理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、理論力學(xué)實(shí)驗(yàn) （機(jī) 械 振 動(dòng) 部 分）王潤(rùn)勇 賈培強(qiáng) 編寫(xiě)唐山學(xué)院基礎(chǔ)教學(xué)部 組編目 錄機(jī)械振動(dòng)測(cè)試的意義與實(shí)驗(yàn)要求 2實(shí)驗(yàn)一 測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)位移、速度、加速度的幅值 3實(shí)驗(yàn)二 測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率（綜合性實(shí)驗(yàn)） 6方法1 雙蹤示波比較法 方法2 利薩如圖形法實(shí)驗(yàn)三 測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率（綜合性實(shí)驗(yàn)）12方法1 幅值判別法 方法2 相位判別法機(jī)械振動(dòng)測(cè)試的意義與實(shí)驗(yàn)要求一 機(jī)械振動(dòng)測(cè)試的一般意義機(jī)械振動(dòng)是理論力學(xué)的重要組成部分，振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)的理解，同時(shí)也是研究機(jī)械振動(dòng)規(guī)律的重要手段。振動(dòng)測(cè)試在于通過(guò)傳感器、放大器以及顯示或記錄儀器，測(cè)量機(jī)械、工程結(jié)構(gòu)（或力學(xué)模型）運(yùn)行

2、中其重要部位的位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)量，并了解機(jī)械或結(jié)構(gòu)的動(dòng)特性，如固有頻率、固有振型、阻尼及剛度等，從而了解機(jī)械或結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，為機(jī)械或結(jié)構(gòu)的動(dòng)力設(shè)計(jì)服務(wù)。振動(dòng)信號(hào)可以反映機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的損傷。上世紀(jì)90年代，利用振動(dòng)測(cè)試對(duì)運(yùn)行機(jī)械的故障進(jìn)行診斷和對(duì)工程結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行檢測(cè)已為眾多科研工作者所重視。運(yùn)行監(jiān)測(cè)和故障診斷已逐漸成為由振動(dòng)理論、振動(dòng)測(cè)試和信號(hào)分析相結(jié)合而形成的一門(mén)重要學(xué)科。其中，振動(dòng)測(cè)量和實(shí)驗(yàn)分析起著關(guān)鍵性的作用。二 實(shí)驗(yàn)要求 1.實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真做好預(yù)習(xí)，閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，復(fù)習(xí)有關(guān)的理論知識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)的目的、原理和實(shí)驗(yàn)步驟等。 2.對(duì)實(shí)驗(yàn)中使用的儀器、設(shè)備和實(shí)驗(yàn)裝置等，要初步了解

3、其工作原理、使用方法和操作注意事項(xiàng)。 3.認(rèn)真、清楚地了解實(shí)驗(yàn)所需記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)目及數(shù)據(jù)處理的原理和方法，設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)記錄表格。 4.進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，要注意保持實(shí)驗(yàn)室的整潔、安靜。未經(jīng)允許，不得隨意動(dòng)用室內(nèi)的儀器、設(shè)備。實(shí)驗(yàn)中儀器、設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)報(bào)告，不得擅自處理，更不準(zhǔn)隱匿不報(bào)。 5.認(rèn)真接受教師對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況的抽查、提問(wèn)；仔細(xì)聆聽(tīng)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的講解。6.操作儀器、設(shè)備之前，應(yīng)注意檢查儀器、設(shè)備是否處于完好狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，嚴(yán)格按儀器、設(shè)備的操作規(guī)程進(jìn)行操作，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，要隨時(shí)分析、判斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性，保障實(shí)驗(yàn)過(guò)程的順利進(jìn)行。 7.實(shí)驗(yàn)結(jié)束前，應(yīng)將全部數(shù)據(jù)交教

