供了一种低频振动测试系统，包括：

隔振支架，用于安装位移传感器；

位移传感器，安装在隔振支架上，与被测物体非接触式设置；所述位移传感器用于非接触式测量被测物体振动时的低频振动信号；

信号采集单元，包括依次连接的输入接口、第一信号调理电路、微处理器和输出接口；所述位移传感器连接输入接口，所述输出接口连接上位机；第一信号调理电路用于将位移传感器测量的低频振动信号进行低通滤波和模数转换，所述微处理器用于采集第一信号调理电路输出的数字量的低频振动信号并向上位机发送；

上位机，对输入的数字量的低频振动信号进行处理与分析，得到被测物体的固有频率和阻尼比。

进一步地，所述第一信号调理电路包括巴特沃斯低通滤波电路和ADC芯片。

进一步地，所述低频振动测试系统还包括：

力锤，用于所述被测物无外部激励时或处于静止状态时，通过力锤锤击被测物体使其振动；所述力锤上设有IEPE传感器；

恒流源适配器，分别与力锤上的IEPE传感器和信号采集单元连接；用于所述IEPE传感器供电并将IEPE传感器测得的激励力信号转换为信号采集单元能够识别的激励电信号；