白噪聲（white

noise），整個(gè)音頻頻率范圍內(nèi)，功率密度譜均勻分布且等比例寬度的能量相等的一種噪聲，換句話說(shuō)，此信號(hào)在各個(gè)頻段上的功率是一樣的，

由于白光是由各種頻率（顏色）的單色光混合而成，因而此信號(hào)的這種具有平坦功率譜的性質(zhì)被稱作是“白色的”，此信號(hào)也因此被稱作白噪聲。一般用于測(cè)試音響設(shè)備的頻率響應(yīng)等特性。粉紅噪聲（Pink

Noise），是一種頻率覆蓋范圍很寬的聲音，低頻能下降到接近0Hz(不包括0Hz)高頻端能上到二十幾千赫，而且它在等比例帶寬內(nèi)的能量是相等的(誤差只不過(guò)0.1dB左右)。比如用1/3oct帶通濾波器去計(jì)算分析，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，它的每個(gè)頻帶的電平值都是相等的(2/3oct、1/6oct、1/12oct也是一樣)，這就是為什么在測(cè)試聲場(chǎng)頻率特性中要用粉紅噪聲作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源的原因。也是一種隨機(jī)測(cè)試信號(hào)。這種信號(hào)隨著頻率每升高一個(gè)八度，信號(hào)強(qiáng)度就衰減3dB，由于人耳對(duì)音量的感受是對(duì)數(shù)型的，所以“粉紅噪聲”這種每升高一個(gè)八度、強(qiáng)度就衰減3dB的特性，在人耳里聽(tīng)起來(lái)反而感覺(jué)每個(gè)頻段的音量大小都是一致的。振動(dòng)：Theoscillatory(backandforth)motionofaphysicalobject.

噪聲：Anycomponentofatransducersignalwhichdoesnotrepresentthevariableintendedtobemeasured.

固有頻率（振動(dòng)中最重要的概念）：Thefrequencyoffreevibrationofamechanicalsystematwhichaspecificnaturalmodeofthesystemelementsassumesitsmaximumamplitude.

強(qiáng)迫振動(dòng)：Theresponsevibrationofamechanicalsystemduetoaforcingfunction(excitingforce).Typically,forcedvibrationhasthesamefrequencyasthatoftheexcitingforce.

自由振動(dòng)：Vibrationresponseofamechanicalsystemfollowinganimpulse-likeinitialperturbation(changeofposition,velocityorexternalforce).Dependingonthekindofperturbation,themechanicalsystemrespondswithfreevibrationsatoneormoreofitsnaturalfrequencies.

絕對(duì)振動(dòng)：Vibrationofanobjectasmeasuredrelativetoaninertial(fixed)referenceframe.Accelerometersandvelocitytransducersmeasureabsolutevibrationtypicallyofmachinehousingsorstructures;thustheyarereferredtoasseismictransducersorinertialtransducers.

簡(jiǎn)諧振動(dòng)：Sinusoidalvibrationwithasinglefrequencycomponent.

赫茲：(Hz)Unitoffrequencymeasurementincyclespersecond.

頻率：Therepetitionrateofaperiodicvibrationperunitoftime.Vibrationfrequencyistypicallyexpressedinunitsofcyclespersecond(Hertz)orcyclesperminute(tomoreeasilyrelatetoshaftrotativespeedfrequency).Infact,sincemanycommonmachinemalfunctionsproducevibrationwhichhasafixedrelationshiptoshaftrotativespeed,vibrationfrequencyisoftenexpressedasafunctionofshaftrotativespeed.1Xisavibrationwithafrequencyequaltoshaftrpm,2Xvibrationisattwiceshaftrpm,0.5Xvibrationwithafrequencyequaltoone-halfshaftrpm,etc.

振幅：Themagnitudeofperiodicdynamicmotion(vibration).Amplitudeistypicallyexpressedintermsofsignallevel,e.g.,millivoltsormilliamps,ortheengineeringunitsofthemeasuredvariable,e.g.,mils,micrometres(fordisplacement),inchespersecond(forvelocity),etc.Theamplitudeofasignalcanbemeasuredintermsofpeaktopeak,zerotopeak,rootmeansquare,oraverage.

相位角：Thetimingrelationship,indegrees,betweentwovibrationsignals,suchasaKeyphasor?pulseandavibrationsignal;also,thephasedifferencebetweentwosignals,suchastheinputforcesignalandoutputresponsesignal.The"lag"correspondsto"minus"inmathematicalformulations.

加速度：Thetimerateofchangeofvelocity.Forharmonicmotion,thisisoftenexpressedasgora.Typicalunitsforaccelerationarefeetpersecondpersecond(ft/s2)pk,meterspersecondpersecond(m/s2)pk,ormorecommonlygpk(=accelerationofearthsgravity=386.1in/s2=32.17ft/s2=9.81m/s2).Accelerationmeasurementsaregenerallymadewithanaccelerometerandaretypicallyusedtoevaluatehighfrequencyvibrationofamachinecasingorbearinghousingduetobladepassing,gearmesh,cavitation,rollingelementbearingdefects,etc.

速度：Thetimerateofchangeofdisplacement.Typicalunitsforvelocityareinches/secondormillimetres/second,zerotopeak.Velocitymeasurementsareusedtoevaluatemachinehousingandotherstructuralresponsecharacteristics.Electronicintegrationofavelocitysignalyieldsdisplacement,butnotposition.

位移：Thechangeindistanceorpositionofanobjectrelativetoareference.Machineryvibrationdisplacementistypicallyapeaktopeakmeasurementoftheobservedvibrationalmotionorposition,andisusuallyexpressedinunitsofmilsormicrometres.Proximityprobesmeasuredisplacementdirectly.Signalintegrationisrequiredtoconvertavelocitysignaltodisplacement,butdoesnotprovidetheinitialdisplacement(distancefromareference)measurement.

分貝：Anumericalexpressionoftheratioofthepowerorvoltagelevelsofelectricalsignals.

dB=10logP1/P2=20logV1/V2.

共振：Theconditioninwhichthefrequencyofanexternalforcecoincideswithanaturalfrequencyofthesystem.Aresonancetypicallyisidentifiedbyanamplitudepeak,accompaniedbyamaximumrateofchangeofphaselagangle.

頻譜：Commonlyapresentationoftheamplitudesofasignal'sfrequencycomponentsversustheirfrequencies.Orthefrequencycontentofasignal.

信噪比：Thenumberformedbydividingthemagnitudeofthesignalbythemagnitudeofthenoisepresentinthesignal.AlownoisesignalhasahighSignal-to-NoiseRatio,whileahighnoisesignalhasalowSignal-to-NoiseRatio.Thenoisecanoriginatefrommanydifferentsourcesandisconsideredtobeanypartofthesignalwhichdoesnotrepresenttheparameterbeingmeasured.