4、師審閱，經(jīng)教師同意后結(jié)束實(shí)驗(yàn)。 8.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)將所用儀器、設(shè)備擦拭干凈，恢復(fù)至初始正常狀態(tài)。 9.書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要做到字跡工整，圖表清晰，結(jié)論簡(jiǎn)明。 2005.10實(shí)驗(yàn)一 測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)位移、速度、加速度的幅值一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解常用振動(dòng)測(cè)試儀器、傳感器的工作原理和使用方法。2、了解簡(jiǎn)諧振動(dòng)位移、速度、加速度之間的關(guān)系。3、學(xué)習(xí)用傳感器 測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)位移、速度、加速度的幅值。二、實(shí)驗(yàn)儀器及安裝示意圖（一）、主要儀器、設(shè)備1、ZJY-601T型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。包括：簡(jiǎn)支梁、偏心電機(jī)和調(diào)壓器、JZ-1型電動(dòng)式激振器（激振頻率范圍：10 Hz -1000 Hz）。2、YD-1型加速度傳感器（加速度峰

5、值測(cè)量范圍：0-199.9m/s2）；CD-1型速度傳感器（速度有效值測(cè)量范圍：0-199.9m m /s）；8500系列電渦流傳感器（位移測(cè)量范圍：0-1999 m）。3、ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)測(cè)試儀。包括：多功能振動(dòng)測(cè)試儀和掃頻信號(hào)發(fā)生器和功率放大器。它可對(duì)被測(cè)物體的振動(dòng)加速度、速度和位移進(jìn)行測(cè)量，并可將此振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之相應(yīng)的0-5V電壓信號(hào)輸出，供計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器使用。4、INV3060信號(hào)采集處理分析儀和DASP數(shù)據(jù)采集處理軟件。（二）儀器安裝示意圖圖2-1 幅值測(cè)量?jī)x器組成及接線示意圖三、實(shí)驗(yàn)原理1、簡(jiǎn)諧振動(dòng)信號(hào)的基本參數(shù)包括：頻率、幅值和初始相位。幅值的測(cè)試主要有三個(gè)物理

6、量，即位移、速度、加速度。它們可采用相應(yīng)的傳感器來(lái)測(cè)量，也可通過(guò)積分或微分來(lái)測(cè)量。設(shè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)位移、速度、加速度分別為x、v、a，其幅值分別為X、V、A，它們之間的關(guān)系如下 （1-1）式中，為振動(dòng)角頻率（=2f ），為初相角。則，位移、速度、加速度幅值間的關(guān)系為 （1-2）振動(dòng)信號(hào)的幅值可根據(jù)位移、速度、加速度的關(guān)系，用相應(yīng)的傳感器來(lái)測(cè)量，還可采用具有微積分功能的測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)量。2、在進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量時(shí)，傳感器通過(guò)換能器把位移、速度、加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器放大，然后通過(guò)AD卡進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，采集到的數(shù)字信號(hào)為電壓變化量，通過(guò)軟件在計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái)，這時(shí)讀取的數(shù)值為電壓值，通過(guò)標(biāo)定

7、值進(jìn)行換算就可測(cè)出振動(dòng)量的大小。3、DASP軟件“參數(shù)設(shè)置”中各參數(shù)的輸入。調(diào)整好儀器的狀態(tài)（如傳感器的檔位、放大器增益、是否積分以及程控倍數(shù)等）后，要在DASP軟件“參數(shù)設(shè)置”表中輸入各通道的工程單位和標(biāo)定值。傳感器的工程單位隨傳感器的類(lèi)型而定，或加速度單位、或速度單位、或位移單位等等。傳感器的靈敏度表示每個(gè)工程單位輸出多少PC的電荷，如是加速度，而且參數(shù)表中工程單位為m/s2,則靈敏度為PC/ m/s2。測(cè)試儀的面板上有一靈敏度調(diào)節(jié)鈕，用小螺絲刀進(jìn)行調(diào)節(jié)，把傳感器的靈敏度輸入儀器。傳感器的標(biāo)定值：因加速度峰值為200 m/s2時(shí)輸出為滿(mǎn)量程5V電壓，則K1=5/200=0.025（V/ m

