振动偶数题.docx
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振动偶数题
一、填空题
2、写出质量——弹簧系统中，无阻尼单自由度系统的自由振动运动方程式
。
4、在无阻尼强迫振动的系统中，位移响应和激振力之间相位差：
ω＜ωn时，相同；ω＞ωn时，180°。
6、用示波器测得振动信号为2V峰峰值，其有效值为0.707V，峰值为1V。
8、速度的单位符号m/s，单位名称米每秒。
10、利用激光干涉法（麦克尔逊干涉仪）的直接记数法测量振幅，假若要求测量准确度为1%，则测量的最小振幅为8μm。
12、振动表检定时，当振动台的激振频率固定，改变振幅时可得出传感器的幅值线性度；当固定振幅，改变频率时可得出传感的幅频响应。
14、制成的磁电式速度传感器的固有频率是一个定值，其数值与活动系统的质量和弹簧刚度有关。
16、反映波形别的波形因数（Ff）是有效值与平均值之比。
18、所谓线性振动传感器系在一定频率范围内没有失真，就是指该范围内传感器没有频率失真和相位畸变。
20、工业用振动测量仪的振动量值测量不确定度为5%~10%。
22、压电加速度计的结构设计型式比较多，一般是按压缩型、剪切型和弯曲型三种类型来设计。
24、系统作受迫振动时，当激振力频率与系统的固有频率相同时，系统会产生共振现象。
26、利用伺服原理进行测量的加速度计叫伺服式加速度计。
28、写出1990年以后，国家技术监督局已经颁布的振动计量专业的检定规程的名称压电加速度计、标准压电加速度计、振动位移传感器检定规程。
30、汽轮机振动表一般是由振动传感器、振动放大器和显示器三部分组成。
32、汽轮机振动表的整机检定项目分：
一般性检查、示值线性度检定和幅频响应检定。
34、振动表的允许基本误差可以用相对误差和示值引用误差两种误差表示。
36、不合格的振动表可进行修复，经修理达不到原有的准确度等级时，可允许降级使用。
38、振动表分单元检定后，各单元在某校准点上修正值的代数和，应小于振动表的允许基本误差。
40、理想的标准振动台能在一定的频率范围内产生简谐振动。
42、校准压电加速度计使用的振动标准装置其参考灵敏度校准误差不大于±2%，而校准标准压电加速度计使用的激光振动标准装置其160Hz参考灵敏度校准误差小于±0.5%。
44、测试电动式振动台台面的漏磁通密度的仪器名称为特斯拉计。
46、比较法中频标准振动台电源电压的变化应不大于±5%。
48、国际上新规定的失真度计算公式为
。
50、声级计使用中为保证测试数据可靠，规程要求测量前、后校准的读数相差不能超过2dB。
52、标准振动传感器的振动量值测量不确定度为0.5%~1%。
54、生产厂应给出标准压电加速度计的环境性能指标，如温度响应、基座应变灵敏度、声灵敏度、磁灵敏度，瞬变温度灵敏度。
56、标准压电加速度计和压电加速度计灵敏度的年稳定度分别应≤1%和≤2%。
58、振动位移传感器静态校准时的零值误差小于1%，温漂0.1%/℃示值稳定度0.5%。
60、标准加速度计和压电加速度计最大允许横向灵敏度比分别≤2%和≤3%，5%，10%。
62、带振动位移传感器的测振仪是利用电阻、电感、电容量的变化把机械位移转变为电压或电流的变化量。
64、加速度计的幅频率响应及谐振频率可选用逐点测定或连续扫描法来确定。
66、标准重力加速度的数值为9.80665m/s2。
68、速度传感器输出信号接入示波器Y端时，当其底座受到瞬间冲击时，如果信号波形先正后负，则示波器的Y端接的是正极。
70、一支压电加速度计的电压灵敏度为98.1mV/g，现改用法定计量单位表示应为10mV/（m·s－2）。
72、配速度传感器的振动表，测量电路中配有积分级电路，是为消除转速或频率对振幅示值的影响。
