振動測試
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結構健康監測—振動測試
振動測試的概念
振動試驗是指評定產品在預期的使用環境中抗振能力而對受振動的實物或模型進行的試驗。根據施加的振動載荷的類型把振動試驗分為正弦振動試驗和隨機振動試驗兩種。正弦振動試驗包括定額振動試驗和掃描正弦振動試驗。掃描振動試驗要求振動頻率按一定規律變化，如線性變化或指數規律變化。振動試驗設備分為加載設備和控制設備兩部分。加載設備有機械式振動臺、電磁式振動臺和電液式振動臺。電磁式振動臺是目前使用最廣泛的一種加載設備。振動控制試驗用來產生振動信號和控制振動量級的大小。振動控制設備應具備正弦振動控制功能和隨機振動控制功能。振動試驗主要是環境模擬，試驗參數為頻率范圍、振動幅值和試驗持續時間。振動對產品的影響有：結構損壞，如結構變形、產品裂紋或斷裂；產品功能失效或性能超差，如接觸不良、繼電器誤動作等，這種破壞不屬于永久性破壞，因為一旦振動減小或停止，工作就能恢復正常；工藝性破壞，如螺釘或連接件松動、脫焊。從振動試驗技術發展趨勢看，將采用多點控制技術、多臺聯合激動技術。圖為飛機振動試驗情況。
振動試驗的簡介
振動試驗是仿真產品在運輸(Transportation)、安裝(Installation)及使用(Use)環境中所遭遇到的各種振動環境影響，本試驗是模擬產品在運輸、安裝及使用環境下所遭遇到的各種振動環境影響，用來確定產品是否能承受各種環境振動的能力。振動試驗是評定元器件、零部件及整機在預期的運輸及使用環境中的抵抗能力.
一通檢測認為最常使用振動方式可分為正弦振動及隨機振動兩種。正弦振動是實驗室中經常采用的試驗方法，以模擬旋轉、脈動、震蕩（在船舶、飛機、車輛、空間飛行器上所出現的）所產生的振動以及產品結構共振頻率分析和共振點駐留驗證為主，其又分為掃頻振動和定頻振動兩種，其嚴苛程度取決于頻率范圍、振幅值、試驗持續時間。隨機振動則以模擬產品整體性結構耐震強度評估以及在包裝狀態下的運送環境，其嚴苛程度取決于頻率范圍、GRMS、試驗持續時間和軸向。
物體或質點相對于平衡位置所作的往復運動叫振動。振動又分為正弦振動、隨機振動、復合振動、掃描振動、定頻振動。描述振動的主要參數有：振幅、速度、加速度。單頻正弦振動頻率為f時，振幅單峰值為D，則其速度單峰值為 ，加速度單峰值為。
振動試驗標準：
GJB 150.25-86
GB-T 4857.23-2003
GBT4857.10-2005
WJ231-77
目前可以進行該試驗的試驗室有北京華航無線電測量研究所環境實驗中心、一通檢測實驗室、測量控制設備及系統實驗室、環境可靠性與電磁兼容試驗中心、蘇州電器科學研究所。
在現場或實驗室對振動系統的實物或模型進行的試驗。振動系統是受振動源激勵的質量彈性系統，如機器、結構或其零部件、生物體等。振動試驗是從航空航天部門發展起來的， 現在已被推廣到動力機械、 交通運輸、建筑等各個工業部門及環境保護、勞動保護方面，其應用日益廣泛。振動試驗包括響應測量、動態特性參量測定、載荷識別以及振動環境試驗等內容。
響應測量
主要是振級的測量。為了檢驗機器、結構或其零部件的運行品質、安全可靠性以及確定環境振動條件，必須在各種實際工況下，對振動系統的各個選定點和選定方向進行振動量級的測定，并記錄振動量值同時間變化的關系（稱為時間歷程）。對周期振動，主要測定振級（位移、速度、加速度或應變的幅值或有效值）和振動周期；對瞬態振動和沖擊，主要測定位移或加速度的最大峰值和響應持續時間;對平穩隨機振動,主要測定力和響應的時間歷程的均值和方差等；對非平穩隨機振動，可把時間劃分為許多小段，測定各小段內時間歷程的均值和方差，找出它們同時間的關系，并以此作為振級的度量。
許多機器的振動速度在很寬頻率范圍內幾乎為常數，所以可用在機器上選定點測得的振動速度的最大有效值作為機器振動強烈程度（稱為振動烈度）的指標。
參量測定
為了設計和試制新機器或在改造舊機器時解決減振問題，以及為了提高振動機械的效率，必須了解系統的動態特性參量。動態特性參量很多，對于線性系統，最常用的為模態參量，包括各階固有頻率、振型、模態質量或模態剛度、模態阻尼比。模態參量可以換算出物理坐標（即幾何坐標）中的力學參量，包括集中質量、剛度和阻尼矩陣。
測定方法
在工程設計中，有時只需知道低階（如一、二階）固有頻率、振型以及阻尼系數，可用簡易方法測定這些參量：
①固有頻率測定 用敲擊或突然卸載使系統產生自由振動,記錄其衰減波形并與儀器中的時標信號比較,或將信號發生器產生的固定頻率正弦波和衰減波形輸入射線示波器，由示波器顯示的利薩如圖形求得一、二階固有頻率。如果有激振器或振動臺，則可對系統進行步進頻率激振或低速掃頻激振以尋找共振頻率，在小阻尼時共振頻率近似等于固有頻率。
②振型測定 手持木質或鋁質探針接觸被測系統各點，由撞擊聲音（或憑手感）測定所有不振動點的位置，即節線位置。對水平放置的平板型系統，可在平板上撒上砂粒，振動時砂粒將聚集到節線上，由節線分布情況即可大致判斷振型。
③阻尼測定 可采用衰減振動法、共振法和相位法。衰減振動法是用記錄儀記錄自由振動的衰減波形，由相鄰同向的兩次或數次的振幅的衰減率算出阻尼值；共振法是由共振時振幅和共振區頻率帶寬算出阻尼值；相位法是由共振區相位隨頻率變化關系算出阻尼值。
（1）某地鐵道床隔振結構及隧道結構振動測試
該項目主要是了解地鐵運行過程中道床隔振結構的隔振效果的測試，了解過車時產生的振動對隧道結構產生的影響，下圖是我公司技術人員在晚上地鐵停運后現場測試和安裝傳感器的一些照片。
