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1、振动与噪音测试技术现状与展望摘 要:振动与噪音测试技术广泛应用于各行各业，为多个学科领域的交叉研究提供了新的方法和手段。本文就振动与噪音测试技术的现状给予了分析和总结，并提出了关于振动与噪音测试技术的应用实例，展望未来振动与噪音测试技术的发展方向。关键词:振动；噪音；测试技术；现状；展望0 引言在日常生活中，许多振动现象对人类有益或能为人类所利用，如琴弦波动产生的音乐等，但有很多振动往往有害的，如振动使精密仪器无法正常工作，使军事器械无法瞄准目标；大地震使房屋倒塌、桥梁毁坏、公路瘫痪；飞机颤振而坠落等。另外振动产生的噪音日益形成令人厌恶的公害，不仅危及操作人员的身心健康，还影响环境安全和社会稳
2、定。根据生物工程的研究，人体各器官对1Hz20Hz的低频振动特别感到不适，而高频振动同样会使人感到烦躁、厌倦和疲劳。1振动与噪声涉及很多领域，如建筑声学、振动与噪声有源控制、声强度、模态分析、非线性声学与振动、水声、振动与状态监测、故障诊断技术、动力机械振动与噪声、航天航空声学、医疗声学、管道噪声等，这些领域的发展离不开对振动与噪声的测试，所以有必要对振动与噪音测试技术的现状进行研究。21 振动与噪音测试技术的现状1.1 振动测试及其信号的分析方法1）动运动量的测量一般指振动位移、振动速度和振动加速度这三种量，三者之间存在着确定的微分或积分关系。然而在实际测量工作中，由于位移的、速度的或加速度
3、的传感器及其后续仪表、微分或积分电路特性等方面的差别。一般说来，在频率较低时，加速度数值不大，宜测量位移；而频率较高时，加速度度很大，宜测量加速度；在中等频率时，则宜测量速度。振动运动量的测量系统有正弦测量系统、动态应变测量系统、测量及频谱分析系统。1振动系统动态特性参数的测试包括固有频率的测定、阻尼比（或阻尼系数）的测定、动刚度的测定和等效静刚度的测定。2）固有频率的测定，总是近似的撤出共振状态下的结构共振频率，判别共振的方法有振幅法、相位法、时域法。33）阻尼比（或阻尼系数）的测定的方法有自由衰减法、办功率法、福相曲线法。动刚度的测定，测知力幅及位移（或速度、或加速度）的峰值振幅，即可算出
4、位移（或速度、或加速度）动刚度。44）振型的测定，在很多场合，振型是分析判断工作是否正常的依据。通过振型测知结构承受弯曲还是扭转，有助于预见振动的后果。因此，振型是振动系统重要的动态特性。振型测定的方法有李沙育图形法、正交分量法、多点激振法、频闪摄影法、激光全息摄影法。5李沙育图形法反映在图形上长轴方向上有变化，依长轴方向的变化即可确定节点两旁相位的正负。各测点测出的幅值都是峰值，难以确定结构振动时振幅的变化过程，测出的振型是非常不纯的。正交分量法比李沙育图形法精确，介入了个点的相对相位信息，但所激出的各点响应，实际仍是多阶振型在此点响应量的叠加。当模态频率分布较密集时或阻尼较大时，其它阶共振
5、对此点会产生很大影响。多点激振法基于相位共振原理，合理调节多个激振力的分布和大小来补偿结构内部阻尼，从而激出结构的等效无阻尼模态，即固有模态。多点激振法克服了单点激振法测知系统的动态参数存在的许多缺点，例如信噪比不高、能量小时系统不呈现模态振动、能量大时结构局部变形过大、无法测知振型等。6频闪摄影法通过测振仪使一闪光灯的闪光频率与振动仪的振动频率一致，闪光就总是照射到振动体各部在同一时刻的空间位置，这样便可以对其摄影来记录振型。如改变闪光与振动的相位差，即可摄得不同时刻的振动形态。该方法简单、方便、直观，但分辨率不高，只能在较大振幅时采用。7激光全息摄影法，是以激光为光源，将振动系统的振型信息
6、记录在全息干板上，然后根据取得的干涉图像来分析判断振型，测振型的全息方法有时间平均法、频闪法、实时法。15）振动信号的数字分析法，是利用计算机和应用信号分析的方法来加以处理，是近30余年发展起来的先进技术，对振动的研究与试验起了极大的推动作用。振动信号的数字处理的优点有运算方便、运算速度快、分辨能力强以及方便操作、显示、复制、存储、扩展、在处理等。由于信号数字处理系统的发展，促进了振动领域的一些新技术和性科学的诞生与发展，如机械阻抗与导纳，模态分析与参数识别，振动诊断，故障预报等。81.2 噪音的主要测试内容1） 噪音声压测量系统由传声器、放大器、滤波或计权器、记录仪、分析仪、检波器和显示器或
7、表头组成。当振源对邻近空气媒质有扰动时，产生压强波动，即声压信号，通过传声器转换成电压信号，经过放大成为一定功率的电信号。电信号记录后直接用分析仪进行分析，也可以通过具有一定频率响应的计权网络，经过检波获得以分贝定标的声压级。由于声压级依赖于测点离生源的距离以及周围的环境，因此，声压测量结果受许多因素的影响，如测量点位置的选择、测试环境的声学特性、所用的测试仪器及其应用条件。噪声声压测量中传感器与被测噪声源的相对位置对测量结果有显著影响，合理布置噪声声压的测点位置，是获得可靠的噪声声压测量值的关键。声压测量时，周围环境的噪声会影响测量结果，尤其是当环境的本底噪声高于所测噪声10db以上时，必须