74、测量电荷放大器的电荷灵敏度时，要把低通滤波器置于最高频率档，高通滤波器置于0.3Hz档。
76、汽机低速盘车时，涡流式传感器的机械的径向跳动是由轴的几何参数不规则而导致的间隙变化。
例如：
轴不园、轴表面腐蚀、轴表面有凹坑、轴上有伤痕和轴弯曲等。
78、电荷放大器的输出电压正比于输入电荷，而电压放大器的输出电压正比于输入电压。
80、0.05kg的传感器安装在50kg质量的振动物体上，若安装前物体的谐振频率为10Hz，装上传感器后，新的谐振频率为（要求保留三位小数）9.995Hz。
82、电厂用进口的磁电式速度传感器灵敏度为500mV/（in·s-1）峰值，改用SI单位制应为197mV/（cm·s-1）峰值。
84、用比较法校准加速度计，在振动台振级为9.8m/s2时，用同一块数字电压表测出被校加速度计输出的mV与标准加速度计的输出mV值相同，那么此时被校电荷放大器的归一化旋钮示值，即是被测加速度计的电荷灵敏度。
86、已知压电加速度计的灵敏度为1.27pC/（m·s-2）电荷放大器的衰减档置于1mV/（m·s-2），当振动台的振级为10m/s2，求归一化旋钮置于不同位置时，电荷放大器应输出多大。
归一化旋钮置于
输出有效值（mV）
1.27
7.07
1.00
8.98
88、用示波器测频率，测得第一个峰值与第三个峰值之间距离为4.6cm，如果时标调整在20ms/cm，则振动信号的周期为46ms，频率为21.7Hz。
90、一台激光振动标准装置，经过仔细调整激光干涉测振仪和光电倍增管的电压，使光电信号达8V，而噪声电压为80mV时，则光电信号噪声比为
。
二、选择题
2、标准振动装置的启动程序的最后一步操作是A。
A、开启功率放大器的输出B、开启装置的动力电源C、开启信号发生器的输出
4、A传感器的工作频率范围是在谐振频率以上。
A、磁电式速度B、压电式C、涡流式
6、求相当于－3dB的振幅
比值为B。
A、1.414B、0.708C、0.637
8、一种积分器型运算放大器，当开环增益足够大，输入正弦电压
，则输出电压为B。
A、Vout=RC
B、Vout=
C、Vout=
10、振动表在同一工作条件下，在量程范围内，对同一方向和大小的振动值进行多次测量，则输入/输出特性的一致程度称为B。
A、稳定性B、重复性C、复现性
12、速度传感器所能指示的被测振动信号的最小增量称为B。
A、灵敏度B、分辩力C、线性度
14、速度传感器在100μm峰峰值时输出280mV有效值，换算成CmV峰峰值。
A、396B、560C、792
16、电厂旋转机械振幅的法定计量单位名称是C。
A、丝米B、丝C、微米
18、加速度计的阻尼比为
=0.7时，它的相位特性是接近于C。
A、0°B、180°C、线性的
20、规程规定标准压电加速度计的频率响应偏差的测定方法，可采用C、B。
A、冲击法B、连续扫描法C、逐点测定法
22、简谐振动时，速度幅值与位移幅值之比等于B，加速度幅值与位移幅值之比为C。
A、
B、ωC、ω2
24、用B可将一个复杂的周期振动波形分解成许多不同频率的正弦曲线之和。
A、统计分析法B、傅立叶级数法C、傅立叶积分法
26、从机组上测得一种平坦的速度频谱，则相应的位移幅值随频率增加而C。
A、增加B、恒定C、减小
28、振动台横向振动分量是25%，用一个横向灵敏度为3%的压电加速度计来测振，则横向振动给测量结果造成的误差为B。
A、7.5%B、0.75%C、0.075%
30、在检定标准振动台台面波形失真度指标时，按规程规定应选用C指标。
A、位移失真B、速度失真C、加速度失真
32、检定标准加速度计时，用B连接方法是正确的。
A、手持B、钢螺栓C、磁铁
34、加速度计的使用上限频率受所用固定加速度计的方法影响，现采用永久磁铁固定加速度计，此方法仅在A时采用。