8、/s2 ）；速度峰值為200 m m/ s時(shí)輸出為滿(mǎn)量程5V電壓，則K1=5/200=0.025（V/ m m/s ）；位移峰值為2000m 時(shí)亦輸出為滿(mǎn)量程5V電壓，則K1=5/2000=0.0025（V/m ）。若“輸出增益”選10檔，則K2=10，參數(shù)設(shè)置中的標(biāo)定值為：K= K1 K21000 （mV/U） （U每個(gè)工程單位）4、用有效值來(lái)衡量振動(dòng)量的大小是一種比較好的方法，它涉及了振動(dòng)隨時(shí)間變化的過(guò)程，不像峰值那樣不涉及整個(gè)時(shí)間波形；更重要的是，有效值作為振動(dòng)的一種度量，它直接與振動(dòng)能量有關(guān)。簡(jiǎn)諧振動(dòng)位移的有效值為。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、安裝儀器。把電動(dòng)接觸式激振器安裝在支架上，并保證激振器

9、頂桿對(duì)簡(jiǎn)支梁有一定的預(yù)壓力（不要超過(guò)頂桿上的紅線標(biāo)識(shí)），用專(zhuān)用連接線連接激振器和ZJY-601A型教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的功放輸出接口。把帶磁座的加速度傳感器放在簡(jiǎn)支梁中部，輸出信號(hào)接到ZJY-601A型教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的加速度傳感器輸入接口，功能檔位撥到“加速度計(jì)”檔的a加速度。2、打開(kāi)ZJY-601A型教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的電源開(kāi)關(guān)，撥到靈敏度適調(diào)，用螺絲刀調(diào)節(jié)靈敏度適調(diào)，輸入傳感器的靈敏度。3、開(kāi)機(jī)進(jìn)入DASP2000標(biāo)準(zhǔn)版軟件的主界面，選擇“單通道”按鈕，進(jìn)入單通道示波狀態(tài)進(jìn)行波形示波。4、在采樣參數(shù)設(shè)置菜單下輸入標(biāo)定值K和工程單位m/s2，設(shè)置采樣頻率為4000 Hz，程控倍數(shù)1倍。5、調(diào)節(jié)ZJY-601A測(cè)振

10、儀激振信號(hào)頻率旋紐到40 Hz左右，不要使梁產(chǎn)生共振。6、在示波窗口中按數(shù)據(jù)列表進(jìn)入數(shù)值統(tǒng)計(jì)和峰值列表窗口，讀取當(dāng)前振動(dòng)最大值。7、改變檔位v(m m/ s)、x(m)進(jìn)行測(cè)試。8、更換速度和位移傳感器分別測(cè)量A（m/s2）、V（m m/ s）、X（m）。實(shí)驗(yàn)二 測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率方法1、雙蹤示波比較法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握常用振動(dòng)測(cè)試儀器、傳感器的工作原理和使用方法。2、了解用雙蹤示波比較法測(cè)試未知信號(hào)頻率的原理。3、學(xué)習(xí)用雙蹤示波比較法測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率。4、學(xué)習(xí)用DASP軟件的頻率計(jì)功能測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)頻率。二、實(shí)驗(yàn)儀器及安裝示意圖（一）、主要儀器、設(shè)備1、ZJY-601T型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。包

11、括：簡(jiǎn)支梁、偏心電機(jī)和調(diào)壓器。2、YD-1型加速度傳感器（加速度峰值測(cè)量范圍：0-199.9m/s2）；CD-1型速度傳感器（速度有效值測(cè)量范圍：0-199.9m m /s）。 3、ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)測(cè)試儀。包括：多功能振動(dòng)測(cè)試儀、掃頻信號(hào)發(fā)生器和功率放大器。它可對(duì)被測(cè)物體的振動(dòng)加速度、速度和位移進(jìn)行測(cè)量，并可將此振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之相應(yīng)的0-5V電壓信號(hào)輸出，供計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器使用。4、INV3060信號(hào)采集處理分析儀和DASP數(shù)據(jù)采集處理軟件。（二）儀器安裝示意圖圖2-1 雙蹤示波比較法儀器組成及接線示意圖三、實(shí)驗(yàn)原理雙蹤示波比較法是采用雙蹤示波，同時(shí)看兩個(gè)信號(hào)波形，其中一個(gè)通道是

