機械振動基礎實驗指導書

1、實驗驗指導書昆明理工大學機電學院實驗中心說明和評分1 實驗前，必須認真作好實驗準備。根據(jù)實驗要求進行預習，熟悉相關理論教學內(nèi)容，明確實驗要求，進入實驗室首先應該熟悉相關的實驗儀器、了解其儀器的基本原理及儀器的使用方法。2 根據(jù)實驗原理和實驗要求組成實驗系統(tǒng)，系統(tǒng)搭建完畢經(jīng)檢查無誤后，方可接通電源進行驗。系統(tǒng)搭建后請確認1）所組成系統(tǒng)不存在短路現(xiàn)象；2）所用儀器，有輸出功能的儀器輸出幅值處于最?。?）有輸入功能的儀器，輸入量程處于最大或合適量程；4）在實驗進行過程中仔細調(diào)整，以期達到理想的測試效果。3 有計算機組成的測試系統(tǒng)，首先開啟一次設備和儀器，然后再開啟計算機，啟動虛擬儀器，實驗儀器開機預

2、熱510 分鐘，正式進行實驗。4 觀察實驗中的現(xiàn)象，對實驗中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行觀察和記錄。實驗評分標準：實驗成績按在實驗室學生的實際操作情況和實驗報告情況綜合評分1） 實驗實作成績評分：以學生在實驗室中完成實驗內(nèi)容、實驗要求和試驗結果等給出評定成績，評定按：不及格、及格 、中、良、優(yōu)；2） 實驗報告成績：按照學生完成實驗報告的要求，對實驗現(xiàn)象的觀察、思考和實驗結果的分析等情況評定成績。初評按：不及格（60以下）、及格（65） 中（75）、良好（85）、優(yōu)秀(95)五檔；3） 綜合實驗成績評定按百分制。安全注意事項本實驗系統(tǒng)盡管在設計、加工和安裝時已充分考慮了安全方面的問題，但使用時仍需注意如下事

3、項：一、通電前仔細檢查各活動機械部分，如激振器、偏心電機等的連接緊固情況，確保所有螺栓、卡扣等緊固無誤，避免激振或旋轉。二、查看傳感器、信號源、激振器等連線正確無誤，確保各儀器正常工作。三、檢查各儀器電源線是否插緊插好，各儀器是否可靠接地，以防觸電。四、小電機調(diào)壓器應放置于桌面寬敞處，盡可能遠離其它儀器，在使用前必須確認電源輸入接線和輸出接線正確，調(diào)壓器與電機連線、接地是否可靠，經(jīng)檢查無誤后才能通電，通電前調(diào)壓器的輸出調(diào)節(jié)必須處于合適位置（最小位置） 切記！須仔細檢查電機偏心輪是否緊固、使用完畢應立即斷電，不應在等待狀態(tài)下長時間通電。在使用時應以適當速度增加輸出電壓，提高轉速；不應快速提高小電

4、機轉速，以免造成傷害。注意，在啟動電機時應將測試系統(tǒng)準備好，在待測狀態(tài)。五、信號發(fā)生器驅動激振器時，確認輸出聯(lián)線正確，確認輸出沒有短路，信號發(fā)生器的輸出應在最小位置，在使用中根據(jù)需要慢慢調(diào)節(jié)，特別在調(diào)到較大輸出電壓時，直接按 開始 鍵啟動，應避免。五、激振器和偏心電機工作時，禁止手或是其它物品碰到激振器頂桿和電機偏心輪，以免受傷或物品飛落。六、所有儀器設備工作過程中發(fā)現(xiàn)異常應立即斷電，并請專業(yè)人員檢查維修。預備知識 振動測試與控制實驗系統(tǒng)認知與使用1DHVTC振動測試與控制實驗系統(tǒng)的組成如圖1-1所示，本系統(tǒng)由“振動實驗臺架及對象”、“激振系統(tǒng)”、“振動測試分析系統(tǒng)”組成。2.1 振動實驗臺架

5、及對象由振動實驗臺及對象 ，實驗對象（包括簡支梁（懸臂梁）、薄壁圓板、單雙自由度系統(tǒng)、三自由度系統(tǒng)模型）組成，配以主動隔振、被動隔振用的空氣阻尼減震器、動力吸振器等組成。(1) 底座(2) 支座(3)三自由度系統(tǒng)(4) 薄壁圓板(5) 非接觸式激振器(6) 接觸式激振器(7) 力傳感器(8) 偏心電機(9) 磁電式速度傳感器(10) 被動隔振系統(tǒng)(11) 簡支梁/懸臂梁(12) 主動隔振系統(tǒng)(13) 單/雙自由度系統(tǒng)(14) 壓電式加速度傳感器(15) 電渦流位移傳感器(16) 磁性表座2.2.1 激振系統(tǒng)A) 穩(wěn)態(tài)激勵 接觸式與非接觸式激振器激振DH1301掃頻信號發(fā)生器(帶小功率輸出)；