A、低频B、中频C、高频
36、测试标准振动台的最大横向加速度幅值时，应用C。
A、示波器B、频率计C、三向加速度计
38、检定测振仪时，在测振系统的显示器接线端应保持C，以防止测振系统中引入噪声干扰。
A、三点接地B、二点接地C、一点接地
40、数字振动表显示124.5μm，依据数值修约的原则，只保留整数，则检定证书上应填写B。
A、125B、124C、124.5
42、压电加速度计在－100℃到250℃范围内的典型特性是：
在正温度时电压灵敏度随温度上升而呈A趋势。
A、下降B、增加C、恒定
44、测试加速度计绝缘电阻，应用CV的高阻表。
A、1000B、500C、100
46、检定二级和三级电荷放大器时，其环境温度应为C。
A、（20±5）℃B、（20±2）℃C、（10～35）℃
48、校验涡流式传感器时，与传感器所对应的被测金属材料是C。
A、铜B、铝C、42CrMo4
50、将相对式和绝对式速度传感器安装在振动台上，二者信号接入相位计，在一定的振动速度下缓慢地变化台体的激振频率，当相位计读数为C的时候，激振频率等于绝对式速度传感器的固有频率。
A、0°B、180°C、90°
52、激光技术被应用在振幅测量中，使用激光干涉法时，振动表校准的准确度能达到B以上。
A、2%B、1%C、0.5%
54、电荷放大器的接地线，C是正确的。
A、接地端子浮空B、接地线接入交流220V的中线上C、接地线接入实验室的地线上
56、比较法中频标准振动台的台面加速度信号噪声比应大于AdB。
A、60B、50C、40
58、电厂常用的速度传感器的工作频率范围是AHz。
A、15~1000B、0~20kC、0.3~10k
60、采用压电加速度计的测振系统，其系统低频响应决定于B。
A、放大器相位特性B、放大器输入阻抗C、传感器低频响应
62、测振仪器中的C放大器的放大倍数K，随频率增加而呈下降趋势。
A、线性B、微分C、积分
64、涡流传感器的工作频率范围是CHz。
A、15~1000B、0.3~20000C、0~20000
66、一支压电加速度计的电压灵敏度为7.4mV/（m·s-2），这支加速度计的电容为113pF，
输出用2米的电缆联接，每米电缆的电容为616pF，则此时电荷灵敏度为B
pC/（m·s-2）
A、9953B、9.953C、99.53
68、电荷放大器归一化旋钮置于1.00，衰减档置于－20dB，若在电荷放大器的电压输入端
加上1000mV峰值时，则电荷放大器输出AmV峰值。
A、100B、1000C、10000
70、压电加速度计经阻抗转换器输出0.1V峰值，此时振动台的振级38m/s2，则压电加速度
计的灵敏度为BmV/（m·s-2）。
A、1.84B、2.6C、0.26
72、100Hz时，振动台的输出振级为16μm单振幅，则振动速度为Acm/s。
A、1B、2C、3
74、振动台在50Hz时，输出的振动速度为1cm/s，则台面的双振幅应是Bμm。
A、0.637B、63.7C、637
76、在50Hz振动台上，速度传感器输出200mV峰值，此时台面双振幅为2μm，则传感
器的速度灵敏度AmV/（mm·s-1）。
A、637B、318C、31.8
三、问答与计算题
2、画出压电式传感器的结构简图，并说明其工作原理。
答：
压电式传感器的基本结构如图所示。
在一个壳体内放置两片或多片压电晶体片，在晶体片上又放置一个密度比较大的质量块，如紫铜，通过一个钢度较大的弹簧施加一个初载力（加完后把电荷释放掉）。
当传感器振动，惯性质量块将产生一个交变的力（大小为F=ma）作用于压电晶体片上，从而使晶片产生电荷。