12、已知頻率的參考信號(hào)，另一通道是待測(cè)信號(hào)，通過(guò)對(duì)波形進(jìn)行比較來(lái)確定簡(jiǎn)諧振動(dòng)信號(hào)的頻率。雙通道并行同步采樣示波，采用相同的采樣頻率Fs，則時(shí)間分辨率t=1/Fs是相同的，不同頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)反映到波形上就是一個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)N不同，信號(hào)的頻率為 (2-1) 用光標(biāo)讀取已知頻率為參考信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)的點(diǎn)數(shù)N1，再讀取待測(cè)信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)的點(diǎn)數(shù)N2，則被測(cè)信號(hào)的頻率為 (2-2)根據(jù)所測(cè)頻率可以計(jì)算當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=60 (rpm) (2-3)四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）、用雙蹤示波比較法測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)頻率1、開(kāi)機(jī)進(jìn)入DASP2000標(biāo)準(zhǔn)版軟件的主界面，選擇“雙通道”按鈕，進(jìn)入雙通道示波狀態(tài)進(jìn)行波形示波。2、安裝偏

13、心電機(jī)。偏心激振電機(jī)的電源線接到調(diào)壓器的輸出端，電源線接到調(diào)壓器的輸入端（黃線為地線）。把調(diào)速電機(jī)安裝在簡(jiǎn)支梁的中部，對(duì)簡(jiǎn)支梁產(chǎn)生一個(gè)頻率未知的激振力，電機(jī)轉(zhuǎn)速（強(qiáng)迫振動(dòng)頻率）可用調(diào)壓器來(lái)改變，把調(diào)壓器調(diào)壓手輪放在4060檔左右，調(diào)好后在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中不要再改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。3、將ZJY-601A測(cè)振儀的信號(hào)發(fā)生器輸出輸出信號(hào)“波形監(jiān)視”接到采集儀的第一通道。將速度傳感器布置在激振電機(jī)附近，速度傳感器測(cè)得的信號(hào)接到ZJY-601A測(cè)振儀的第一通道速度傳感器輸入口上，輸出信號(hào)接到采集儀的第二通道。4、ZJY-601A測(cè)振儀的功能選擇旋鈕置速度計(jì)的v(mm/s)檔，放大增益可在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)波形大小設(shè)置。

14、5、調(diào)節(jié)ZJY-601A測(cè)振儀“信號(hào)頻率” 旋紐，振動(dòng)穩(wěn)定后，按鼠標(biāo)左鍵，停下來(lái)讀數(shù)。把光標(biāo)移到第一通道一個(gè)波峰處，參考幅值在右窗口中讀取最大值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)號(hào)NC值，記作，向右移到相鄰的峰值處讀取相應(yīng)的點(diǎn)號(hào)NC值，記作，第一通道正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)的點(diǎn)數(shù)N1=-。6、把光標(biāo)移到第二通道一個(gè)波峰處，參考幅值在右窗口中讀取最大值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)號(hào)N值，記作，向右移到相鄰的峰值處讀取相應(yīng)的點(diǎn)號(hào)N值，記作，第二通道正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)的點(diǎn)數(shù)=-。7、改變參考信號(hào)頻率，重復(fù)以上步驟，再做兩次并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。8、按公式（2-2）計(jì)算簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率。（二）、用DASP2000標(biāo)準(zhǔn)版軟件的頻率計(jì)測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率1、

15、儀器安裝和設(shè)置不變。2、在波形示波狀態(tài)，按“譜峰列表”按鈕，在打開(kāi)的新窗口中，可直接讀取當(dāng)前信號(hào)的主頻率。方法2、利薩如圖形法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解利薩如圖形的規(guī)律和特點(diǎn)。2、學(xué)習(xí)用利薩如圖形法測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率。二、實(shí)驗(yàn)儀器及安裝示意圖（一）、主要儀器、設(shè)備1、ZJY-601T型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。包括：簡(jiǎn)支梁、偏心電機(jī)和調(diào)壓器。2、YD-1型加速度傳感器（加速度峰值測(cè)量范圍：0-199.9m/s2）；CD-1型速度傳感器（速度有效值測(cè)量范圍：0-199.9m m /s）。3、ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)測(cè)試儀。包括：多功能振動(dòng)測(cè)試儀、掃頻信號(hào)發(fā)生器和功率放大器。它可對(duì)被測(cè)物體的振動(dòng)加速度、速度和位