比例阻尼：proportionaldamping

傳遞矩陣法：transfermatrixmethod

顫振：flutter喘振：surge

功率譜密度函數(shù)：powerspectraldensityfunction

功率譜密度矩陣：powerspectraldensitymatrix

互譜密度函數(shù)：cross-spectraldensityfunction

互譜密度函數(shù)：cross-spectraldensitymatrix

互相關(guān)函數(shù)：cross-correlationfunction

混沌振動(dòng)：chaoticvibration

簡(jiǎn)正模態(tài)函數(shù)：normalmodalfunction

簡(jiǎn)正模態(tài)矩陣：normalmodalmatrix

模態(tài)截?cái)喾ǎ簃odetruncationmethod

模態(tài)綜合法：componentmodalsynthesismethod

均值Meanvalue

方差Variance

機(jī)械阻抗Mechanicalimpedance

位移阻抗Displacementimpedance

速度阻抗Speedimpedance

加速度阻抗Accelerationimpedance

聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)掃盲帖（原創(chuàng)）1、人耳能聽(tīng)到的頻率范圍是20—20KHZ

2、把聲能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備是傳聲器

3、把電能轉(zhuǎn)換成聲能的設(shè)備是揚(yáng)聲器

4、聲頻系統(tǒng)出現(xiàn)聲反饋嘯叫，通常調(diào)節(jié)均衡器

5、房間混響時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)聲音混濁

6、房間混響時(shí)間過(guò)短，會(huì)出現(xiàn)聲音發(fā)干147

7、唱歌感覺(jué)聲音太干，當(dāng)調(diào)節(jié)混響器

8、講話時(shí)出現(xiàn)聲音混濁，可能原因是加了混響效果

9、聲音三要素是指音強(qiáng)、音高、音色

10、音強(qiáng)對(duì)應(yīng)的客觀評(píng)價(jià)尺度是振幅

11、音高對(duì)應(yīng)的客觀評(píng)價(jià)尺度是頻率

12、音色對(duì)應(yīng)的客觀評(píng)價(jià)尺度是頻譜

13、人耳感受到聲剌激的響度與聲振動(dòng)的頻率有關(guān)

14、人耳對(duì)高聲壓級(jí)聲音感覺(jué)的響度與頻率的關(guān)系不大

15、人耳對(duì)中頻段的聲音最為靈敏

16、人耳對(duì)高頻和低頻段的聲音感覺(jué)較遲鈍

17、人耳對(duì)低聲壓級(jí)聲音感覺(jué)的響度與頻率的關(guān)系很大

18、等響曲線中每條曲線顯示不同頻率的聲壓級(jí)不相同,但人耳感覺(jué)的響度相同

19、等響曲線中，每條曲線上標(biāo)注的數(shù)字是表示響度級(jí)

20、用分貝表示放大器的電壓增益公式是20lg（輸出電壓/輸入電壓）

21、響度級(jí)的單位為phon

22、聲級(jí)計(jì)測(cè)出的dB值，表示計(jì)權(quán)聲壓級(jí)

23、音色是由所發(fā)聲音的波形所確定的

24、聲音信號(hào)由穩(wěn)態(tài)下降60dB所需的時(shí)間，稱為混響時(shí)間

25、樂(lè)音的基本要素是指旋律、節(jié)奏、和聲

26、聲波的最大瞬時(shí)值稱為振幅

27、一秒內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)稱為頻率

28、如某一聲音與已選定的1KHz純音聽(tīng)起來(lái)同樣響，這個(gè)1KHz純音的聲壓級(jí)值就定義為待測(cè)聲音的響度

29、人耳對(duì)1~3KHZ的聲音最為靈敏

30、人耳對(duì)100Hz以下，8K以上的聲音感覺(jué)較遲鈍

31、舞臺(tái)兩側(cè)的早期反射聲對(duì)原發(fā)聲起加重和加厚作用，屬有益反射聲作用

32、觀眾席后側(cè)的反射聲對(duì)原發(fā)聲起回聲作用，屬有害反射作用

33、聲音在空氣中傳播速度約為340m/s

34、要使體育場(chǎng)距離主音箱約34m的觀眾聽(tīng)不出兩個(gè)聲音，應(yīng)當(dāng)對(duì)觀眾附近的補(bǔ)聲音箱加0.1s延時(shí)

35、反射系數(shù)小的材料稱為吸聲材料

36、透射系數(shù)小的材料稱為隔聲材料

37、透射系數(shù)大的材料，稱為透聲材料

38、全吸聲材料是指吸聲系數(shù)α=1

39、全反射材料是指吸聲系數(shù)α=0

40、巖棉、玻璃棉等材料主要吸收高頻和中頻

41、聚氨酯吸聲泡沫塑料主要吸收高頻和中頻

42、薄板加空腔主要吸收低頻

43、薄板直接釘于墻上吸聲效果很差

44、掛簾織物主要吸收高、中頻

45、粗糙的水泥墻面吸聲效果很差

46、人耳通過(guò)聲源信號(hào)的強(qiáng)度差和時(shí)間差，可以判斷出聲源的空間方位，稱為雙耳效應(yīng)

47、兩個(gè)聲音，一先一后相差5ms--50ms到達(dá)人耳，人耳感到聲音是來(lái)自先到達(dá)聲源的方位，稱為哈斯效應(yīng)

48、左右兩個(gè)聲源，聲強(qiáng)級(jí)差大于15dB，聽(tīng)聲者感到聲源是在聲強(qiáng)級(jí)大的聲源方位，稱為德波埃效應(yīng)

49、一個(gè)聲音的聽(tīng)音閾因?yàn)槠渌曇舻拇嬖诙仨毺岣?，這種現(xiàn)象稱為掩敝效應(yīng)

50、廳堂內(nèi)某些位置由于聲干涉，使某些頻率相互抵消，聲壓級(jí)降低很多，稱為死點(diǎn)

51、聲音遇到凹的反射面，造成某一區(qū)域的聲壓級(jí)遠(yuǎn)大于其它區(qū)域稱為聲聚焦

52、聲音在室內(nèi)兩面平行墻之間來(lái)回反射產(chǎn)生多個(gè)同樣的聲音，稱為顫動(dòng)回聲。

54、房間被外界聲音振動(dòng)激發(fā)，從而按照它本身的固有頻率振動(dòng)，稱為房間共振。

55、房間出現(xiàn)幾個(gè)共振頻率相同的重疊現(xiàn)象，稱為共振頻率的簡(jiǎn)并。

56、由于簡(jiǎn)并等原因使原聲音信號(hào)頻譜發(fā)生改變而被賦予外加的音色導(dǎo)致失真，稱為聲染色。

57、聲場(chǎng)中直達(dá)聲聲能密度等于混響聲聲能密度的點(diǎn)與聲源的距離稱為混響半徑。

58、聽(tīng)音點(diǎn)在混響半經(jīng)以內(nèi)時(shí)，直達(dá)聲起主要作用。

59、聽(tīng)音點(diǎn)在混響半經(jīng)以外時(shí)混響聲起主要作用。

60、聲源振動(dòng)使空氣產(chǎn)生附加的交變壓力，稱為聲波。

61、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向相垂直，稱為橫波。

62、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向相平行，稱為縱波。

63、一般點(diǎn)聲源在空間幅射的聲波，屬于球面波。

64、聲波在不同物質(zhì)中傳播，速度最快的是金屬。

65、聲波在不同物質(zhì)中傳播速度最慢的是空氣。

66、聲波在不同物質(zhì)中傳播，其速度快慢依次為金屬，木材，水，空氣。

67、回聲的產(chǎn)生是由于反射聲與直達(dá)聲相差50ms以上。

68、顫動(dòng)回聲的產(chǎn)生是由于聲音在兩個(gè)平行光墻之間來(lái)回反射。

69、聲聚焦的產(chǎn)生是由于聲音遇到凹的反射面。

70、聲擴(kuò)散的產(chǎn)生是由于聲音遇到凸的反射面。

71、在禮堂某坐位聽(tīng)到臺(tái)上講話變成兩個(gè)重復(fù)的聲音，其可能原因是由于反射聲與直達(dá)聲相差50ms以上。

72、人耳對(duì)不同頻率的聽(tīng)覺(jué)特性是對(duì)中音最敏感，其次是高音，頻率越低越不敏感。

73、不同頻率聲波的指向性特點(diǎn)為高音指向性強(qiáng)，低音指向性弱。

74、不同頻率聲波的繞射能力為低音容易繞射，高音不易繞射。

75、音箱布局通常的做法是高音音箱掛高，并調(diào)好角度；低音音箱靠近地面。

76、廳堂低頻混響過(guò)長(zhǎng)，較有效的措施是墻上裝帶空腔的薄板。

77、隔音效果最好的材料是雙層磚墻，中間留空氣層。

78、50HZ非正弦周期信號(hào)，其4次諧波為200HZ.

