低频超低频振动计量技术的现状与展望

振动是外力作用于弹性体后产生周期运动的一种自然现象,（0.01-20）Hz的振动被称为低频超低频振动。振动计量是振动冲击、振动应用技术领域从事测量、校准与科学实验的技术基础。目前,低频超低频振动的研究在工程应用和科学测量中占有非常重要的地位。     

低频振动标准套组的研制

介绍了石英挠性伺服加速度计和研制的低频振动适调器组成了低频振动标准套组,在0.1～100Hz的振动频率范围内,能够把微弱、噪声较重的加速度信号,调理成信噪比较强、较稳定的信号.为低频振动加速度的量值复现、基标准装置的稳定性考核和量值溯源等提供了有力的保证,此标准套组还可广泛应用于其它低频振动测量领域.     

低频、超低频振动计量技术的研究与展望

介绍了低频、超低频振动计量的主要应用领域,在国内外研究现状的基础上,指出低频、超低频振动计量包含三个关键性问题,即控制系统中测振传感器,精确地实施校准以及优良的测振技术,供广大技术人员借鉴参考.     

超低频激光干涉法振动幅相特性测量技术的研究

基于对结构动力学、地球物理和地震物探等研究领域中超低频振动计量器具量值溯源迫切需求的分析,对超低频（低至0.002Hz）、大振幅（1m（p-p））激光绝对法振动幅值和相位测量技术进行了研究。针对激光干涉仪在动态超低频、大振幅情况下,跟踪测量性能变差的问题,研制了具有直流输出特性的大光程零差正交激光干涉仪;采用自主提出的自适应动态分解算法,解决了超低频数据量庞大、数据采集处理困难的技术难题.。给出了在超低频振动台上对石英挠性加速度计进行校准的实验数据。结果表明,该系统可实现动态光程大于1m、频率范围0.002Hz~2kHz的加速度幅值和相位的激光绝对法精确测量。     

超低频振动国家计量基准装置的研究与建立

根据超低频振动标准装置的研究现状和应用需求,研究和建立了国家振动幅值和相位基准装置,其频率为0.002 Hz~160Hz、振幅为峰峰1 m、承载30 kg、加速度波形失真度＜1%。介绍了装置的结构组成,描述了大行程水平振动台的设计方案、反馈控制技术、管线拖曳系统和激光测振系统,给出了装置的主要技术指标和比对实验数据。解决了我国超低频振动计量的溯源问题     

石英挠性加速度计在超低频振动国家基准研制中的应用研究

介绍了超低频振动国家基准装置。采用改进型石英挠性加速度计SA704和研发的适配器MSA-I组成的振动套组,作为超低频振动台负反馈控制的拾振器和装置性能测试的标准器,有效地降低了振动台台面输出加速度波形的失真度,抑制了环境振动的影响,实现了0.002 Hz以上加速度失真度小于1%;解决了1 Hz以下超低频段无测量传感器的问题。该套组可作为低频和超低频振动基标准装置量值传递的标准器和核查标准。     

低频水声计量校准方案实现

为解决水声测量设备（水听器、换能器）低频段的量值传递问题,利用振动液柱法建立水声低频校准装置是可行方案。本文在分析一维声传输线分析理论基础上,得出当校准信号频率甚低时,声压灵敏度等同于自由场电压灵敏度,在此基础上建立的频率范围在20Hz～2kHz的低频水声计量校准方案,其核心控制单元为基于国防专利技术研制的振动液柱校准控制仪,本文介绍了低频水声计量校准方案的系统组成,给出了标准振动台及控制仪的设计方案,成功解决了低频水声信号的低频滤波、小信号采集、小失真功率放大等棘手问题,实现了低频水声声压灵敏度参数的自动化计量测试。     

超低频快速高精度虚拟多功能仪的研究

低频(≤3 Hz)尤其是超低频(≤0.1 Hz)信号的频率幅值和失真度、相位等参数的测量分析一直是个难题,特别是极超低频(≤0.01～0.0001 Hz)的信号的快速测量一直是国内外的重大难题,在振动计量标定界几乎是一个空白.本文介绍了COINV(东方所)研制成功的DASP超低频快速高精度虚拟多功能仪的研究情况.     