16、移進(jìn)行測(cè)量，并可將此振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之相應(yīng)的0-5V電壓信號(hào)輸出，供計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器使用。4、INV3060信號(hào)采集處理分析儀和DASP數(shù)據(jù)采集處理軟件。（二）儀器安裝示意圖圖2-2 利薩如圖形法法儀器組成及接線示意圖三、實(shí)驗(yàn)原理一般說(shuō)來(lái)，互相垂直，不同頻率的振動(dòng)合成，顯示出復(fù)雜的圖形，一般情況下，圖形是不穩(wěn)定的，當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)的頻率成整數(shù)比時(shí)，它們就合成了較穩(wěn)定的圖形，圖形的花樣和分振動(dòng)的頻率比、初相位有關(guān)，得出的圖形叫利薩如圖。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，以?xún)蓚€(gè)振動(dòng)方向相互垂直的簡(jiǎn)諧波的合成進(jìn)行討論，一個(gè)作為X軸一個(gè)作為Y軸。設(shè)兩個(gè)振動(dòng)波形方程為； （2-4）當(dāng)時(shí)，消去參數(shù)其合成波形的方程為 （2-5）式中

17、， 1.當(dāng)，時(shí)，那么 則（2-5）式變?yōu)?顯然，合成波形的軌跡是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且在第一、第三象限的直線，直線斜率為兩個(gè)振幅之比。2. 當(dāng)，=/2時(shí)則（1-5）式變?yōu)?上式圖形是一個(gè)正橢圓。圖（2-3）給出了不同相位差時(shí)的利薩如圖形。 圖2-3 不同相位差時(shí)的信號(hào)合成的利薩如圖形在方程（2-5）中，若，合成圖形不再是橢圓，而是更復(fù)雜的圖形。圖（2-4）為幾個(gè)不同頻率比時(shí)的利薩如圖形。一般的規(guī)律是：若圖形與y軸的交點(diǎn)數(shù)為m與x軸的交點(diǎn)數(shù)為n，則頻率比為 圖2-4 不同頻率比的利薩如圖形四、實(shí)驗(yàn)步驟1、開(kāi)機(jī)進(jìn)入DASP2000標(biāo)準(zhǔn)版軟件的主界面，選擇“雙通道”按鈕，進(jìn)入雙通道示波狀態(tài)進(jìn)行利薩如圖示

18、波。2、安裝偏心電機(jī)。把調(diào)速電機(jī)安裝在簡(jiǎn)支梁的中部，對(duì)簡(jiǎn)支梁產(chǎn)生一個(gè)頻率未知的激振力，電機(jī)轉(zhuǎn)速（強(qiáng)迫振動(dòng)頻率）可用調(diào)壓器來(lái)改變，把調(diào)壓器調(diào)壓手輪放在4060檔左右，調(diào)好后在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中不要再改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。3、將速度傳感器布置在激振電機(jī)附近，速度傳感器測(cè)得的信號(hào)接到ZJY-601A測(cè)振儀的第一通道速度傳感器輸入口上，輸出信號(hào)接到采集儀的第一通道。將ZJY-601A測(cè)振儀的信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)“波形監(jiān)視”接到采集儀的第二通道。4、在“采樣參數(shù)設(shè)置”中設(shè)置采樣參數(shù)、采樣點(diǎn)數(shù)、程控倍數(shù)、工程單位和標(biāo)定值。5、調(diào)節(jié)ZJY-601A測(cè)振儀“信號(hào)頻率” 旋紐，使顯示器屏幕上出現(xiàn)一直線或橢圓，如果第二通道信號(hào)