79、100HZ非正弦周期信號(hào)的3次諧波為300HZ。

80、300HZ非正弦周期信號(hào)的5次諧波為1500HZ。

81、80HZ非正弦周期信號(hào)的5次諧波為400HZ。

82、要使體育場(chǎng)距離主音箱約17m的觀眾聽(tīng)不出兩個(gè)聲音，應(yīng)當(dāng)對(duì)觀眾附近的補(bǔ)聲音箱加50ms延時(shí)。

83、均衡器按63、125、250、500、1K、2K、4K、8K、16K劃分頻段，是1/1倍頻程劃分。

84、均衡器按50、200、800、3.2K、12K、劃分頻段，是4倍頻程劃分。

85、均衡器按40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400…20K劃分頻段，是1/3倍頻程劃分。

86、最佳混響時(shí)間選擇最長(zhǎng)的場(chǎng)所是音樂(lè)廳。

87、最佳混響時(shí)間選擇最短的場(chǎng)所是多軌分期錄音棚。

88、適宜設(shè)計(jì)混響時(shí)間可調(diào)節(jié)的場(chǎng)所是多功能廳。

89、賽賓公式適用于計(jì)算吸聲系數(shù)較小的房間的混響時(shí)間。

90、艾潤(rùn)公式適用于計(jì)算各類房間的混響時(shí)間。

91、賽賓公式的內(nèi)容為：混響時(shí)間等于0.161X房間容積/房間表面積X吸聲系數(shù)。

92、為減少房間的簡(jiǎn)并現(xiàn)象，避免聲染聲，房間最佳的長(zhǎng)：寬：高比例為2：3：5。

93、在大型劇場(chǎng)中，最易聽(tīng)到回聲的坐位是前座。

94、解決大型劇場(chǎng)前座觀眾聽(tīng)到回聲的主要方法是觀眾席后墻加強(qiáng)吸聲。

95、分貝的正確寫法是dB。

96、音樂(lè)簡(jiǎn)譜中的1與ⅰ之間相距一個(gè)倍頻程。

97、音樂(lè)簡(jiǎn)譜中的1與2之間相距1度。

98、聲速C、聲波頻率?、聲波波長(zhǎng)λ，其間關(guān)系是C=fxλ。

99、聲波頻率?與聲波周期Τ的關(guān)系是f=1/T。

100、駐波形成的條件是反向傳播、振幅相同、頻率相等、相位差為0或恒定。什么是白噪聲?有哪些特性?定義:白噪聲是指功率譜密度在整個(gè)頻域內(nèi)均勻分布的噪聲。

白噪聲，是一種功率頻譜密度為常數(shù)的隨機(jī)信號(hào)或隨機(jī)過(guò)程。換句話說(shuō)，此信號(hào)在各個(gè)頻段上的功率是一樣的，由于白光是由各種頻率（顏色）的單色光混合而成，因而此信號(hào)的這種具有平坦功率譜的性質(zhì)被稱作是“白色的”，此信號(hào)也因此被稱作白噪聲。相對(duì)的，其他不具有這一性質(zhì)的噪聲信號(hào)被稱為有色噪聲。

理想的白噪聲具有無(wú)限帶寬，因而其能量是無(wú)限大，這在現(xiàn)實(shí)世界是不可能存在的。實(shí)際上，我們常常將有限帶寬的平整訊號(hào)視為白噪音，因?yàn)檫@讓我們?cè)跀?shù)學(xué)分析上更加方便。然而，白噪聲在數(shù)學(xué)處理上比較方便，因此它是系統(tǒng)分析的有力工具。一般，只要一個(gè)噪聲過(guò)程所具有的頻譜寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它所作用系統(tǒng)的帶寬，并且在該帶寬中其頻譜密度基本上可以作為常數(shù)來(lái)考慮，就可以把它作為白噪聲來(lái)處理。例如，熱噪聲和散彈噪聲在很寬的頻率范圍內(nèi)具有均勻的功率譜密度，通?？梢哉J(rèn)為它們是白噪聲。什么是分貝：分貝是自然科學(xué)中常用的對(duì)數(shù)單位，其定義是將某些數(shù)據(jù)與參考值進(jìn)行比值，在聲學(xué)中有聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)、聲功率級(jí)等，分別是將聲壓、聲強(qiáng)、聲功率與各自的參考值相比再取對(duì)數(shù)，聲壓級(jí)定義為：Lp=20lgPe/Pref；聲強(qiáng)定義為L(zhǎng)i=10lgI/Iref；聲功率定義為：Lw=10lgW/Wref。有聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)、聲功率級(jí)的定義可知，級(jí)的分貝書的運(yùn)算不能暗算術(shù)法則進(jìn)行，而應(yīng)安對(duì)數(shù)運(yùn)算的法則進(jìn)行。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于聲傳播方向的面積S的平均聲能量就稱為平均聲功率，通過(guò)垂直于聲傳播方向的單位面積上的平均聲能量流就稱為聲強(qiáng)。白噪聲粉紅噪聲褐色噪聲粉紅噪音：是一種測(cè)試信號(hào)，類似于調(diào)頻收音機(jī)沒(méi)臺(tái)的時(shí)候那種聲音。由于噪聲頻譜分配不同，使得在聽(tīng)感上會(huì)有差異。粉紅噪聲在中低頻頻譜分配稍多。粉紅噪音的頻率分量功率主要分布在中低頻段。從波形角度看，粉紅噪音是分形的，在一定的范圍內(nèi)音頻數(shù)據(jù)具有相同或類似的能量。從功率（能量）的角度來(lái)看，粉紅噪音的能量從低頻向高頻不斷衰減，曲線為1/f，通常為每8度下降3分貝。粉紅噪音是最常用于進(jìn)行聲學(xué)測(cè)試的聲音。

白噪音

所謂白噪音是指一段聲音中的頻率分量的功率在整個(gè)可聽(tīng)范圍（0～20KHZ）內(nèi)都是均勻的。由于人耳對(duì)高頻敏感一點(diǎn)這種聲音聽(tīng)上去是很吵耳的沙沙聲。

褐色噪音

褐色噪音的頻率分量功率主要集中在低頻段。其能量下降曲線為1/f^2，其波形是非常相似的。振動(dòng)測(cè)量之一：振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)與信號(hào)的分類類似，機(jī)械振動(dòng)根據(jù)振動(dòng)規(guī)律可以分成兩大類：穩(wěn)態(tài)振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)，如圖1所示。

振動(dòng)的幅值、頻率和相位是振動(dòng)的三個(gè)基本參數(shù)，稱為振動(dòng)三要素。只要測(cè)定這三個(gè)要素，也就決定了整個(gè)振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

簡(jiǎn)諧振動(dòng)是最基本的周期運(yùn)動(dòng)，各種不同的周期運(yùn)動(dòng)都可以用無(wú)窮個(gè)不同頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的組合來(lái)表示。

現(xiàn)在討論最為簡(jiǎn)單的單自由度系統(tǒng)在兩種不同激勵(lì)下的響應(yīng)(即單自由度系統(tǒng)的受迫振動(dòng)):

簡(jiǎn)諧振動(dòng)

簡(jiǎn)諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用簡(jiǎn)諧函數(shù)表示，即振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：

(8.1)式中y-振動(dòng)位移；t-時(shí)間；f-振動(dòng)頻率；A-位移的最大值，稱為振幅；T-振動(dòng)周期，為振動(dòng)頻率f的倒數(shù)；-振動(dòng)角頻率；-初始相位角。對(duì)應(yīng)于該簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度v和加速度a分別為:(8.2)