量值传递过程中低频振动标准装置的测量不确定度分析

本文依托河南省计量科学研究院振动室设计的低频振动标准装置,通过长期的操作实践和分析,对低频振动加速度传感器的校准原理和校准装置进行了介绍和分析,并结合经验对不确定度来源进行分析,根据不确定度评定方法对低频振动校准装置进行了不确定度评定,从而提高低频振动加速度计在计量检定的过程中的准确度,对开展相关计量机构具有一定的参考意义。     

超低频标准振动系统基础设计技术

针对超低频标准振动系统易受外界振动干扰的问题,研究了超低频标准振动台与激光测振仪的隔振基础设计技术.首先以振动台台面输出信噪比为出发点,确定了超低频标准振动台基础噪声的基本要求;然后采用有限元分析的数值方法,分别对振动台基础与激光测振仪基础作动力学分析,再对激光测振仪基础作静力学分析.结果表明,振动台基础底面应与地基刚性连接,而激光测振仪基础底面应与地基弹性连接;优化橡胶减震垫的布局可以提高激光测振仪隔震系统的稳定性.     

回转机械低频振动的时频域识别

应用时频分析方法研究了回转机械低频振动问题。结合数字滤波与Wigner分布，介绍了一种消除交叉干扰项和其它干扰成分的简单、高效、工程实用性强的时频分析方法．对来自现场的分析结果表明，从时频域分析回转机械的低频振动，可以有效地识别和分辨诸如油膜涡动、动静碰摩、喘振、流体激励等具有相似振动特征的低频振动问题．     

超长斜拉索张力振动法测量研究

研究超长斜拉索张力的振动测试方法.索力振动测试过程中用人工激励也很难获得超长斜拉索的低阶振型,此时采用高阶频率多阶差平均的办法求取基频往往误差较大;从考虑了抗弯刚度和垂度影响的斜拉索横向自由振动方程出发,通过对拉索进行单模态振动分析得到其自由振动频率变化规律,将计算结果与实测数据比较,进而确定频谱分析得到的拉索高阶振动频率对应的模态阶数,由此对索力计算公式进行了修正,从而拓展了振动法测量斜拉索张力的适用范围;最后结合具体工程实例进行了讨论分析.     

基于磁悬浮技术建筑物振动测量研究

针对大型基建设备工作时产生的振动对周围建筑和环境的影响,设计了利用磁悬浮技术进行振动测量系统。建立了振子的动力学方程,证明了磁悬浮技术可实现绝对振动测量;对磁悬浮技术振动测量系统的自振和外加振动仿真及功率谱进行了分析;并实测了大型设备工作时产生的振动,得到其振动主频为5 Hz左右的低频分量。分析表明,利用磁悬浮技术测振易于实现绝对式低频振动测量且灵敏度高。     

低频电磁振动台非均匀气隙磁场优化设计

针对大行程低频电磁振动台气隙磁感应强度参数非线性导致振动激励信号产生失真的问题,在电磁振动台机电耦合模型分析基础上,采用电路等效原理建立大行程磁路简化数学模型,并基于Ansys Maxwell软件对气隙磁感应强度的非均匀分布特性进行仿真分析。基于连续混合整数非线性规划算法,分别仿真分析不同内磁轭母线轮廓及端面结构非线性参数对应的气隙磁感应强度分布特性,得到具有最小不均匀度的变气隙及变截面磁路最优解。仿真结果表明:变气隙和变截面结构分别将优化前25.95%的不均匀度降低到7.09%和2.70%,变截面结构具有更好的优化效果。设计的优化磁路结构可有效改善大行程低频电磁振动台气隙磁感应强度的非线性,降低输出振动信号的失真度,提高低频振动校准精度。     