19、小，可調(diào)節(jié)“波形監(jiān)視調(diào)節(jié)”旋紐。此時(shí)，信號(hào)源顯示的頻率即為簡(jiǎn)支梁強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率。6、將信號(hào)源頻率調(diào)為f2/2、2 f2，觀察示波器屏幕上的圖形。7、記錄和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)三 測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握常用振動(dòng)測(cè)試儀器、傳感器及分析軟件的使用方法和使用注意事項(xiàng)。2、學(xué)習(xí)用幅值判別法測(cè)試振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的原理與方法。3、學(xué)習(xí)用相位判別法測(cè)試振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的原理與方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器及安裝示意圖（一）、主要儀器、設(shè)備1、ZJY-601T型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。包括：簡(jiǎn)支梁、JZ-1型電動(dòng)式激振器2、YD-1型加速度傳感器、CD-1型速度傳感器、8500系列電渦流傳感器。（位移測(cè)量范圍：0

20、-1999 m）。3、ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)測(cè)試儀。4、INV3060信號(hào)采集處理分析儀和DASP數(shù)據(jù)采集處理軟件。（二）儀器安裝示意圖圖3-1 幅值判別法和相位判別法儀器組成及接線示意圖三、實(shí)驗(yàn)原理測(cè)定振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，最常用的方法就是用簡(jiǎn)諧激振力激振，引起系統(tǒng)共振，共振時(shí)振幅和相位都有明顯變化，通過(guò)對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，從而確定出系統(tǒng)的各階固有頻率。方法1、幅值判別法在激振功率輸出不變的情況下，由低到高調(diào)節(jié)激振器的激振頻率，通過(guò)示波器我們可以觀察到再某一頻率下，任一振動(dòng)量（位移、速度、加速度）幅值迅速增加，這就是機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的某階固有頻率。這種方法簡(jiǎn)單易行，但在阻尼較大的情況下，不同

21、的測(cè)量方法得出的共振頻率稍有差別。方法2、相位判別法相位判別法是根據(jù)共振時(shí)特殊的相位值以及共振前后相位變化規(guī)律所提出的一種判別法。在簡(jiǎn)諧力激振的情況下，用相位法來(lái)判斷共振是一種較為敏感的方法，而且共振時(shí)的頻率就是系統(tǒng)的無(wú)阻尼固有頻率，可以排除阻尼因素的影響。設(shè)激振信號(hào)為 （3-1）則，結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)是 （3-2）結(jié)構(gòu)的速度響應(yīng)是 （3-3）結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)是 （3-4）（1）位移判別共振將激振信號(hào)輸入到采集儀的第一通道（即x軸），位移傳感器的輸出信號(hào)或通過(guò)ZJY-601A型振動(dòng)測(cè)試儀積分檔輸出量為位移的信號(hào)輸入到采集儀的第二通道（即y軸），此時(shí)兩通道的信號(hào)分別為激振信號(hào) ，位移信號(hào) 實(shí)驗(yàn)時(shí)，改

22、變激振力信號(hào)的頻率，發(fā)生共振時(shí)，=n，=/2，x軸信號(hào)和y軸信號(hào)的相位差為/2，根據(jù)利薩如原理可知，屏幕上的圖像將是一個(gè)正橢圓。當(dāng)略小于n或略大于n時(shí)，圖象由正橢圓變?yōu)樾睓E圓，其變化過(guò)程如圖3-2所示。因此，圖象由斜橢圓變?yōu)檎龣E圓的頻率便是振動(dòng)體的固有頻率。 n =n n n =n n圖3-2 用位移判別共振的利薩如圖形 圖3-3 用速度判別共振的利薩如圖形（2）速度判別共振這時(shí)，接入第一通道（即x軸）和第二通道（即y軸）的信號(hào)分別為激振信號(hào)，速度信號(hào)共振時(shí)，=n，=/2，x軸信號(hào)和y軸信號(hào)的相位差為根據(jù)利薩如原理可知，屏幕上的圖像將是一條斜線。當(dāng)略小于n或略大于n時(shí)，圖象由直線變?yōu)樾睓E圓，其變化過(guò)程如圖3-3所示。因此，圖象由斜橢圓變?yōu)橹本€的頻率便是振動(dòng)體的固有頻率。（3）加速度判別共振這時(shí)，接入第一通道（即x軸）和第二通道（即y軸）的信號(hào)分別為激振信號(hào)，加速度信號(hào)共振時(shí)，=n，=/2，x軸信號(hào)