(8.3)比較式(8.1)至(8.3)可見(jiàn)，速度的最大值比位移的最大值導(dǎo)前900，加速度的最大值要比位移最大值導(dǎo)前1800。在振動(dòng)測(cè)量時(shí)，應(yīng)合理選擇測(cè)量參數(shù)。如振動(dòng)位移是研究強(qiáng)度和變形的重要依據(jù)；振動(dòng)加速度與作用力或載荷成正比，是研究動(dòng)力強(qiáng)度和疲勞的重要依據(jù)；振動(dòng)速度決定了噪聲的高低，人對(duì)機(jī)械振動(dòng)的敏感程度在很大頻率范圍內(nèi)是由振動(dòng)速度決定的，振動(dòng)速度又與能量和功率有關(guān)，并決定了力的動(dòng)量。振動(dòng)測(cè)量之二：振動(dòng)的激勵(lì)與激振器在測(cè)量機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)的振動(dòng)力學(xué)參量或動(dòng)態(tài)性能，如固有頻率、阻尼、剛度、響應(yīng)和模態(tài)等時(shí)，需要對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一定的外力，讓其作受迫振動(dòng)或自由振動(dòng)，以便獲得相應(yīng)的激勵(lì)及其響應(yīng)。激勵(lì)方式通?？梢苑譃榉€(wěn)態(tài)正弦激振、瞬態(tài)激振和隨機(jī)激振三種。

常用的激振器有電動(dòng)式、電磁式和電液式三種，此外還有用于小型、薄壁結(jié)構(gòu)的壓電晶體激振器、高頻激振的磁致伸縮激振器和高聲強(qiáng)激振器等。

相關(guān)學(xué)習(xí)知識(shí)：

1、穩(wěn)態(tài)正弦激振：穩(wěn)態(tài)正弦激振是最普遍的激振方法，它是借助激振設(shè)備對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)頻率可控的簡(jiǎn)諧激振力。其優(yōu)點(diǎn)是激振功率大，信噪比高，能保證響應(yīng)測(cè)試的精度。穩(wěn)態(tài)正弦激振要求在穩(wěn)態(tài)下測(cè)定響應(yīng)和激振力的幅值比和相位差。

為了測(cè)得整個(gè)頻率范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)，必須用多個(gè)頻率進(jìn)行試驗(yàn)以得到系統(tǒng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)，需要注意的是在每個(gè)測(cè)試頻率處，只有當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)才能進(jìn)行測(cè)試，這對(duì)于小阻尼系統(tǒng)尤為重要。因此測(cè)試時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。

瞬態(tài)激振為對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)瞬態(tài)變化的力，是一種寬帶激勵(lì)方法。常用的激勵(lì)方式有以下幾種：（1）快速正弦掃描激振

激振信號(hào)由信號(hào)發(fā)生器供給，其頻率可調(diào)，激振力為正弦力。但信號(hào)發(fā)生器能夠作快速掃描，激振信號(hào)頻率在掃描周期T內(nèi)成線性增加，而幅值保持不變，見(jiàn)圖8.5。

快速正弦掃描激振力信號(hào)的函數(shù)表達(dá)式為：式中：T為信號(hào)的周期；a=(fmax-fmin)/T;b=fmin;fmax,fmin為掃描的上下限頻率。掃描頻率的上下限頻率和周期根據(jù)試驗(yàn)要求可以改變，一般掃描時(shí)間為1～2s，因而可以快速測(cè)試出被測(cè)對(duì)象的頻率特性。

（2）脈沖激振

脈沖激振是用一個(gè)裝有傳感器的錘子（又稱脈沖錘）敲擊被測(cè)對(duì)象，對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)力脈沖，同時(shí)測(cè)量激勵(lì)和被測(cè)對(duì)象。脈沖的形成及有效頻率取決于脈沖的持續(xù)時(shí)間則取決于錘端的材料，材料越硬越小，則頻率范圍越大。脈沖錘激振簡(jiǎn)便高效，因此常被選用。但在著力點(diǎn)位置、力的大小、方向的控制等方面，需要熟練的技巧，否則會(huì)產(chǎn)生很大的隨機(jī)誤差。（3）階躍（張弛）激振

階躍激振的激振力來(lái)自一根剛度大、重量輕的弦。試驗(yàn)時(shí)，在激振點(diǎn)處，由力傳感器將弦的張力施加于被測(cè)對(duì)象上，使之產(chǎn)生初始變形，然后突然切斷張力弦，這相當(dāng)于對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)負(fù)的階躍激振力。階躍激振屬于寬帶激振，在建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)測(cè)試中被普遍應(yīng)用。振動(dòng)測(cè)量之三：常用測(cè)振傳感器機(jī)械振動(dòng)測(cè)試方法一般有機(jī)械方法、光學(xué)方法和電測(cè)方法。機(jī)械方法常用于振動(dòng)頻率低、振幅大、精度不高的場(chǎng)合。光學(xué)方法主要用于精密測(cè)量和振動(dòng)傳感器的標(biāo)定。電測(cè)法應(yīng)用范圍最廣。各種方法要采用相應(yīng)的傳感器。

傳感器的分類：由于傳感器的分類原則不同，測(cè)振傳感器的分類方法很多。

按測(cè)振參數(shù)分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器；

按參考坐標(biāo)分：相對(duì)式傳感器、絕對(duì)式傳感器；

按變分原理分：磁電式、壓電式、電阻應(yīng)變式、電感式、電容式、光學(xué)式；

按傳感器與被測(cè)物關(guān)系分：接觸式傳感器、非接觸式傳感器

相對(duì)式傳感器是以空間某一固定點(diǎn)作為參考點(diǎn)，測(cè)量物體上的某點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的相對(duì)位移或速度。絕對(duì)式傳感器是以大地為參考基準(zhǔn)，即以慣性空間為基準(zhǔn)測(cè)量振動(dòng)物體相對(duì)于大地的絕對(duì)振動(dòng)，又稱慣性式傳感器。

接觸式傳感器有磁電式、壓電式及電阻應(yīng)變式等，非接觸式傳感器有電渦流式和光學(xué)式等。在測(cè)試中所用的傳感器多數(shù)是磁電式、電渦流式、電阻應(yīng)變式和壓電式。

拾取振動(dòng)信息的裝置通常稱拾振器，傳感器是其核心組成部分。表達(dá)振動(dòng)信號(hào)特性的基本參數(shù)是位移、速度、加速度、頻率和相位。拾振器的作用是檢測(cè)被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)參數(shù)，在要求的頻率范圍內(nèi)正確地接受下來(lái)，并將此機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。這里主要講述幾種傳感器的用法和基本原理以及如何合理的選擇測(cè)振傳感器，如慣性式測(cè)振傳感器，電渦流式位移傳感器，磁電式速度傳感器，壓電式加速度傳感器。

相關(guān)知識(shí)：

1、測(cè)振傳感器的合理選擇：

測(cè)振傳感器的選擇應(yīng)注意下列幾問(wèn)題：

（1）直接測(cè)量參數(shù)的選擇作為拾振器的被測(cè)量是位移、速度或加速度。它們是w的等比數(shù)列，能通過(guò)微積分電路來(lái)實(shí)現(xiàn)它們之間的換算?？紤]到低頻時(shí)加速度的幅值有可小到與測(cè)量噪聲相當(dāng)?shù)某潭?，因此如用加速度?jì)測(cè)量低頻振動(dòng)的位移，會(huì)因低信噪比使測(cè)量不穩(wěn)定和增大測(cè)量誤差，不如直接用位移拾振器更合理。用位移拾振器測(cè)高頻位移有類似的情況發(fā)生。

