鄧洪艷

【摘 要】振動的測量技術(shù)核心是如何用實地測量或模擬試驗的方法來觀察、研究振動系統(tǒng)的振動特性，如位移、速度或加速度的幅值、頻率、相位、振動方式的頻譜等。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境；振動；檢測；技術(shù)

由于振動的位移、速度和加速度等參量，對于簡揩振動或多共振系統(tǒng)的隨機振動中。它們之間存在著一定的關(guān)系。因此，原則上只要測量其中的一個量就可以計算其它兩個量。最常遇到的是測量加速度、然后用積分器對加速度經(jīng)一次積分求得振動速度，經(jīng)兩次積分求得振動位移。一般來說，測量位移用靜電式換能器，測量速度用動圈式換能器，測量加速度用壓電式換能器。

振動測量可以用位移'、速度或加速度表示。顯然位移測量比較容易，但在許多實際問題中不一定是振動的主要特性。因此位移測量用于運動的振幅是主要因素的情況中。而在聲輻射的噪聲控制問題中要測量速度。在機械零件損傷主要的地方則測量加速度最有用。

環(huán)境振動的測量一般測量1～8Hz范圍內(nèi)的振動。要在x、y、z三個方向分別測量。為了精確測定人體的振動，振動測點應(yīng)該盡可能選在振動物體與人體接觸的地方。在房間內(nèi)測量振動，在地面中心附近幾點測量然后取平均。對振動源的測量則應(yīng)該在基礎(chǔ)上及其附近測量，當測量公路兩側(cè)由于機動車輛駛過引起的振動時，測點應(yīng)該選在公路邊緣處。

由于振動和聲音有著較密切的關(guān)系，因此，振動測量系統(tǒng)基本與噪聲測量系統(tǒng)相同，不過主要區(qū)別是將加速計及其前置放大器來替代傳聲器和前置放大器，所以一般測量聲級的聲級計亦可非的計權(quán)網(wǎng)不同，衰減刻度盤和表盤要調(diào)換；所需濾波器可不同。當然，更大量地被使用的儀器是一些專門測量振動的振動計。

1.使用振動儀器注意事項

在振動測量中最廣泛應(yīng)用的是壓電加速度計，它具有體積小，重量輕、頻響寬、穩(wěn)定性好和堅固等優(yōu)點。近幾年來就靈敏度而言，其頻率寬度可達0.01Hz～100kHz。使用時應(yīng)注意下述幾點：加速度計的下限頻率因低到幾赫，甚至百分之幾赫，故后面的放大，分析儀器必須滿足低頻要求。如果測量振動頻譜時，須配用低通或帶通濾波器；加速度計須妥貼，牢固地安裝在被測物件上，否則除了加速度計自身固有的共振峰外，又附加了，低頻率范圍內(nèi)的共振峰；要考慮加速度計本身質(zhì)量的影響問題，例如對薄板的振動測量將會引起測量值的降低；調(diào)節(jié)聲級計的下限截止頻率，撥下輸入級，可看到一螺槽調(diào)節(jié)開關(guān)，逆時針旋轉(zhuǎn)為10Hz，反之為2Hz；應(yīng)配用不同序號的衰減器刻度盤，一般聲級計所附衰減器刻度盤有十塊20面，前三塊用于噪聲，后七塊用于振動；振動的絕對值的表盤刻度在聲學(xué)量刻度的反面；計權(quán)網(wǎng)絡(luò)開關(guān)置于線性，并加接低通濾波器，或用外接濾波器來進行頻率分析；避免環(huán)境中的強電磁場和溫度劇變的影響；放置在混凝土、金剛板等堅硬面上時，不得晃動，表面易滑時，使用橡皮泥粘牢；放置在如瀝清面的堅硬地面時，輕輕地放穩(wěn)即可；要避開草地、田地等柔軟的地表面，不得已時，應(yīng)先除草，并將土地充分踩實后放置。

除采用加速度計測振外，尚有將加速度計連接到輸入阻抗為數(shù)千兆歐的電荷放大器輸入級，就形成了振動計的一種類型。有了電荷放大器作前置放大器后，可使加速度計接以長達數(shù)百米的電纜，而不致引起靈敏度有明顯的損失。通過積分器使儀器可測速度和位移。當進行環(huán)境振動測量時，在條件許可下，還可以選用磁帶機、頻譜分析儀、實時分析儀、記錄儀、濾波器等其它設(shè)備與其配合，以使測試手段要更加完善。選用磁帶機，主要是在許多實際應(yīng)用中并非僅僅依靠現(xiàn)場測試，而是通過現(xiàn)場用合適的磁帶機記錄后，供回實驗室分析使用。

