为什么用位移、速度和加速度描述振动这一个物理量?

来源:   2021-08-04   浏览:1547

为什么用位移、速度和加速度描述振动这一个物理量?
  一类是描述振动的大小的量,有位移、速度和加速度。对于稳态振动,常用振动量大小的均方根值(有效值)表达;对冲击性振动,有时用振动量峰值或平均值表达。另一类是描述振动变化率的量,有周期、频率、频谱或功率谱密度。振动变化率的量对于不同的振动有不同的关系和表述方法。振动位移 物体振动时相对于某一参考坐标系的位置移动,单位是米(m)。在振动测量和分析中,常用位移级表述。位移级是位移同基准位移之比的常用对数乘以20,单位为分贝(dB)。基准位移一般采用10-12米。在描述振动机器的稳定性和隔振的效果方面,常用位移这个物理量来描述。振动速度 物体振动时位移的时间变化率,单位是米每秒(m/s)。在计量振动速度时常用速度级表述。速度级是振动速度同基准速度之比的常用对数乘以20,单位是分贝。基准速度规定为10-9米每秒。速度级在描述振动体的噪声辐射时很有用。振动加速度 物体振动速度的时间改变率,单位为米每二次方秒(m/s2)。测定振动对人的影响时,常用重力加速度g作为单位。例如当加速度超过0.02g时,振动就会对人产生影响。分析和测量振动时常用加速度级来表述。加速度级是振动加速度同基准加速度之比的常用对数乘以20,单位为分贝。基准加速度规定为1微米每二次方秒(μm/s2)。振动周期 按一定时间间隔作重复变化的振动,称为周期振动。在周期振动中,振幅由最大值到最小值,再由最小值到最大值,变化一次所需要的时间称为周期,单位是秒(s)。变化慢的振动常用周期表示。振动频率和频谱 在单位时间(每秒)内振动的周数称为频率,单位是赫(Hz)。简谐振动只有一个频率,数值等于周期的倒数。非简谐的周期运动,称为谐振动,按傅里叶定律,振动可以分解为不同简谐振动的分量,最低的频率称为基频,基频2倍的称二次谐波,3倍的称三次谐波,依此类推,即分解为傅里叶级数的形式来描述。因此,谐振动具有很多个频率,周期只是基频的倒数。这些频率分量的振幅作为频率的函数以图形表示,就称为频谱。