8、对测量结果进行修正，去除本底噪声的影响。42) 现代声强测量的方法的基础是互谱关系式。由于质点振速迄今尚无传感器能直接测量，必须通过间接方式得到。两只相同型号的传声器构成的声强探头要求两传声器幅值和相位的频响特性一致。双传声器声强探头具有余弦形的指向性，对于不同的入射角，得出大小不同、有正有负的声强数值，从而可以判断声强的方向。声强测量常出现的误差有有限差分误差、进场误差、测量系统相位的不匹配误差。声强测量主要应用于声功率现场测定、噪声源识别和声场中各种能量传递及能量流的测量。42 振动与噪音测试技术的应用振动与噪声测试技术可用于多个行业领域，为多个行业提供新的可靠研究方法和手段，可进一步深入
9、多个领域交叉的研究，将研究成果运用于实际工程中。在工程结构结构可靠性鉴定中，引入数字信号分析技术，即通过工程结构动态特性的测试，检测损伤造成的结构参数变化，来评估损伤。利用振动的测试数据对砌体结构进行层间刚度和抗压强度分析是较为可靠的。可以将所测得的强度数据与图纸上给出的设计强度数值相比较，知道达到设计指标的程度，从而评价建筑结构施工质量的优劣，还可以较为迅速有效的。发现在哪些相邻层之间发生了较大的层间刚度突变，从而采取有效的加固措施，使地震来临之时，这些层间刚度突变处不致发生较严重的破坏，从而确保结构能较好的发挥整体作用以抵抗地震作用。这一方法也可以推广到符合剪切型振动的其它建筑结构中。9在
10、设备诊断技术上，设备诊断技术离不开振动测试，采用数字信号分析技术，可对机器振动中得故障信息进行测试和分析，预报机器故障与运行趋势，从而保证设备的安全运行，节约维修费用，提高设备利用率，可取得巨大的经济效益。10某雷达在批生产调试过程中,有一部雷达出现了举升臂振动异常的故障,通过对故障雷达进行振动测试和分析,并与同批次中无故障雷达的振动测试数据进行对比分析,确定传动机构中齿轮啮合不稳定是引起举升臂振动异常故障的原因。调整齿轮啮合状态后,举升臂振动情况恢复正常,故障得以消除。11在风力发电机组检测技术中，振动测试技术是保证机组运行可靠性与寿命的关键技术。依据振动测试的基本理论，在借鉴其它重型设备振
11、动测试技术的基础上，根据机组性能要求和机组认证检测规范，针对风力发电机组设计了相应的测试方案；应用该测试方案在现场对测试机组进行实时检测，获得大量实测数据；根据测试数据，应用振动测试分析技术，分析了传动系的关键零部件齿轮箱和发电机的运行机理、故障模型、零部件的特征频率。结果表明，上述检测方案的设计、现场的数据实测以及相应的分析等风电机组振动测试技术，对于解决工程实际中状态监测与故障诊断问题，对于新机组的开发提供了有效的技术支持与保障。12电化学噪声指的是电化学系统中因电极界面反应而引起的电极电位和电流的波动。电化学噪声最佳取样频率取决于产生噪声的过程和所采用的分析方法。13电化学电化学噪声测量
12、技术是指在最佳取样频率下尽可能的获得所需的全部信息，用于对金属腐蚀的监护和研究。电化学噪声测量技术作为腐蚀电化学研究的前沿,已经引起越来越多研究者的兴趣,对航空铝合金、锰钢、黄铜等材料孔蚀、缝隙腐蚀过程中的电化学噪声特征的研究. 14油水井噪声测试技术,是近年来发展并广泛应，用的工程测井技术。该技术利用井中流体流动所产生的自然声场,通过现代声音传感监测技术,获取自然声场信息。通过对这种信息的分析,达到检测套管外流体窜槽位置、流体相类型、管内流量或射孔层位流量以及注水井吸水剖面等目的。15舰船噪声测试是评价和改善舰船隐身性能的重要手段。本文描述了国外舰船噪声测试技术的主要测试方式活动式和固定式，
13、典型测试系统单水听器、矢量水听器、直线阵和体积阵测试系统。国外完善的舰船噪声测试体系和分析方法，对我国舰船噪声测试具有非常有益的借鉴作用。16目前，只有美国在实际的舰船噪声测试过程中使用了体积阵测试系。173 振动及噪音测试技术的展望1）振动测试的数字分析法具有很多不可比拟的优点，所以继续发展测试系统的智能化，使之不再出现某些可信度低的数据，不再造成资源的浪费。与之相应的是，必须加大分析软件技术的开发。为了提高测试过程的自动化，除了要有高水平的硬件技术(这方面已日趋成熟)之外，一定要有高水平的软件技术与之配合。182）在传感器技术的发展方面，我们应当尽力跳出传统的框框，在新原理的利用，新工艺的