6、+ JZ-1型接觸式激振器；JZF-1型非接觸式激振器；B)偏心電機激振 調(diào)壓器+偏心電機； C） 瞬態(tài)激振 力錘。 振動測量與分析系統(tǒng)：由傳感器 動態(tài)信號采集儀 和計算機（帶測試分析控制軟件）傳感器 ：DH620磁電式速度傳感器； DH112壓電式加速度傳感器（ICP）；DH187壓電式加速度傳感器電荷適調(diào)器）；OD900800電渦流位移傳感器； 力傳感器動態(tài)采集分析系統(tǒng)DH5923數(shù)據(jù)采集分析儀；計算機系統(tǒng) （控制與基本分析軟件）。2、DHVTC儀器的使用方法2.1 激振系統(tǒng)的使用方法功用： DH1301掃頻信號發(fā)生器是配有功率放大后的正弦激振信號源，可推動JZK-1型接觸式激振器或JZF

7、-1型非接觸式激振器。 技術指標：頻率范圍：0.1Hz9999.9Hz；諧波失真：1%；最大輸出功率：60W；輸出電流：0A5.5A；功耗：20W。使用方法：先將DH1301信號源接通電源，并處于關閉狀態(tài)，用激振器信號輸入線把激振器與DH1301后端的功率輸出接線柱相連，打開電源開關，啟動信號發(fā)生器，根據(jù)所需要求，有“正弦定頻 線性掃頻 對數(shù)掃頻 隨機 ”四種類型，多用“ 正弦定頻 線性掃頻”；設置頻率用“設置 確認 取消”等鍵設定；電壓輸出用電壓調(diào)節(jié)的“ ”鍵和電壓衰減“-10 -20 -40”等鍵設定；設定完成后按“開始 停止”鍵啟動或停止信號發(fā)生器，使儀器進入正常工作狀態(tài)。特別注意：信號

8、發(fā)生器的輸出不能短路，放大器輸出合適，輸出電壓不應過大，正常使用一般小于5V2.1.2 JZK-1型電動型接觸式激振器的使用方法 技術指標：激振頻率范圍：10Hz1000Hz；最大激振力：2000g；最大行程：1.5mm。使用方法：先調(diào)節(jié)雙頭螺桿至合適，螺母固定，連接激振對象連接件（可用傳感器代），再用螺母固定，激振器與被測物體可靠連接，有一定的激振位移，但不得將激振器螺桿頂死或過松。按圖1-1接好配置儀器，啟動激振器信號源，設定相應的激振頻率，即可實現(xiàn)對試件的激振。2.1.3 JZF-1型磁電型非接觸式激振器的使用方法 技術指標：最大激振頻率范圍：10Hz1000Hz；最大激振力：50g；安

9、裝間隙：1mm10mm。使用方法：將非接觸式激振器安裝在磁性表座上，根據(jù)被測激振件的剛度大小調(diào)節(jié)激振器與被測激振件的初始間隙，一般間隙為8mm15mm。在做試驗時，還應根據(jù)各階固有頻率的高低隨時調(diào)節(jié)激振器與被測激振件的間隙，使互相不會發(fā)生碰撞。啟動激振信號源，即可實現(xiàn)對試件的激振。2.1.4 偏心電動機和調(diào)壓器的使用方法 由偏心電動機和調(diào)壓器組成的激振設備； 單相串激整流子電動機適用單相直流電源供電，其轉速隨負載或電源電壓的變動而變化。我們用改變電源電壓的辦法來調(diào)節(jié)電動機的轉速，使電動機轉速可在08000轉/分的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。使用方法：1） 正確接線：外接220V電源線與調(diào)壓器的輸出到小電機的接

10、線線應一一對應，千萬不可接錯，并注意接地與絕緣；2）調(diào)壓器輸出電壓調(diào)節(jié)：在未啟動時，調(diào)壓器的旋鈕處于“0”的極左位置 ，順時針（向右）轉動旋鈕，經(jīng)過一定調(diào)節(jié)死區(qū)（20）后，小電機旋轉，調(diào)節(jié)輸出電壓，小電機旋轉帶動偏心片轉動，轉速的改變使電機偏心質量的離心慣性力的大小和頻率發(fā)生改變，利用偏心質量的離心慣性力，即可實現(xiàn)對試件的激振，激振力與轉速成比例。注意：保證接線正確；調(diào)壓器的電壓調(diào)節(jié)不應過高；轉動過程中切記不可用手等物件碰轉動件注意：實驗完畢前或中間暫停較長時，將信號發(fā)生器的電壓輸出歸零；調(diào)壓器電壓調(diào)到最小，才可關閉電源，否則帶負荷關機會造成設備損壞。2.2 測試系統(tǒng)的使用方法2.2.1 動態(tài)