傳感器選擇時(shí)還應(yīng)力圖使最重要的參數(shù)能以最直接、最合理的方式測(cè)得。例如考察慣性力可能導(dǎo)致的破壞或故障時(shí)，宜作加速度測(cè)量；考察振動(dòng)環(huán)境（振動(dòng)烈度以振動(dòng)速度的均方值來(lái)描述）時(shí)，宜作振動(dòng)速度的測(cè)量；要監(jiān)測(cè)機(jī)件的位置變化時(shí)，宜選用電渦流或電容傳感器作位移的測(cè)量。選擇時(shí)還需要注意能在實(shí)際機(jī)器設(shè)備安裝的可行性。

（2）傳感器的頻率范圍、量程、靈敏度等指標(biāo)各種拾振傳感器都受其結(jié)構(gòu)的限制而有其自身適用的范圍，選用時(shí)需要根據(jù)被測(cè)系統(tǒng)的振動(dòng)頻率范圍來(lái)選用。對(duì)于慣性式拾振器，一般質(zhì)量大的拾振器上限頻率低、靈敏度高；質(zhì)量輕的拾振器上限頻率高、靈敏度低。以壓電加速度計(jì)為例，作超低振級(jí)測(cè)量的都是質(zhì)量超過(guò)100g靈敏度很高的加速度計(jì)，作高振級(jí)（如沖擊）測(cè)量的都是小到幾克或零點(diǎn)幾克的加速度計(jì)。

對(duì)于微積分放大器，因它的輸入飽和量是隨頻率變化的，帶有二次積分網(wǎng)絡(luò)的電荷放大器，其加速度、速度、位移的可測(cè)量程和頻率范圍隨積分次數(shù)的增加而減小，使用中要充分注意這一點(diǎn)。因此，在選擇傳感器以及積分電路時(shí)，需要考慮是選用模擬積分電路還是選擇數(shù)字積分問(wèn)題，數(shù)字積分是利用計(jì)算機(jī)或芯片采用數(shù)字積分算法對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行積分，具有方便靈活、按需積分等優(yōu)點(diǎn)，其實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)隨著微電子的發(fā)展有了大大的改進(jìn)。

（3）使用的環(huán)境要求、價(jià)格、壽命、可靠性、維修、校準(zhǔn)等例如激光測(cè)振盡管有很高的分辨力和測(cè)量精確度，由于對(duì)環(huán)境（隔振）要求極嚴(yán)、設(shè)備又極昂貴，它只適用于實(shí)驗(yàn)室作精密測(cè)量或校準(zhǔn)。電渦流和電容傳感器均屬非接觸式，但前者對(duì)環(huán)境要求低而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)器振動(dòng)的測(cè)量中。如大型汽輪發(fā)電機(jī)組、壓縮機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)中用的拾振器、要能在高溫、油污、蒸汽介質(zhì)的環(huán)境下長(zhǎng)期可靠地工作，常選用電渦流傳感器。

對(duì)相位有嚴(yán)格要求的振動(dòng)測(cè)試項(xiàng)目（如作虛實(shí)頻譜，幅相圖、振型等測(cè)量），除了應(yīng)注意拾振器的相頻特性外，還要注意放大器，特別是帶微積分網(wǎng)絡(luò)放大器的相頻特性和測(cè)試系統(tǒng)中所有其他儀器的相頻特性，因?yàn)闇y(cè)得的激勵(lì)和響應(yīng)之間的相位差包括了測(cè)試系統(tǒng)中所有儀器的相移。

壓電式加速度傳感器（1）壓電式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)和安裝

壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計(jì)。它也屬于慣性式傳感器。它是利用某些物質(zhì)如石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計(jì)受振時(shí)，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測(cè)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變化與被測(cè)加速度成正比。

由于壓電式傳感器的輸出電信號(hào)是微弱的電荷，而且傳感器本身有很大內(nèi)阻，故輸出能量甚微，這給后接電路帶來(lái)一定困難。為此，通常把傳感器信號(hào)先輸?shù)礁咻斎胱杩沟那爸梅糯笃?。?jīng)過(guò)阻抗變換以后，方可用于一般的放大、檢測(cè)電路將信號(hào)輸給指示儀表或記錄器。目前，制造廠家已有把壓電式加速度傳感器與前置放大器集成在一起的產(chǎn)品，不僅方便了使用，而且也大大降低了成本。(a)中心安裝壓縮型

(b)環(huán)形剪切型

(c)三角剪切型圖8.18

壓電式加速度計(jì)

常用的壓電式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)形式如圖8.18所示。S是彈簧，M是質(zhì)塊，B是基座，P是壓電元件，R是夾持環(huán)。圖8.18a是中央安裝壓縮型，壓電元件—質(zhì)量塊—彈簧系統(tǒng)裝在圓形中心支柱上，支柱與基座連接。這種結(jié)構(gòu)有高的共振頻率。然而基座B與測(cè)試對(duì)象連接時(shí)，如果基座B有變形則將直接影響拾振器輸出。此外，測(cè)試對(duì)象和環(huán)境溫度變化將影響壓電元件，并使預(yù)緊力發(fā)生變化，易引起溫度漂移。圖8.18c為三角剪切形，壓電元件由夾持環(huán)將其夾牢在三角形中心柱上。加速度計(jì)感受軸向振動(dòng)時(shí)，壓電元件承受切應(yīng)力。這種結(jié)構(gòu)對(duì)底座變形和溫度變化有極好的隔離作用，有較高的共振頻率和良好的線性。圖8.18b為環(huán)形剪切型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能做成極小型、高共振頻率的加速度計(jì)，環(huán)形質(zhì)量塊粘到裝在中心支柱上的環(huán)形壓電元件上。由于粘結(jié)劑會(huì)隨溫度增高而變軟，因此最高工作溫度受到限制。圖8.19壓電式加速度計(jì)的幅頻特性曲線

加速度計(jì)的使用上限頻率取決于幅頻曲線中的共振頻率圖（圖8.19）。一般小阻尼(z<=0.1)的加速度計(jì)，上限頻率若取為共振頻率的1/3，便可保證幅值誤差低于1dB（即12%）；若取為共振頻率的1/5，則可保證幅值誤差小于0.5dB（即6%），相移小于30。但共振頻率與加速度計(jì)的固定狀況有關(guān)，加速度計(jì)出廠時(shí)給出的幅頻曲線是在剛性連接的固定情況下得到的。實(shí)際使用的固定方法往往難于達(dá)到剛性連接，因而共振頻率和使用上限頻率都會(huì)有所下降。加速度計(jì)與試件的各種固定方法見(jiàn)圖8.20。圖8.20

加速度計(jì)的固定方法

其中圖8.20a采用鋼螺栓固定，是使共振頻率能達(dá)到出廠共振頻率的最好方法。螺栓不得全部擰入基座螺孔，以免引起基座變形，影響加速度計(jì)的輸出。在安裝面上涂一層硅脂可增加不平整安裝表面的連接可靠性。需要絕緣時(shí)可用絕緣螺栓和云母墊片來(lái)固定加速度計(jì)（圖8.20b），但墊圈應(yīng)盡量簿。用一層簿蠟把加速度計(jì)粘在試件平整表面上（圖8.20c），也可用于低溫（40℃以下）的場(chǎng)合。手持探針測(cè)振方法（圖8.20d）在多點(diǎn)測(cè)試時(shí)使用特別方便，但測(cè)量誤差較大，重復(fù)性差，使用上限頻率一般不高于1000Hz。用專用永久磁鐵固定加速度計(jì)（圖8.20e），使用方便，多在低頻測(cè)量中使用。此法也可使加速度計(jì)與試件絕緣。用硬性粘接螺栓（圖8.20f）或粘接劑（圖8.20g）的固定方法也長(zhǎng)使用。某種典型的加速度計(jì)采用上述各種固定方法的共振頻率分別約為：鋼螺栓固定法31kHz，云母墊片28kHz，涂簿蠟層29kHz，手持法2kHz，永久磁鐵固定法7kHz。（2）壓電式加速度計(jì)的靈敏度