只要振动频率远远小于质量块和整个压电式传感器系统构成的谐振频率，这个力就精确的与被测振动的加速度成正比，由于交变力的作用，晶体片端面上将产生交变电荷，其大小与所作用的力成正比（因质量块一定），所以这个力就正比于振动加速度，即电荷量的多少与加速度成正比。
4、画出涡流式传感器的结构简图，并说明其工作原理。
答：
涡流传感器的结构如图3—3，主要由线圈架端部粘贴的高频线圈、安装用金属壳体及高频电缆组成。
其工作原理是，当被测振动表面靠近高频线圈端面时，便在振动金属表面产生感应电涡流。
此电涡流又产生一个同频率的交变磁场，其磁力线方向与原线圈磁力线方向相反，从而减少了原线圈内的磁通量，也就是减少了原线圈的电感量。
金属板离线圈越近，线圈的电感值减小越多。
电感值变化量再经前置器放大，即可获得电压量的变化。
此电压变化量的大小与振动幅值成正比关系，所以也就知道了振幅大小。
6、简述速度与振动表整机幅频响应特性的校准原理和方法。
（任选比较法或激光干涉法）
答：
（1）比较法
其原理是将被校表的频响性能与标准加速度计的频响性能作比较来确定被校表的频响特性，其方法是采用正弦激振，把标准加速度计和被校表背靠背地刚性地安装在标准台台面中心。
在振动表动态范围内加一个恒定为60μm的双振幅值，在规定频率范围内，调节大于7个频率值的正弦激振，分别读出被校表和标准表的双振幅值，然后计算出速度传感器的频响偏差。
（2）激光干涉法
其原理是测出振源的频率（或周期）和振幅来确定被校表的频响特性。
方法是将被校表固定在标准振动台台面中心，在规定频率范围内，选取7个以上的频率点，使标准振动台在每个频率点均按60μm双振幅振动，并在每个频率点读出被校表的双振幅示值，最后计算出速度传感器的频响偏差。
8、画出检定电荷放大器归一化旋钮误差的连接图，并说明有三个归一化旋钮的校准方法。
答：
校准电荷放大器归一化旋钮误差的连接图如下：
在正确接线情况下，把电荷放大器的归一化旋钮置于1—0—0位置，低通滤波器置于最高频率档，高通滤波器置于0.3Hz档，测试电容选1000pF。
发生器频率调至160Hz，调节电荷放大器的衰减档，使其输出电压约为发生器输出电压的10倍，使电荷放大器输出电压e0约为说明书规定的最大输出电压E0。
依次改变归一化旋钮为规定的28个状态，并测量每个状态时电荷放大器输出电压eoi（各状态放大器正确的输出电压为Eoi）每个状态的归一化误差则按下式计算：
δi=
%（I=1，2，3……，28）在诸δi中选最大值作为电荷放大器的归一化误差δ。
10、画出激光干涉测量振幅原理图，并说明其工作原理。
答：
激光干涉法测量振幅的原理如图所示：
测量系统是一般光系统的迈克尔逊干涉测量系统。
氦一氖激光器产生波长λ=0.6328μm的单色光，经过半透明分光镜，一部分透过它投射到参考镜上，经参考镜反射回来，再经半透明分光镜进入光电倍增管。
另一部分经半透明分光激反射到贴在振动台台面上的测量镜上，再由台面上的测量镜反射回到半透明分光镜上，然后进入光电倍增管。
经过不同路程的两束光，在光电倍增管相互发生干涉，产生明暗相间的干涉条纹，根据光的干涉理论，当光程差每变化
波长时，就产生一条干涉条纹。
因此当振动台振动时，振幅每改变
波长时，条纹就移动一条。
移动的干涉条纹由光电倍增管转换成电脉冲信号，经过放大后进入双线示波器和数字频率计进行显示，双线示波器用于监视由光电倍增管来的波形及信号发生器的正弦波形，数字频率计显示出干涉条纹数。
12、校准振动台的工作频率为（10~300）HZ，活动动圈质量为7kg，最大负载2kg，最大推力100N，求空载时的最大加速度多少？
负载为2kg时最大加速度多少？
在
=300Hz，α=11m/s2时，振动台输出双振幅多少？
答：
空载时：
αmax=
带负载后：
αmax=
在300Hz，11m/s2时，双振幅为：
