机械工程测试技术 第2版 教学课件 ppt 作者 陈花玲 主编 2机械测试信号分析.pptx
问题1:对于给定的信号放大器，放大不同的振动信号是否具有同样的误差?
问题2:某车床车削工件发现精度不合格，如何分析其原因?
机械测试信号分析
第二章
本章内容
2.1信号的表示与分类
2.2时域分析
2.3频谱分析
2.4时频分析
2.5机械信号的检验与预处理重点：掌握频谱特性；
2.1信号的表示与分类
2.1.1信号的表示
机械测试量
√振动/冲击、噪声
√转速、温度、流量、压力、力、位移√...
机械量→机械信号
特征：动态信号
被测信号幅度随时间变化——x(t)
3.2[
1.6
你能从上述曲线图中得到什么信息?
0.5
time(sec)
Amplitude
-3.2L
0
-1.6
0.1
0.2
0.3
0.4
0.6
0.7
信号描述(表示):在不同变量域对信号进行描述。
口时域描述：描述信号幅值随时间的变化
□频域描述：描述信号幅值及相位随频率的变化
口时频域描述：描述信号随时间和频率的变化
时域描述
频域描述
2.1.1信号的表示
■机械量(位移、速度、力、温度、流量)
电学量(电压、电流等)
声学量(声压、声强)
■光学量(光通量、光强)
2.1.2信号的分类
(1)按所传递信息的物理属性分类
3434垂水直平瓦瓦振振
垂直
垂直瓦振
Do00000C
34轴向瓦振
垂直瓦振
汽境机
励虚机
途
金
金
前
簿
发5
发电机
发
14
(2)按时间函数取值分类
连续信号：在所有时间点上有定义
离散信号：在若干时间点上有定义
(3)按信号随时间的变化特点分类
√确定性信号：可以用明确数学关系式描述的信号√非确定性信号：不能用数学关系式描述的信号
2.1.2信号的分类
平稳随机信号
简单周期信号
准周期信号
周期信号
确定性信号——周期信号：
经过一定时间可以重复出现：x(t)=x(t+nT)
单频简谐信号
正弦、余弦
多频简谐信号叠加
周期方波、三角波等
旋转式机械、往复式机械的状态信号多属于周期信号
2.1.2信号的分类
周期性方波
某钢厂减速机振动测点布置图
360RPM
3
测点3振动信号波形
1
121
In
复杂周期信号
2.1.2信号的分类
2
Out
确定性信号——非周期信号：
再也不会重复出现的信号、频谱一般是连续谱，无限多个频率
无限接近的信号合成
x(t)=sin(t)+sin(√2.t)
非周期信号准周期信号
x(t)=e-BAsin(2πf.t)
√准周期信号：由多个周期信号合成，但各信号频率不成公倍数
变工况/频率时的旋转式机械、往复式机械的状态信号
√瞬态信号：持续时间有限
冲击响应、激振
2.1.2信号的分类
准周期信号的频谱?
瞬态信号
(a)(b)(c)
瞬变非周期信号
(a)锤子敲击力(b)承载缆绳断裂时的应力(c)热电偶播入炉中时的温度变化F=sinou(0it)σ=a(01r)T=T,-(T,-T₄)e-(0:0)
瞬态信号实例：各种波形(矩形、三角形、梯形)的单
个脉冲信号、指数衰减信号等
环境噪声、测试仪器噪声、材料表面形貌等
√平稳随机信号：统计特性参数不随时间变化√非平稳随机信号：统计特性参数随时间变化测试信号总是受到噪声污染
非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不可预知，所
描述物理现象是一种随机过程。
2.1.2信号的分类
时域分析
·频域分析
*根据不同需要
*根据信号特征
*从不同角度去认识同一事物
·时频域分析
*不同域分析不改变信号本质
*不同域描述可以互相转换
2.2信号的时域分析
对测试信号进行分析有不同的分析方法
究竟选用什么方法来分析信号?
2.2信号的时域分析
时域分析：反映信号的幅值随时间的变化特征：自变量是时间。
信号的时域分析就是求取信号在时域中的特征参数：
峰值、均值、方差、均方值、相关函数
2.2.1时域信号特征参数
1)峰值和峰峰值
测试中要求：
(1)峰峰值不能超过测试系统允许输入的上、
下限——安全
(2)信号大小在测试系统线性范围内——精度
峰值
峰峰值
基频f。X₁
倍频2f。X₂
基本特征
通频振幅Xpp
波峰至波谷之间的距离
例如：
复杂信号x=A*Sin(2nf。t