2.對環(huán)境振動測量的數(shù)據(jù)分析整理及布點問題

2.1修正本底振動影響

當測量對象的振動指示值和本底振動（指測量對象以外的，在該測量場所發(fā)生的振動）指示值的差不到10dB時，應(yīng)將測量對象的振動指示值減去相應(yīng)的修正值。當指示值與本底值相差10dB以上時，則認為振動對象不受本底振動的影響。

2.2各種振動類型的讀數(shù)方法P

①穩(wěn)態(tài)振動：像鼓風(fēng)機、空壓機正常運轉(zhuǎn)時，屬于穩(wěn)態(tài)振動，每個測點測量一次，取5s內(nèi)的平均值。

②沖擊振動：如打樁機或自由煅造等工作的沖擊振動，以最大值10個值的算術(shù)平均值作為振動級的讀數(shù)。

③隨機振動：作為隨機事件，讀取按某時間間隔區(qū)分的瞬時值，再從中推導(dǎo)出統(tǒng)計數(shù)值的方法。

④間歇振動（鐵路振動）：原則是不分上行和下行列車，對連續(xù)通過的20輛列車讀取該處每次通過列車的峰值振級。

2.3測量數(shù)據(jù)記錄和整理

要填寫環(huán)境振動測量記錄表，并要畫出"測點分布示意圖"，在圖上標出測點與主要振動源的相對方位和距離，測點周圍的環(huán)境條件，如公路交通干線的鐵路的走向、附近的工廠及車間的分布等。

3.對人體振動暴露測量的問題

從環(huán)境保護角度來說，對人體的健康考慮是主要的，為此，簡略介紹一下有關(guān)人體振動暴露測量的有關(guān)問題：

3.1人的整體振動測量

人體振動測量國際上采用加速度均方根值來表示，單位為米秒2。用此均方根值同有關(guān)的標準曲線進行評價比較，可得出容許的暴露時間等其它參量，然而目前振級用得更多的讀數(shù)是經(jīng)過頻率計數(shù)的對數(shù)分貝值，要換成米秒2值后再去同有關(guān)標準對照。如果標準已用分貝值，就可直接對比。

結(jié)果測量讀數(shù)是峰值，則要換算成均方根值才能與標準曲線進行評價比較。此外，為監(jiān)示人在振動環(huán)境下與規(guī)定的各種暴露界限中的極限值之間的關(guān)系，也可用等效暴露劑量讀數(shù)，用%來表示達到暴露極限值的程度。

振動測量的位置應(yīng)當盡可能接近振動傳遞到人體表面的位置，若當一個人站在地面上或坐在平臺上，在身體與支撐物之間沒有緩沖勢，則測量換能器應(yīng)牢固地放在剛性結(jié)構(gòu)上。在人體與振動構(gòu)件之間若有軟性材料如坐墊，則在人體與坐墊之間插入一件剛性結(jié)構(gòu)（如形狀適宜的薄板、用以固定換能器，并需仔細安裝，以免造成較大影響或引起旋轉(zhuǎn)運動。

3.2手一臂振動的測量

對手一臂振動的檢測，由于工具的瞬態(tài)沖擊以及空轉(zhuǎn)運行時的強烈激勵，會使訊號有很大的峰值因數(shù)，所以精確的測量就比較困難。一般總希望用整個計權(quán)頻率來讀數(shù)和分析，若用1/3倍頻程濾波器進行分析話，則更為理想了。對沖擊式的手用工具，要用FFT分析儀分析。注意的是即使多次采樣、平均，仍會帶來誤差，這主要由于在功率譜的高頻段，因采樣的長度受到限制之故。同時要盡可能選用重量輕，體積小并能承受高壓的壓電加速計來作手一臂測量。

作用于手的振動測量主要取決于振動工具和手一臂系統(tǒng)耦合和所用的握緊力大小及動力方向，希望能反映這方面的情況，而目前的國際標準，還不能做到這一點，但必須認識到耦合形式的改變，將會大大地影響振動暴露的測量結(jié)果。 [科]

【參考文獻】

[1]國家環(huán)保局.水和廢水監(jiān)測分析方法，北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1989.

[2]國家環(huán)保局.空氣廢氣監(jiān)測分析方法，北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990.