壓電加速度計(jì)屬發(fā)電型傳感器，可把它看成電壓源或電荷源，故靈敏度有電壓靈敏度和電荷靈敏度兩種表示方法。前者是加速度計(jì)輸出電壓（mV）與所承受加速度之比；后者是加速度計(jì)輸出電荷與所承受加速度之比。加速度單位為m/s2，但在振動(dòng)測(cè)量中往往用標(biāo)準(zhǔn)重力加速度g作單位，1g=9.80665m/s2。這是一種已為大家所接受的表示方式，幾乎所有測(cè)振儀器都用g作為加速度單位并在儀器的板面上和說(shuō)明書中標(biāo)出。

對(duì)給定的壓電材料而言，靈敏度隨質(zhì)量塊的增大或壓電元件的增多而增大。一般來(lái)說(shuō)，加速度計(jì)尺寸越大，其固有頻率越低。因此選用加速度計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)權(quán)衡靈敏度和結(jié)構(gòu)尺寸、附加質(zhì)量的影響和頻率響應(yīng)特性之間的利弊。

壓電晶體加速度計(jì)的橫向靈敏度表示它對(duì)橫向（垂直于加速度計(jì)軸線）振動(dòng)的敏感程度，橫向靈敏度常以主靈敏度（即加速度計(jì)的電壓靈敏度或電荷靈敏度）的百分比表示。一般在殼體上用小紅點(diǎn)標(biāo)出最小橫向靈敏度方向，一個(gè)優(yōu)良的加速度計(jì)的橫向靈敏度應(yīng)小于主靈敏度的3％。因此，壓電式加速度計(jì)在測(cè)試時(shí)具有明顯的方向性。（3）壓電加速度計(jì)的前置放大器壓電元件受力后產(chǎn)生的電荷量極其微弱，這電荷使壓電元件邊界和接在邊界上的導(dǎo)體充電到電壓U=q/Ca（這里Ca是加速度計(jì)的內(nèi)電容）。要測(cè)定這樣微弱的電荷（或電壓）的關(guān)鍵是防止導(dǎo)線、測(cè)量電路和加速度計(jì)本身的電荷泄漏。換句話講，壓電加速度計(jì)所用的前置放大器應(yīng)具有極高的輸入阻抗，把泄漏減少到測(cè)量準(zhǔn)確度所要求的限度以內(nèi)。

壓電式傳感器的前置放大器有：電壓放大器和電荷放大器。所用電壓放大器就是高輸入阻抗的比例放大器。其電路比較簡(jiǎn)單，但輸出受連接電纜對(duì)地電容的影響，適用于一般振動(dòng)測(cè)量。電荷放大器以電容作負(fù)反饋，使用中基本不受電纜電容的影響。在電荷放大器中，通常用高質(zhì)量的元、器件，輸入阻抗高，但價(jià)格也比較貴。

從壓電式傳感器的力學(xué)模型看，它具有“低通”特性，原可測(cè)量極低頻的振動(dòng)。但實(shí)際上由于低頻尤其小振幅振動(dòng)時(shí)，加速度值小，傳感器的靈敏度有限，因此輸出的信號(hào)將很微弱，信噪比很低；另外電荷的泄漏，積分電路的漂移（用于測(cè)振動(dòng)速度和位移）、器件的噪聲都是不可避免的，所以實(shí)際低頻端也出現(xiàn)“截止頻率”，約為0.1～1Hz左右。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前大部分壓電式加速度計(jì)在殼體內(nèi)都集成放大器，由它來(lái)完成阻抗變換的功能。這類內(nèi)裝集成放大器的加速度計(jì)可使用長(zhǎng)電纜而無(wú)衰減，并可直接與大多數(shù)通用的儀表、計(jì)算機(jī)等連接。一般采用2線制，即用2根電纜給傳感器供給2～10mA的恒流電源，而輸出信號(hào)也由這2根電纜輸出，大大方便了現(xiàn)場(chǎng)的接線。表8.1為某廠家生產(chǎn)的壓電式加速度計(jì)的參數(shù)表。表8.1

常用壓電式加速度計(jì)的參數(shù)表型號(hào)量程靈敏度分辨率重量應(yīng)用及特點(diǎn)350B045000g0.5mV/g0.02g4.5g適用于爆破、撞擊等350B21100000g0.05mV/g0.3g4.4g適用于爆破、撞擊、爆炸分離等351B03150g10mV/g0.003g10.5g可在-196℃的低溫環(huán)境下工作352A5g1000mV/g0.00004g35g高分辨率型352C22500g10mV/g0.0015g0.5g微型，適用于小型結(jié)構(gòu)352C6550g100mV/g0.00016g2g小型、高靈敏度、高分辨率，各種用途353B18500g10mV/g0.005g2g高頻、小型、石英剪切，各種用途353B3350g100mV/g0.0005g27g三角剪切結(jié)構(gòu)，石英通用加速度傳感器353M2552000g2.5mV/g0.04g17.9g沖擊傳感器、內(nèi)置濾波器，樁基檢測(cè)355B03500g10mV/g0.0005g10g環(huán)型356B0850g100mV/g0.0002g20g軸、結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)356A185g1000mV/g0.00006g24g3軸、高靈敏度356A4010g100mV/g0.0002g180g/片狀3軸坐墊傳感器，汽車實(shí)驗(yàn)356M41500g10mV/g0.001g4g/方形3軸、小型，模態(tài)、振動(dòng)、噪聲實(shí)驗(yàn)393C5g1V/g0.0001g1000g超低頻地震傳感器，長(zhǎng)期穩(wěn)定性良好393B310.5g10V/g0.000001g635g超低頻地震傳感器，高靈敏度（4）壓電式速度傳感器

由于上述磁電式速度傳感器存在響應(yīng)頻率范圍小，機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件容易損壞，傳感器質(zhì)量大造成附加質(zhì)量大等缺點(diǎn)，近年發(fā)展了壓電式速度傳感器，即在壓電式加速度傳感器的基礎(chǔ)上，增加了積分電路，實(shí)現(xiàn)了速度輸出。同樣，這種傳感器也全部實(shí)現(xiàn)了內(nèi)置，具有替換磁電式速度傳感器的趨向。振動(dòng)測(cè)量之四：振動(dòng)量的測(cè)量振動(dòng)位移、振動(dòng)速度和振動(dòng)加速度三者的幅值之間的關(guān)系與頻率有關(guān)，所以，在低頻振動(dòng)場(chǎng)合，加速度的幅值不大；在高頻振動(dòng)場(chǎng)合，加速度幅值較大。圖8.21為考慮到三類傳感器及其后續(xù)儀器的特性，并根據(jù)振動(dòng)頻率范圍而推薦選用振動(dòng)量測(cè)量的范圍。振動(dòng)量測(cè)量通常有以下幾種系統(tǒng)：

1、正弦測(cè)量系統(tǒng)（點(diǎn)擊學(xué)習(xí)）

適用于按簡(jiǎn)諧振動(dòng)規(guī)律的系統(tǒng)。構(gòu)成如下圖所示。

2、動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)（點(diǎn)擊學(xué)習(xí)）

構(gòu)成如下圖所示。

3、頻譜分析系統(tǒng)（點(diǎn)擊學(xué)習(xí)）

可以分成模擬量頻譜分析系統(tǒng)和數(shù)字頻譜分析系統(tǒng)。振動(dòng)測(cè)量之五：機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的估計(jì)機(jī)械振動(dòng)參數(shù)估計(jì)的目的是用以確定被測(cè)結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型等振動(dòng)模態(tài)參數(shù)。實(shí)際的一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)大都是多自由度振動(dòng)系統(tǒng)，具有多個(gè)固有頻率，在其頻率響應(yīng)曲線上會(huì)出現(xiàn)多個(gè)峰值，在奈魁斯特曲線中表現(xiàn)為多個(gè)圓環(huán)，如下圖所示。根據(jù)線性振動(dòng)理論，對(duì)于多自由度線性系統(tǒng)，在它任何一點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)可以認(rèn)為是反映系統(tǒng)特性的多個(gè)單自由度響應(yīng)的疊加。對(duì)于小阻尼的系統(tǒng)，在某個(gè)固有頻率附近，與其相應(yīng)階的振動(dòng)響應(yīng)就非常突出。因此，本節(jié)將著重討論單自由度振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率和阻尼的測(cè)試，這些方法可以用來(lái)近似估計(jì)多自由度的這兩個(gè)參數(shù)。至于多自由度系統(tǒng)的振型，則可以通過(guò)在系統(tǒng)上布置多個(gè)固有頻率來(lái)測(cè)定其振型。對(duì)于單自由度系統(tǒng)固有頻率和阻尼比的測(cè)定，常用自由振動(dòng)法和共振法。