滚球型准零刚度隔振器的特性分析

针对工程实践中的低频隔振难题,提出一种紧凑的、带滚球装置的准零刚度隔振器。首先,对隔振器进行了静力学分析,得到了实现准零刚度的参数条件;其次,建立了隔振系统动力学模型,利用谐波平衡法分析了系统频响特性及隔振性能,讨论了激励幅值和阻尼对响应的影响;最后,利用ADAMS对系统动力学特性进行仿真及隔振效果评估。结果表明,与相应的线性隔振系统相比,准零刚度隔振器的起始隔振频率显著降低,且在低频范围内力传递率比线性系统低得多。因此,滚球装置提供的负刚度明显降低了系统竖向总刚度,使系统具有优异的低频隔振性能,更重要的是紧凑的设计使其更易工程化。     

斜筒式滚筒洗衣机工作变形与低频噪声分析

利用工作变形分析技术,研究了某款斜筒式滚筒洗衣机脱水工作过程低频段(7-600Hz)的振动变形,结合噪声量测分析手段,对振动和低频噪声的关联特性进行初步探讨。结果表明,脱水工作过程中电机、滚筒等部件的运动不平衡力及电机的电磁激振力是整机振动主要原因;低频噪声主要由洗衣机结构对电机激励的振动响应所致,两侧壁辐射的噪声明显高于前后方向。低频噪声的控制可以通过改变结构的振动响应特性实现。     

Nonlinear Symmetric Free Vibration Analysis of Super Elliptical Isotropic Thin Plates

Nonlinear symmetric free vibration analyses are first presented for super elliptical isotropic thin plates with simply supported edge and clamped edge based on classical plate theory. Approximate solutions of super elliptical thin plates are obtained by Ritz method, and the validity can be confirmed by comparison with related researchers’ results. Numerical results confirm that the characteristics of nonlinear vibration behaviors are significantly influenced by different boundary conditions, vibration amplitudes, the power of the super ellipse, as well as ratio of major to minor axis.     

齿轮箱减振效果评估测试研究

齿轮箱是船舶动力装置的一个重要部件,常因振动而出现故障,也是舰船振动与噪声的主要根源之一,所以必须要对其进行减振处理.对某型齿轮箱振动烈度和振级落差进行了测试,详细分析了测试结果,对该齿轮箱的减振效果进行了评估,结果表明该齿轮箱的减振措施达到了预期的效果.最后,还对测试提出了建议.     

基于DTFT的一种低频振动信号相位差测量新方法

现有基于DFT频谱分析的相位差测量方法在测量低频振动信号的相位差时，精度明显下降，甚至无法测量，其主要原因之一是忽略了频谱中的负频率成分贡献。基于离散时问傅里叶变换（DTFT），提出了一种计及负频率影响的低频振动信号相位差测量方法，分别给出了加矩形窗和加汉宁窗对应的相位差计算公式。仿真及实测结果表明，在无噪声背景下，该方法具有很高的精度，误差接近双精度运算的下限；在噪声背景下，其测量精度仍高于传统的DFT频谱分析方法。提出的测量方案简单实用，特别适用于频率很低或接近奈奎斯特频率的振动信号的相位差测量。     

地铁对周边建筑物振动影响分析

建立了土层系统-建筑物二维共同作用有限元模型，采用Newmark隐式逐步数值积分法，从地铁列车荷载频谱特征和场地土层类型角度，分析了由地铁运行所诱发的周边建筑物振动响应规律。分析表明，在同一频率地铁振动荷载影响下，同一建筑物各楼层振动响应水平基本相同，上部楼层的振动仅比下部楼层振动有小幅上升；地铁低频段荷载对建筑物振动的影响大于高频段荷载的影响，但该低频段宽度要比建筑抗震分析中所考虑的地震荷载频段要宽；不同类型土层上建筑物的振动响应规律基本相同，表现为随建筑物距离地铁线路距离的增大，由地铁运行所诱发的建筑物的振动响应波动减小，但随土层硬度增加，建筑物的振动响应水平和衰减幅度也随之减小。