振動與噪音測試技術(shù)的現(xiàn)狀與展望

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1、揚(yáng)州大學(xué)《實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)》課程論文振動與噪音測試技術(shù)現(xiàn)狀與展望摘要:振動與噪音測試技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，為多個學(xué)科領(lǐng)域的交叉研究提供了新的方法和手段。本文就振動與噪音測試技術(shù)的現(xiàn)狀給予了分析和總結(jié)，并提出了關(guān)于振動與噪音測試技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，展望未來振動與噪音測試技術(shù)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:振動；噪音；測試技術(shù)；現(xiàn)狀；展望0引言在日常生活中，許多振動現(xiàn)象對人類有益或能為人類所利用，如琴弦波動產(chǎn)生的音樂等，但有很多振動往往有害的，如振動使精密儀器無法正常工作，使軍事器械無法瞄準(zhǔn)目標(biāo)；大地震使房屋倒塌、橋梁毀壞、公路癱

2、瘓；飛機(jī)顫振而墜落等。另外振動產(chǎn)生的噪音日益形成令人厭惡的公害，不僅危及操作人員的身心健康，還影響環(huán)境安全和社會穩(wěn)定。根據(jù)生物工程的研究，人體各器官對1Hz～20Hz的低頻振動特別感到不適，而高頻振動同樣會使人感到煩躁、厭倦和疲勞。[1]振動與噪聲涉及很多領(lǐng)域，如建筑聲學(xué)、振動與噪聲有源控制、聲強(qiáng)度、模態(tài)分析、非線性聲學(xué)與振動、水聲、振動與狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷技術(shù)、動力機(jī)械振動與噪聲、航天航空聲學(xué)、醫(yī)療聲學(xué)、管道噪聲等，這些領(lǐng)域的發(fā)展離不開對振動與噪聲的測試，所以有必要對振動與噪音測試技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行研究。[2]

3、1振動與噪音測試技術(shù)的現(xiàn)狀1.1振動測試及其信號的分析方法1）動運(yùn)動量的測量一般指振動位移、振動速度和振動加速度這三種量，三者之間存在著確定的微分或積分關(guān)系。然而在實(shí)際測量工作中，由于位移的、速度的或加速度的傳感器及其后續(xù)儀表、微分或積分電路特性等方面的差別。一般說來，在頻率較低時(shí)，加速度數(shù)值不大，宜測量位移；而頻率較高時(shí)，加速度度很大，宜測量加速度；在中等頻率時(shí)，則宜測量速度。振動運(yùn)動量的測量系統(tǒng)有正弦測量系統(tǒng)、動態(tài)應(yīng)變測量系統(tǒng)、測量及頻譜分析系統(tǒng)。[1]振動系統(tǒng)動態(tài)特性參數(shù)的測試包括固有頻率的測定、阻尼比

4、（或阻尼系數(shù)）的測定、動剛度的測定和等效靜剛度的測定。2）固有頻率的測定，總是近似的撤出共振狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)共振頻率，判別共振的方法有振幅法、相位法、時(shí)域法。[3]3）阻尼比（或阻尼系數(shù)）的測定的方法有自由衰減法、辦功率法、福相曲線法。動剛度的測定，測知力幅及位移（或速度、或加速度）的峰值振幅，即可算出位移（或速度、或加速度）動剛度。[4]4）振型的測定，在很多場合，振型是分析判斷工作是否正常的依據(jù)。通過振型測知結(jié)構(gòu)承受彎曲還是扭轉(zhuǎn)，有助于預(yù)見振動的后果。因此，振型是振動系統(tǒng)重要的動態(tài)特性。振型測定的方法有李沙育

5、圖形法、正交分量法、多點(diǎn)激振法、頻閃攝影法、激光全息攝影法。[5]李沙育圖形法反映在圖形上長軸方向上有變化，依長軸方向的變化即可確定節(jié)點(diǎn)兩旁相位的正負(fù)。各測點(diǎn)測出的幅值都是峰值，難以確定結(jié)構(gòu)振動時(shí)振幅的變化過程，測出的振型是非常不純的。揚(yáng)州大學(xué)《實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)》課程論文正交分量法比李沙育圖形法精確，介入了個點(diǎn)的相對相位信息，但所激出的各點(diǎn)響應(yīng)，實(shí)際仍是多階振型在此點(diǎn)響應(yīng)量的疊加。當(dāng)模態(tài)頻率分布較密集時(shí)或阻尼較大時(shí)，其它階共振對此點(diǎn)會產(chǎn)生很大影響。多點(diǎn)激振法基于相位共振原理，合理調(diào)節(jié)多個激振力的分布和大小來補(bǔ)償結(jié)

6、構(gòu)內(nèi)部阻尼，從而激出結(jié)構(gòu)的等效無阻尼模態(tài)，即固有模態(tài)。多點(diǎn)激振法克服了單點(diǎn)激振法測知系統(tǒng)的動態(tài)參數(shù)存在的許多缺點(diǎn)，例如信噪比不高、能量小時(shí)系統(tǒng)不呈現(xiàn)模態(tài)振動、能量大時(shí)結(jié)構(gòu)局部變形過大、無法測知振型等。[6]頻閃攝影法通過測振儀使一閃光燈的閃光頻率與振動儀的振動頻率一致，閃光就總是照射到振動體各部在同一時(shí)刻的空間位置，這樣便可以對其攝影來記錄振型。如改變閃光與振動的相位差，即可攝得不同時(shí)刻的振動形態(tài)。該方法簡單、方便、直觀，但分辨率不高，只能在較大振幅時(shí)采用。[7]激光全息攝影法，是以激光為光源，將振動系統(tǒng)的振

7、型信息記錄在全息干板上，然后根據(jù)取得的干涉圖像來分析判斷振型，測振型的全息方法有時(shí)間平均法、頻閃法、實(shí)時(shí)法。[1]5）振動信號的數(shù)字分析法，是利用計(jì)算機(jī)和應(yīng)用信號分析的方法來加以處理，是近30余年發(fā)展起來的先進(jìn)技術(shù)，對振動的研究與試驗(yàn)起了極大的推動作用。振動信號的數(shù)字處理的優(yōu)點(diǎn)有運(yùn)算方便、運(yùn)算速度快、分辨能力強(qiáng)以及方便操作、顯示、復(fù)制、存儲、擴(kuò)展、在處理等。由于信號數(shù)字處理系統(tǒng)的發(fā)展，促進(jìn)了振動領(lǐng)域的一些新技術(shù)和性科學(xué)的誕生與發(fā)展，如機(jī)械阻抗與導(dǎo)納，模態(tài)分析與參數(shù)識別，振動診斷，故障預(yù)報(bào)等。[8]1.2噪音的

8、主要測試內(nèi)容1）噪音聲壓測量系統(tǒng)由傳聲器、放大器、濾波或計(jì)權(quán)器、記錄儀、分析儀、檢波器和顯示器或表頭組成。當(dāng)振源對鄰近空氣媒質(zhì)有擾動時(shí)，產(chǎn)生壓強(qiáng)波動，即聲壓信號，通過傳聲器轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)過放大成為一定功率的電信號。電信號記錄后直接用分析儀進(jìn)行分析，也可以通過具有一定頻率響應(yīng)的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過檢波獲得以分貝定標(biāo)的聲壓級。由于聲壓級依賴于測點(diǎn)離生源的距離以及周圍的環(huán)境，因此，聲壓測量結(jié)果受許多因素的影