14、采用等方面另辟新路，以求在提高质量、降低成本、减小体积重量方面有所突破。193）借鉴国外测试技术的先进理念，充分展开对声、光、磁、电等种物理、化学现象和效应的研究，进行交叉多个科学领域的横向深入研究，以便发展更先进的测试技术。204 参考文献1 张思.振动测试与分析技术M.北京：清华大学出版社，1992：122.2 朴甲哲.第十一届国际振动与噪声学术会议C.国际学术动态，2005，6：45.3 赵玫，周海亭.机械振动与噪声学M.北京：科学出版社，2004:86170.4 王孚懋，任勇生.机械振动与噪声分析基础M.北京：国防工业出版社，2006:226244.5 Merovitch L.Elem
15、ents of Vibration AnslysisM.Mc Graw-Hill,1975.6 Norton M P.Fundamentals of Noise and Vibration Anslysis for EngineersM.Cambridge University Press,1989.7 Thomson W T.Theory of Vibration Applications(5e).Prentice-Hall,1998.8 Sun Qinghong.A study of the Isolation New Technique of Impact VibrationJ.Jour
16、nal of Mechanical Engineering.No.1,1991.9 仲伟秋.振动测试技术在结构鉴定中的应用研究D.大连：大连理工大学，2000:1539.10 黄作忠.设备诊断中的振动测试技术J.本钢技术，2000,3:611.11 王晓红.振动测试技术在雷达故障检测中的应用J.电子机械工程，2009,25（1）:1719.12 时轶.风力发电组振动测试技术研究D.新疆：新疆农业大学，2007:1831.13 Robert Cottis , Stephen Turgoose . Electrochemical Impedance and NoiseM.Houston:NACE
17、Interna-tional.1999.14 宜爱国.电化学噪声测试技术J.武汉工业学院学报，2003,25(2):2025.15 金永春，汪芸，宋丽.注水井存储式噪声测试技术研究J.石油钻采工艺，2001,23:6871.16 邱卫海，刘文帅，王秀波.国外舰船噪声测试技术J.舰船科学技术，2011，33（4）:147150.17 DENOLFO P，et alSouth toto acoustic measurement facility( STAFAC) in-waterSystems installation AUTEC andros island,bahamasZ.IEEE,2008.
18、18 刘家鹤.我国测试技术现状及前景展望J.振动测试技术，1985:4250.19 Noboru Yamazoe. Toward innovations of gas sensor technology. Sensors and Actuators B 108 (2005 ):214.20 R. Singha, A. Selamet, B.C. Nakra. Report on the Proceedings of the 2001IndiaUSA Symposiumon Emerging Trends in Vibration and Noise Engineering. Journal o
19、f Sound and Vibration 262 (2003):383389.The Situation and Expectation Of Vibration and Noise Test TechnologySu Yeping(School of Hydraulic Science and Engineering，Yangzhou University,Yangzhou City,Jiangsu Province,China)Abstract:The vibration andnoisetesting technologywidelyused in various more indus
20、triesforcross-disciplinaryfield ofstudy providesnew waysand means.In this paper,the vibration andnoise tests situation giventhe status oftechnicalanalysis and summary,and made anoiseonvibrationtesting techniquesandapplication examples, expectingvibrationand noisetesting technologydevelopment in future.Keywords: vibration; noise; test technology; situation; expectation