14、比较法中频标准振动台的10个检定项目是什么？
答：
台面漏磁、声级、最大加速度、台面加速度信噪比、频率、频率和加速度稳定度、加速度波形失真度、台面横向加速度比、台面加速度均匀度、台面共振频率。
16、振动位移传感器的检定项目有哪些？
答：
静态灵敏度、示值线性度、回程误差、示值变动度、零值误差、温漂、示值稳定度、动态参考灵敏度和幅频响应。
18、示波器Y1轴输入正弦振动（Y1=Asinωt），Y2轴输入正弦振动信号Y2=Asin（ωt－60°）。
试画出在双线示波器上看到的两个简谐波形图。
20、压电加速度计的幅频响应偏差有哪二种计算方法？
答：
第一种方法是在频响平坦的频段上选一个频率为参考灵敏度，常用160Hz，以此频率的灵敏度为准，计算其余各点与此点的灵敏度相对偏差。
计算频响偏差的公式如下：
r=
式中：
r—频响相对偏差：
—传感器为某频率下的灵敏度：
—参考灵敏度。
第二种计算方法，即将频响平坦的频段上诸点的灵敏度取平均值，以平均灵敏度为准，计算各点的灵敏度相对偏差。
22、在质量——弹簧系统中，由于质量块下垂产生静态位移2mm，阻尼比取0.6，求无阻尼时的固有频率和有阻尼时的固有频率各多少？
解：
无阻尼时固有频率：
有阻尼时固有频率：
24、用比较法校准压电加速度计灵敏度时，已知标准加速度计的灵敏度为10mV/（m·s－2），标准加速度计和被校压电加速度计输出电压分别为100mV和200mV，求出被校压电加速度计的灵敏度。
解：
26、在160Hz，用激光干涉法测振，已知振动台振级为90m/s2，求此时的干涉条纹数是多少？
解：
∴
28、用激光干涉法校准传感器，已知振动台振动频率为5Hz，记数器显示的条纹数为4017条，速度传感器输出63mV有效值，试求出速度传感器的速度灵敏度是多少mV/（cm·s－1）。
解：
30、用激光干涉法校准传感器。
已知振动台的振动频率为160Hz，计数器显示的条纹数是125条，压电传感器输出为915mV有效值，试求出压电传感器的电压灵敏度为多少mV/（m·s－2）。
解：
32、校准振动放大器时，已知速度传感器的速度灵敏度为300mV/（cm·s－1），50Hz时，使振动表指示100μm双振幅时，应对振动放大器输入多少mV有效值。
解：
V=0.707×30×15.7=333mV有效值
34、某压电加速度计电压灵敏度为Sv=5.14mV/（m·s－2），电容为C0=575pF，用于现场测量时，连接电缆电容CL=200pF，而校准时电缆电容CL0=100pF，问现场使用时，电压灵敏度、电荷灵敏度各为多少？
解：
SQ=SV·（C0+CLO）=5.14×（100+575）×10－3=3.47pC/（m·s－2）
SV=
36、加速度计安装在无振级的振动台上，当把加速度计接入电荷放大器后，电荷放大器输出有2mV有效值噪声电压，此时，电荷放大器的归一化档在1.58pC/unit，衰减档在100mV/unit，请计算折合到输入端的噪声电荷是多少？
在电荷放大器满度值输出电压10V峰值，求该测振系统的信噪比。
答：
在已知衰减档α，归一化档为β，输出端噪声电压为UN的情况下，用下列公式计算出折合到输入端的噪声电荷QN。
QN
而信噪比则为：
换成分贝表示：
38、如何用YE5854型电荷放大器，灵敏度为16.2pC/unit的压电加速度计和数表来测量50Hz机组的振动幅值？
在电荷放大器衰减档0.1V/unit时输出88.1mV有效值，求机组振级多少？
答：
将电荷放大器输出选择旋到（10~110）pC/unit的某一档，归一化旋钮调到16.2pC/unit，上限频率置于1000Hz，下限频率置于0.3Hz，输出衰减档开关置于0.1V/unit，此时，过载灯不亮，－20dB灯亮。