幅頻響應(yīng)曲線

多自由度系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線

相關(guān)學(xué)習(xí)：

1、自由振動(dòng)法（點(diǎn)擊學(xué)習(xí)）

2、共振法（點(diǎn)擊學(xué)習(xí)）振動(dòng)測(cè)量之六：測(cè)振裝置的校準(zhǔn)在傳感器出廠前及使用一定年限后，為了保證振動(dòng)測(cè)試的可靠性和精確度，必須對(duì)傳感器及其測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。傳感器生產(chǎn)廠對(duì)于每只拾振器在出廠前都進(jìn)行了檢測(cè)，并給出其靈敏度等參數(shù)和頻率響應(yīng)特性曲線；拾振器使用一定時(shí)間后，其靈敏度會(huì)發(fā)生變化，如壓電材料的老化會(huì)使靈敏度每年降低2%～5%。同樣，測(cè)試儀器在使用一定時(shí)間或檢修后也必須進(jìn)行校準(zhǔn)。

對(duì)于拾振器來(lái)說(shuō)，主要關(guān)心的是靈敏度和頻率響應(yīng)特性，對(duì)于常見(jiàn)的接觸式傳感器（速度計(jì)、加速度計(jì)）和非接觸式（渦流位移傳感器）應(yīng)采用不同的校準(zhǔn)方法。

對(duì)于接觸式傳感器，常用的校準(zhǔn)方法有絕對(duì)法和相對(duì)法。下圖為一種渦流位移傳感器的校準(zhǔn)儀。它由電機(jī)驅(qū)動(dòng)傾斜的金屬板旋轉(zhuǎn)，傳感器通過(guò)懸臂梁固定在旋轉(zhuǎn)金屬板的上方，并可在圖示方向左右移動(dòng)以產(chǎn)生不同幅值的振動(dòng)，振動(dòng)由千分尺測(cè)得，并由振動(dòng)監(jiān)測(cè)器獲得振動(dòng)值，通過(guò)與已知振動(dòng)輸入比較進(jìn)行校準(zhǔn)。測(cè)量的峰峰值為50～254μm，電機(jī)轉(zhuǎn)速為0～10000轉(zhuǎn)/分。

相關(guān)知識(shí)：

1、絕對(duì)法校準(zhǔn)：

絕對(duì)法將拾振器固定在校準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)上，由正弦信號(hào)發(fā)生器經(jīng)功率放大器推動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，用激光干涉振動(dòng)儀直接測(cè)量振動(dòng)臺(tái)的振幅，再和被校準(zhǔn)拾振器的輸出比較，以確定被校準(zhǔn)拾振器的靈敏度，這便是用激光干涉儀的絕對(duì)校準(zhǔn)法，某種校準(zhǔn)儀的校準(zhǔn)誤差在20Hz～2000Hz范圍內(nèi)為1.5%，在2000Hz～10000Hz范圍內(nèi)為2.5%，在10000Hz～20000Hz范圍內(nèi)為5%。此方法可以同時(shí)測(cè)量拾振器的頻率響應(yīng)。

采用激光干涉儀的絕對(duì)校準(zhǔn)法設(shè)備復(fù)雜，操作和環(huán)境要求高，只適合計(jì)量單位和測(cè)振儀器制造廠使用。

振動(dòng)儀器廠家常生產(chǎn)一種小型的、經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的已知振級(jí)的激振器。這種激振器只產(chǎn)生加速度為已知定值的幾種頻率的激振。這種裝置不能全面標(biāo)定頻率響應(yīng)曲線，但可以在現(xiàn)場(chǎng)方便地核查傳感器在這給定頻率點(diǎn)的靈敏度。

2、相對(duì)法校準(zhǔn)：

相對(duì)法此法又稱為背靠背比較校準(zhǔn)法。此法是將待校準(zhǔn)的傳感器和經(jīng)過(guò)國(guó)家計(jì)量等部門嚴(yán)格校準(zhǔn)過(guò)的傳感器背靠背地（或仔細(xì)地并排地）安裝在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上承受相同的振動(dòng)。將兩個(gè)傳感器的輸出進(jìn)行比較，就可以計(jì)算出在該頻率點(diǎn)待校準(zhǔn)傳感器的靈敏度。這時(shí)，嚴(yán)格校準(zhǔn)過(guò)的傳感器起著“振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)傳遞”的作用。通常稱為參考傳感器。聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)之發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲直接從發(fā)動(dòng)機(jī)本體及其附件向空間傳出的噪聲都是發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲。發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲隨機(jī)型、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷及運(yùn)行狀況不同而有差異。如在相同轉(zhuǎn)速下，柴油機(jī)噪聲一般高于汽油機(jī)5～10dB。

發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲主要包括：燃燒噪聲、機(jī)械噪聲、進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲和風(fēng)扇噪聲等。按照噪聲的產(chǎn)生方式可分為燃燒噪聲、機(jī)械噪聲和氣體動(dòng)力噪聲。燃燒噪聲是氣缸內(nèi)氣體壓力由于燃燒而引起的周期性的變化；機(jī)械噪聲是由于運(yùn)動(dòng)部件之間及運(yùn)動(dòng)部件與固定件之間機(jī)械作用的周期性變化而產(chǎn)生的噪聲；氣體動(dòng)力噪聲包括進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和風(fēng)扇所產(chǎn)生的噪聲。燃燒噪聲和機(jī)械噪聲是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)表面向外輻射的，故又稱為發(fā)動(dòng)機(jī)表面噪聲；進(jìn)、排氣噪聲和風(fēng)扇噪聲是直接向大氣輻射的噪聲。

1燃燒噪聲

燃燒噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要噪聲源。是可燃混合氣燃燒時(shí)，因壓力急劇上升沖擊活塞、氣缸蓋、氣缸體、連桿等引起發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)而產(chǎn)生的。通常柴油機(jī)比汽油機(jī)有更大的燃燒噪聲。一般來(lái)說(shuō)，在汽油機(jī)中半球形燃燒室燃燒速率大噪聲最大，而浴盆形燃燒室燃燒速率較低，噪聲較低；對(duì)于柴油機(jī)，直噴式燃燒室中以開(kāi)式噪聲最大，半開(kāi)式次之，而球形及斜置圓筒形燃燒室的噪聲相對(duì)較低；在分隔式燃燒室中，渦流室與預(yù)燃室燃燒噪聲都比較低。

燃燒噪聲主要集中于速燃期，其次是緩燃期。在速燃期內(nèi)，壓力增長(zhǎng)率大，形成的沖擊強(qiáng)，產(chǎn)生較大的噪聲。

汽車加速行駛時(shí)測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲要比發(fā)動(dòng)機(jī)勻速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)大。在加速之前發(fā)動(dòng)機(jī)是以低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，燃燒室壁的溫度低，當(dāng)以滿負(fù)荷加速時(shí)，其溫度不可能上升得那樣快，向燃燒室壁的傳熱損失自然要大，從而造成著火前的氣缸內(nèi)的氣體溫度和壓力下降，使著火延遲時(shí)間增大。著火延遲期明顯增大，氣缸壓力上升加快，產(chǎn)生較大噪聲。

