Учебно-методический комплекс по учебной дисциплине вибрационные машины в строительстве для специальности 1-36 11 01 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование

Тема 4.2. Виброизмерительные приборы 
Перемещение, скорость и ускорение при вибрации — величины перемен-
ные. Если необходимо рассмотреть весь процесс их изменения, производят реги-
страцию на осциллограмме или магнитограмме. В обоих случаях регистрируемую 
величину фиксируют как функцию времени. Осциллограмма удобна своей 
наглядностью, возможностью геометрических сопоставлений и графической об-
работки. Преимуществом магнитограммы является возможность многократного 
воспроизведения электрического сигнала, пропорционального зарегистрирован-
ной величине, с целью автоматического анализа и обработки, а также записи ос-
циллограммы. Иногда бывает желательно воспроизвести траектории точек колеб-
лющегося тела или траектории состояния изображающих точек, т. е. кривые зави-
симости скорости от перемещения. Как отмечалось в разделе 3, траектория состо-
яния периодического процесса представляет собой замкнутую кривую, наглядно 

---

89 
показывающую его основные особенности. Осциллограмма потенциально содер-
жит большую количественную информацию о процессе колебаний, но для выяв-
ления этой информации требуется трудоемкая, длительная и дорогостоящая обра-
ботка. Поэтому нередко стремятся получить важнейшую количественную инфор-
мацию непосредственно в процессе измерения, например при помощи стрелоч-
ного или цифрового указывающего прибора. В зависимости от решаемой задачи 
возникает необходимость получить значения одной или нескольких следующих 
величин, характеризующих вибрацию: пикового (положительного или отрица-
тельного) значения, полуразмаха, среднеквадратического значения, среднего зна-
чения модуля, амплитуд нескольких первых гармоник перемещения, скорости или 
ускорения; основной частоты вибрации, начальных фаз нескольких первых гар-
моник, среднеквадратических значений в некоторых частотных полосах и т. д. 
Виброизмерительные приборы — это приборы, предназначенные для измерения 
кинематических параметров вибрации: перемещения, скорости, ускорения. Их 
можно классифицировать по различным признакам. По принципу измерения виб-
роизмерительные приборы можно подразделить на два класса: 1) осуществляю-
щие измерение относительно неподвижной или движущейся системы координат, 
принятой в качестве базы отсчета; 2) инерционные (сейсмические), связанные 
только с колеблющимся телом и содержащие упруго подвешенный инерционный 
элемент, причем измерению подлежит деформация упругой подвески. По прин-
ципу преобразования колебаний механических величин в другие виды колебаний 
виброизмерительные приборы делят на: 1) генераторные (энергетические), в ко-
торых энергия механических колебаний непосредственно преобразуется в другие 
виды энергии, преимущественно в энергию электрических колебаний; 2) парамет-
рические (модуляторы), в которых измеряемые колебания механических величин 
либо вызывают колебания наложенного постоянного потока энергии, либо моду-
лируют наложенные периодические колебания (преимущественно электриче-
ские), частота которых (несущая частота) гораздо выше частоты измеряемых ко-
лебаний. По физическому явлению, положенному в основу преобразования меха-
нических колебаний в другие виды колебаний, виброизмерительные приборы 
можно подразделить, в частности, на следующие группы: 1) механические с раз-
личного рода механическими преобразованиями измеряемого колебательного 
движения или без преобразования; 2) оптические; 3) с механоэлектрическими пре-
образователями (резистивными, емкостными, индуктивными, индукционными, 
пьезоэлектрическими и др.); 4) электроконтактные (предельные) с разрывом или 
замыканием электрической цепи при достижении измеряемой величиной задан-
ного предела. Преимущественное распространение имеют инерционные виброиз-
мерительные приборы. При пользовании ими необходимо учитывать системати-
ческие погрешности, вызванные несовершенством их амплитудно-частотной и 
фазо-частотной характеристик. Идеальным был бы прибор с так называемой плос-
кой амплитудно-частотной характеристикой, представляющей собой прямую, па-
раллельную оси частот. Такой прибор измерял бы амплитуды вибрации всех ча-
стот в диапазоне плоской части характеристики в одинаковом масштабе. Идеаль-
ный прибор должен иметь нулевую фазочастотную характеристику, т.е. сдвиг 

---

90 
фазы зарегистрированной величины относительно измеряемой во всем частотном 
диапазоне равен нулю. В этом случае измеряемая вибрация воспроизводится без 
запоздания и без опережения по фазе, а следовательно без искажения формы ос-
циллограммы несинусоидальной вибрации. Такое отсутствие искажений достига-
ется также при линейной фазочастотной характеристике, которая (или ее продол-
жение) проходит через начало координат. Инерционные виброизмерительные 
приборы могут работать в трех различных режимах: 1. Если собственная частота 
инерционного элемента на упругой подвеске значительно ниже частоты измеряе-
мой вибрации, то при малом относительном демпфировании в приборе амплитуда 
деформации упругого элемента приблизительно равна амплитуде перемещения 
измеряемых колебаний. 2. Если собственная частота приблизительно равна ча-
стоте измеряемой вибрации, то при не очень малом относительном демпфирова-
нии в приборе амплитуда деформации упругого элемента приблизительно про-
порциональна амплитуде скорости измеряемых колебаний. 3. Если собственная 
частота значительно выше частоты измеряемой вибрации, то при малом относи-
тельном демпфировании амплитуда деформации упругого элемента приблизи-
тельно пропорциональна амплитуде ускорения измеряемых колебаний. Инерци-
онные виброизмерительные приборы, работающие во втором режиме, встреча-
ются редко. Их основным недостатком является узость частотного диапазона 
внутри околорезонансной зоны. Обычно применяют приборы, работающие в пер-
вом или третьем режиме. У приборов, работающих в первом режиме, инерцион-
ный элемент при измерении периодической вибрации остается почти неподвиж-
ным, в то время как корпус прибора совершает измеряемую вибрацию. Поэтому 
размах относительной вибрации инерционного элемента почти равен размаху из-
меряемой вибрации и габаритные размеры прибора зависят от ее максимального 
размаха.. У этих приборов обычно устанавливают упругие ограничители хода 
инерционного элемента для предотвращения жестких разрушающих ударов, ко-
гда размах вибрации объекта измерений превышает допустимый предел. Инерци-
онные виброизмерительные приборы, работающие в третьем режиме, находят все 
более широкое применение. У них размах вибрации инерционного элемента прак-
тически равен размаху измеряемой вибрации, т. е. размаху корпуса прибора. Сле-
довательно, сила, развиваемая упругим элементом, равна произведению массы 
инерционного элемента на его ускорение. Достоинствами этих приборов явля-
ются принципиальная возможность проводить измерения в широком диапазоне 
частот, нижней границей которого является 0 Гц (если это допускает преобразо-
ватель прибора), точно воспроизводить низкочастотные переходные процессы, а 
также простота конструкции датчика и его высокая надежность.