11、數(shù)據(jù)采集分析儀的使用方法儀器與傳感器通過適調(diào)器或連接線連接，接上電源，啟動儀器，安裝1394驅動（若為以太網(wǎng)口，則跳過），打開軟件進行信號采樣等操作。2.2.2 DH620磁電式速度傳感器 技術指標：頻率范圍 10Hz1000Hz；傳感器靈敏度 20V/ms-1；最大量程 0.5m2/S1； 重量 150g。 使用方法：利用傳感器底座的螺釘或磁力座，將DH620磁電式振動速度傳感器安裝在被測振動體上，其外殼隨振動體而振動，位于氣隙間的線圈就切割磁力線，發(fā)出正比于振動速度的電勢。該電勢由導線輸入分析儀放大，可測量振動速度。信號經(jīng)積分或微分處理，也可測量振動位移和加速度。本傳感器只能測量垂直方向的

12、振動。2.2.3 壓電式加速度傳感器2.2.3.1 技術指標:頻率范圍 1Hz10kHz；傳感器靈敏度 10 PC/g。2.2.3.2 使用方法 ：將壓電式加速度傳感器和電荷適調(diào)器用L5電纜連接，將電荷適調(diào)器接入數(shù)據(jù)采集分析儀振動測試通道，輸入傳感器靈敏度，既可測量振動加速度。2.2.4 電渦流位移傳感器2.2.4.1 技術指標:頻率范圍 010kHz；傳感器靈敏度 5.00 V/mm；最大振幅 1mm；幅 值 線 性 度 0.48%F.S。.2 使用方法:將電渦流位移傳感器接到專用的前置器上，用專用的連接線連接采集儀和電渦流傳感器的前置器，輸入靈敏度，輸入方式SIN_DC，即可測量位移3 軟

13、件使用說明檢查各個傳感器安裝與連接正確后，啟動采集分析儀器，啟動計算機，調(diào)入測試分析軟件，初始調(diào)入“基本測量”模塊時，進入到軟件的測試系統(tǒng)設置和測量過程記錄與分析：3.1 新建測試項目 在軟件工具欄上點擊“”按鈕或在菜單欄上打開“文件” 新建即可，注意文件名稱最好日“日期，組別 項目”等容易識別的文件名命名，注意存儲在那一文件之下，輸入項目名稱后按“保存”按鈕文件保存，以后在同一實驗過程中都可以此文件名稱進行，如需更改設置或不同的測試項目，也應作相應的文件名稱命名。3.2 通道參數(shù)的設置新建項目后，首先是通道參數(shù)設置：在一起啟動前，根據(jù)不同傳感器接入不同的適調(diào)器，如壓電傳感器，接入電荷適調(diào)器

14、；應變傳感器，接入應變適調(diào)器。系統(tǒng)啟動之后軟件可自動識別相應通道的測量類型，并在“通用參數(shù)”下“測量類型”項對應通道位置顯示所接適調(diào)器的類型或可測量類型，如果沒有接入適調(diào)器，“測量類型”項對應通道顯示為“電壓測量”。本實驗所用傳感器類型為壓電式傳感器（ICP）和普通壓電式傳感器，磁電式速度傳感器和渦電流式位移傳感器。壓電式加速度傳感器（IEPE ICP）直接接入動態(tài)采集器DH5923，（壓電式加速度傳感器和壓電式力傳感器），對應通道需接入電荷適調(diào)器再接入DH5923；其它傳感器（磁電式 渦電流式），對應通道，接“電壓測量”，如果接入錯誤，將不能顯示正確的信號，切記！使用者根據(jù)對應通道所用傳感器

15、對比此通道的“工程單位”和“靈敏度”項進行設置，該通道的被測物理量的大小選擇合適的量程范圍，如果被測物理量大小不確定時，先將量程范圍設置為最大，然后進行予采樣，根據(jù)所采數(shù)值大小調(diào)整測量范圍；根據(jù)實驗情況，設置“上線頻率”、“輸入方式”等子項。只有接入的傳感器為IEPE（ICP）傳感器時，才能選擇IEPE輸入方式，否則會損壞傳感器。3.2.1 電壓測量 當對應通道沒有接任何適調(diào)器，系統(tǒng)啟動后，軟件的“通用參數(shù)”頁面內(nèi)，“測量類型”項顯示為“電壓測量”（在本次實驗中所用的磁電式速度傳感器 渦電流式位移傳感器的輸出都是電壓 可直接用“電壓測量”。使用者根據(jù)對應通道所接的傳感器設置此通道的“工程單位”