負(fù)荷對(duì)柴油機(jī)噪聲的影響見(jiàn)下圖。在小負(fù)荷時(shí)，由于在著火延遲期內(nèi)噴入的燃料少，壓力增長(zhǎng)率低，相應(yīng)的燃燒噪聲也明顯下降。

當(dāng)噴油提前角減小時(shí)，可使最高壓力、最大壓力增長(zhǎng)率下降，從而使燃燒噪聲減小。

燃燒噪聲的強(qiáng)弱可以用氣缸內(nèi)氣體壓力頻譜曲線表征。氣缸壓力頻譜曲線是氣缸壓力曲線所包含的頻率結(jié)構(gòu)和每種頻率成分上壓力強(qiáng)度大小的圖形，壓力強(qiáng)度值用氣缸壓力級(jí)表示，其單位是dB，它的基準(zhǔn)壓力與聲壓的基準(zhǔn)壓力相同。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，由于活塞的漏氣損失和散熱損失減少，致使壓縮溫度和壓力增高，噴油壓力提高，燃燒室內(nèi)空氣擾動(dòng)加劇，混合氣的形成速度加快，從而縮短了著火延遲期。但另一方面又會(huì)使在著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量增加。試驗(yàn)表明后者的影響大，故轉(zhuǎn)速增高將使最大爆發(fā)壓力和壓力增長(zhǎng)率增大，燃燒噪聲也隨之增大，見(jiàn)下圖。

汽油機(jī)產(chǎn)生爆震、表面點(diǎn)火及運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)等不正常燃燒時(shí)，氣缸壓力劇增，由于氣缸內(nèi)氣體的沖擊作用，可聽(tīng)到3kHz～6kHz的高頻爆震聲“敲缸”，或0.5kHz～2kHz的鈍音“粗暴”。前者是由于發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比高、汽油品質(zhì)不良和點(diǎn)火提前角過(guò)大等因素造成的；而后者則因燃燒室積碳引起表面點(diǎn)火所致。汽油機(jī)的不正常燃燒會(huì)使燃燒噪聲增大。下圖顯示出汽油機(jī)不正常燃燒氣缸壓力頻譜圖。由圖可以看出：發(fā)動(dòng)機(jī)爆震時(shí)，除了在6kHz有明顯增大外，800Hz以上都有所增長(zhǎng)；表面點(diǎn)火時(shí)，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)普遍增大。

2機(jī)械噪聲

發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械噪聲是指發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于內(nèi)部各零件之間的間隙引起撞擊及內(nèi)部作周期性變化的作用力在零部件上產(chǎn)生的彈性變形所導(dǎo)致的表面振動(dòng)而引起的噪聲。機(jī)械噪聲的分類見(jiàn)下表。

機(jī)械噪聲的分類表

活塞對(duì)氣缸壁的敲擊，通常是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大機(jī)械噪聲源。由于活塞與氣缸壁之間有間隙存在，而作用在活塞上的氣體壓力、慣性力和摩擦力的方向周期性變化，使活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與氣缸壁的接觸從一個(gè)側(cè)面到另一個(gè)側(cè)面也相應(yīng)地發(fā)生周期性地變化，從而形成活塞對(duì)氣缸壁的強(qiáng)烈沖擊，特別在冷起動(dòng)時(shí)，由于活塞與缸壁之間的間隙較大，噪聲尤為明顯。這種沖擊振動(dòng)一方面從氣缸壁傳給曲軸箱，另一方面經(jīng)連桿、曲軸、再?gòu)钠л喌忍巶鞑コ鋈ァ?/p>

活塞的敲擊聲主要取決于氣缸的最大爆發(fā)壓力和活塞與缸壁之間的間隙，所以這種噪聲既與燃燒有關(guān)，又與發(fā)動(dòng)機(jī)的具體結(jié)構(gòu)有關(guān)。在使用過(guò)程中，活塞與缸壁的間隙、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷以及氣缸的潤(rùn)滑條件是主要的影響因素。

活塞敲擊聲隨轉(zhuǎn)速的增高而增大。當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，撞擊能量E與缸壁間隙C成比例增長(zhǎng)，其關(guān)系為E=KC^1.3

式中：K為常數(shù)。

故發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加噪聲加大。最大爆發(fā)壓力大，敲擊也因之增大，噪聲也增大，一般柴油機(jī)噪聲高于汽油機(jī)。

如果活塞與缸壁之間有足夠的潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油有阻尼和吸聲作用，可以降低活塞敲擊噪聲。

影響氣門開(kāi)、關(guān)噪聲的主要因素是氣門的運(yùn)動(dòng)速度，見(jiàn)下圖，可知，氣門噪聲與氣門運(yùn)動(dòng)速度成正比。特別是在高速時(shí)產(chǎn)生的氣門不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，主要是由于慣性力過(guò)大，以致超出了氣門彈簧的彈力而引起的。因此，控制慣性力所激發(fā)的振動(dòng)，如合理設(shè)計(jì)凸輪線形，提高配氣機(jī)構(gòu)的剛度，減輕配氣機(jī)構(gòu)零件的質(zhì)量等，可以減小配氣機(jī)構(gòu)間隙，減小氣門尾部的撞擊聲；采用液壓挺桿可降低氣門開(kāi)、關(guān)噪聲。

正時(shí)齒輪噪聲的形成主要是在交變載荷下齒輪剛度周期性變化、齒輪制造誤差和表面粗糙度以及曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的轉(zhuǎn)速變化和因驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)、噴油泵等引起載荷的周期性變化。由于這些原因而使齒輪振動(dòng)產(chǎn)生噪聲，同時(shí)通過(guò)軸、軸承以及氣缸體傳到齒輪蓋，使殼體激發(fā)出噪聲。因此，影響齒輪噪聲的因素包括齒輪本身的設(shè)計(jì)與加工以及齒輪室的結(jié)構(gòu)因素。

噴油系統(tǒng)是柴油機(jī)的噪聲源之一。噴油系統(tǒng)噪聲主要由噴油泵、噴油器和高壓油管系統(tǒng)的振動(dòng)引起。其中可分為流體性的噪聲和機(jī)械性的噪聲。流體性的噪聲包括油泵壓力脈動(dòng)激發(fā)的噪聲、空穴現(xiàn)象激發(fā)的噪聲和噴油系統(tǒng)管道的共振聲。機(jī)械噪聲主要是噴油泵凸輪和滾動(dòng)輪體之間的周期性沖擊和摩擦聲。此外，凸輪軸、軸承的振動(dòng)、調(diào)速機(jī)構(gòu)等也會(huì)產(chǎn)生噪聲。噴油系統(tǒng)噪聲隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷提高，其噪聲也相應(yīng)增大，同時(shí)這些噪聲的主要頻率產(chǎn)生在人耳敏感的幾千赫茲的高頻區(qū)域，因此，它也是不可忽視的噪聲源。

發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)剛度對(duì)機(jī)械噪聲也有影響。通過(guò)合理設(shè)計(jì)提高結(jié)構(gòu)剛度，使其產(chǎn)生的振動(dòng)頻率與噪聲最大頻率不一致，避免產(chǎn)生共振，如在氣缸體側(cè)壁合理加肋，可提高其固有頻率，能使噪聲下降2～3dB（A）。

3進(jìn)、排氣噪聲

發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣噪聲包括：進(jìn)、排氣管中流動(dòng)氣流的壓力脈動(dòng)所產(chǎn)生的低、中頻噪聲；氣流以高速流過(guò)氣門的進(jìn)氣截面時(shí)