当电荷放大器输出端接入数字电压表后的读数为88.1mV有效值时，经过如下计算50Hz机组振级为：
40、使用压电加速度计时应注意的事项。
答：
（1）压电加速度计不使用时，应收入包装盒内，存放在干燥处：
（2）加速度计应尽量使用螺钉安装，以保证测量可靠性和准确度；
（3）加速度计安装基面不允许用砂纸打磨，防止磕碰、刻伤；
（4）加速度计输出高频电缆应固定，避免晃动，以减少电缆噪声；
（5）加速度计卸装时避免碰撞，严禁摔跌；
（6）加速度计应定期校准，通常一年标定灵敏度一次。
42、说明经检定后的测振仪应发给哪四种不同的证书或通知书，为什么？
答：
对有检定规程的测振仪，当检定合格时，应发给“检定证书”。
检定不合格的测振仪应发给“检定结果通知书”。
进口的测振仪、新研制的测振仪及其它没有检定规程的测振仪应发给“测试结果通知书”。
经检定其技术性能只在一定范围内符合规程的测振仪，应发给“该范围内的检定合格证书”。
44、在什么情况下，振动表必须进行检定。
答：
（1）振动表在出厂时，必须进行全面严格地测试。
（2）振动表使用一段时间或搁置较长的一段时间后，要重新校准。
通常规程规定检定周期为一年。
（3）新投产机组的启动和大型试验前的振动表要校准。
（4）如主设备要求测振准确度比所使用的振动表能达到的准确度要高的时候，那么该振动表应作整机校准。
（5）振动表或测振系统经过修理之后，也应进行校准。
46、使用数字电压表、失真度测量仪等电子仪器应该注意哪此事项。
答：
（1）使用各电子仪器应有检定合格证。
（2）有220V和110V多种交流电源的仪器，电源插头千万不可插错位置。
（3）电子仪器使用环境，特别是温度和湿度两项条件要严格遵守，否则会带来很大测量误差。
（4）注意屏蔽被测信号源、输入引线及接地线，以减少串、共模干扰的影响。
（5）仪器必须轻拿轻放，保持干净。
（6）仪器的量程开关应从大到小，避免输入信号过载。
48、什么是3300系列压电式速度传感器？
画出校准压电式速度传感器的接线图。
答：
压电式速度传感器是利用压电晶体材料的正压电效应作为机电变换器而制成的速度传感器。
它具有极宽的频带0.2Hz~10kHz，本身质量为（2~50）g，有很大的动态范围。
传感器内装有低噪声的放大器/积分器，并采用先进的二线制输出电路。
其校准接线如下：
50、振动表整机检定数据结果如下表，求出振动表的准确度等级。
50Hz的幅值线性：
标准表μm
20
40
60
80
100
被检表μm
20
39
61
82
104
相对误差%
60μm的幅频响应特性：
频率Hz
10
15
20
40
60
标准表μm
60
60
60
60
60
被检表μm
58
59
60
61
62
相对误差%
解：
示值相对误差%
0.0
－2.5
＋1.7
＋2.5
＋4.0
频响相对误差%
－3.3
－1.7
0.0
＋1.7
＋3.3
检定结果：
振动表的示值相对误差和频响相对误差均小于±5%，故该振动表的准确度等级为±5%。
52、简述涡流式传感器动态参考灵敏度的测试方法？
答：
涡流探头和前置器应配套校准。
用符合技术要求的支架将涡流探头固定在振动台台面上有转子钢制成平面板的上方，用标准加速度计校准组监测振动台台面的振动值，在被测涡流式传感器的动态范围内选80Hz或160Hz，在某一定位移值下进行校准，被测涡流式传感器的电压输出与振动位移之比为动态参考灵敏度。
涡流传感器的灵敏度用如下公式计算：
式中：
SD—涡流传感器的双振幅灵敏度（mV/μm）；
—频率（Hz）
KD—涡流传感器的输出与标准加速度计较准组的输出电压之比；
—标
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