16、、“靈敏度”和“輸入方式”等項，根據(jù)北側無聊了的大仙選擇合適的“量程范圍”，通用參數(shù)的其它子項“修正系數(shù)”積分類型“積分單位”和“上限頻率”根據(jù)實驗情況設置。4.3 采樣參數(shù)的設置設置的采樣頻率的大小應根據(jù)所測信號的最高頻率進行預估，一般而言，采樣頻率為信號最高頻率的5-10倍，分析頻率分析頻率系統(tǒng)設置為采樣頻率/2.56；設置的“采樣方式”有示波 連續(xù)、瞬態(tài)和觸發(fā)連續(xù)等，根據(jù)實驗要求選擇，大多情況多選“連續(xù)”和“瞬態(tài)”，當選“瞬態(tài)”由用戶根據(jù)實驗要求設置觸發(fā)方式、數(shù)據(jù)塊數(shù)、延遲塊數(shù)，觸發(fā)次數(shù)，其中觸發(fā)方式有自由采集、信號觸發(fā)可選。3.4 平衡清零開始采樣前，先進行平衡操作，在進行清零操作。3

17、.5 開始采樣點擊工具欄上的采樣圖標，啟動采樣。采樣開始后，點擊工具欄上的顯示圖標“”（也可先建立）可新建一個繪圖顯示窗口，顯示各接入通道的采樣后的信號。如要改變觀測信號，在圖中點擊可顯示出 信號選擇 自動光標等項，點擊信號選擇 可顯示所選信號類型 “時間曲線”、“FFT實時譜 FFT平均譜 和“頻率響應”等項，可實驗要求選擇。雙擊“時間曲線”即可選中，顯示為改通道的時間曲線，在雙擊可取消。單擊工具欄上的圖標可顯示光標，點擊光標在子菜單上課選擇合適的光標類型，如：單光標 雙光標、諧光標等；選擇合適的光標類型后，可在繪圖窗口中顯示光標讀數(shù)。4實時數(shù)據(jù)的處理和分析4.1 其中有多種分析功能主要有：

18、 時域顯示統(tǒng)計信息、頻譜分析顯示、相關分析、幅值分析、頻響分析 倒譜分析等多種功能，使用者可根據(jù)實驗要求，選擇合適的顯示。 4.2數(shù)據(jù)的觀察、讀數(shù)、保存、回放 本軟件充分利用了windows操作系統(tǒng)的多線程機制，在采樣過程中使用者可以實時地觀測信號波形，或者同時進行其他操作，例如1）新建或關閉繪圖窗口；2)改變窗口內(nèi)的現(xiàn)實的通道：3）設置窗口的圖形屬性；4）縱向放大或縮小曲線；5）使用光標讀數(shù)；6） 數(shù)據(jù)保存，可以保存為位圖、text /EXCEL 等多種格式。5、基本要求5.1 熟悉振動與控制實驗控制實驗臺結構5.2 熟悉DH1301掃頻信號發(fā)生器的使用5.2.1 掃頻信號發(fā)生器在不同功能情

19、況下（定頻 掃頻 隨機 ）的使用，與激振器配合使用5.2.2 掃頻信號發(fā)生器與動態(tài)采集器DH5923配合使用5.2 熟悉動態(tài)信號分析系統(tǒng)的基本使用實驗一 簡支梁的機械振動參數(shù)測量一、實驗目的1、學習常用測振傳感器及其配套儀器的使用方法。2、熟悉簡諧振動各基本參數(shù)的測量及其相互關系。3、簡支梁的一階固有頻率和振型測量二、實驗內(nèi)容1、用位移傳感器測量振動位移。2、用壓電加速度傳感器測量振動加速度。3、用電動式速度傳感器測量振動速度三、實驗原理在振動測量中，振動信號的位移、速度、加速度幅值可用位移傳感器、速度傳感器或加速度傳感器來進行測量。 設振動位移、速度、加速度分別為、，其幅值分別為、，當 時，

20、有式中： 振動角頻率, 初相角, 則位移、速度、加速度的幅值關系為由上式可知，振動信號的位移、速度、加速度的幅值之間有確定的關系，根據(jù)這種關系，只要用位移、速度或加速度傳感器測出其中一種物理量的幅值，在測出振動頻率后，就可計算出其它兩個物理量的幅值，或者利用測試儀或動態(tài)分析儀中的微分、積分功能來進行測量。四、測量過程與測試系統(tǒng)框圖實驗設備及接線如圖所示1、安裝激振器：把激振器安裝在支架上，將激振器和支架固定在實驗臺基座上，并保證激振器頂桿對簡支梁有一定的預壓力（不要超過激振桿上的紅線標識），用專用連接線連接激振器和掃頻信號源輸出接口。測試系統(tǒng)框圖加速度位移速度傳感器動態(tài)信號采集器（DH5923

21、）簡支梁激振器信號發(fā)生器（功放）DH1301電荷適調(diào)器（可選）變換器計算機計算機系統(tǒng)及分析軟件2、安裝傳感器傳感器安裝：用磁鐵把壓電式加速度傳感器和慣性式速度傳感器分別安裝在簡支梁上（注意：速度傳感器不能倒置）。用磁性表支架將非接觸式電渦流位移傳感器固定，位移傳感器輸出通過變換器與動態(tài)采集器（DH5923）連接，傳感器頭與梁表面保留一定的間隙，一般安裝間距1 mm左右；速度傳感器輸出直接接到動態(tài)采集器的測試通道；壓電加速度傳感器（普通壓電式）通過適調(diào)器與采集器連接或者壓電加速度傳感器（IEPE）可直接與采集器連接；3、儀器參數(shù)設置3、啟動振動測試與分析軟件3.1軟件啟動 打開動態(tài)采集器（DH5

22、923）的電源開關，開計算機，以管理員身份啟動動態(tài)測試專用軟件，進入數(shù)采分析軟件的主界面，選擇“基本分析” ，進入測試分析系統(tǒng)軟件；3,2 動態(tài)采樣設置 1）采樣設置 采樣頻率（合適）、 采樣方式（連續(xù)）、觸發(fā)方式、數(shù)據(jù)塊等的設置；2）通道設置 根據(jù)所接入的傳感器通道設置進行設置 “通用參數(shù)、觸發(fā)參數(shù)、幾何參數(shù)、標定信息和通道子參數(shù)”等，其中通用參數(shù)和通道子參數(shù)設置尤為重要 通用參數(shù)設置 為通道號 通道描狀態(tài) 量程范圍， 輸入加速度傳感器、速度傳感器和位移傳感器的靈敏度；輸入方式：壓電加速度和速度傳感器選AC，位移傳感器選SIN_DC；壓電加速度傳感器（IEPE）選用ICP輸入方式3,3 采樣

23、控制 由采樣控制工具條上諸多按鈕控制 啟動采樣 暫停采樣 采樣停止 回放 通道平衡 清零等。注意在啟動采樣前先平衡 清零再進行采樣，可消除原有通道中的干擾信號。當啟動采樣時通道上的采樣燈亮，進行采樣，根據(jù)需要進行采樣時間控制，否則，會一直采樣，可能會有巨量數(shù)據(jù)。4、顯示設置 當進行新的測量時，應根據(jù)自己的測量要求進行設置，（當打開測量界面時是上次測量的界面，如直接使用會造成現(xiàn)有數(shù)據(jù)覆蓋原來數(shù)據(jù)），打開四個窗口，分別顯示三個通道的時間信號和一個通道頻域信號。5、采集并顯示 數(shù)據(jù) 存儲測量 調(diào)節(jié)掃頻信號源的輸出頻率和信號幅值，使梁產(chǎn)生明顯振動。在三個窗口中讀取當前振動的最大值（位移、速度、加速度）

24、和當前振動的頻率。存儲測量數(shù)據(jù) 將測量顯示圖拷貝到實驗報告中6、計算數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)進行比較五、實驗步驟1 基本振動參數(shù)測量在穩(wěn)態(tài)激勵下，在簡支梁實驗對象上，同一測點，測取振動的幅值（加速度、速度和位移）和頻率，分析幅值之間的相互關系。2 調(diào)整激勵頻率，采用傳感器測取振動幅值，測取簡支梁的一階固有頻率和一階振型 實驗二 單自由度系統(tǒng)強迫振動特性的測量一、實驗目的1 學會測量單自由度系統(tǒng)強迫振動的幅頻特性曲線。2 學會根據(jù)幅頻特性曲線確定系統(tǒng)的固有頻率f0和阻尼比。3 變換單自由度系統(tǒng)的結構，增加附加質量和增加阻尼對振動的影響二、實驗裝置框圖圖3.1 實驗裝置框圖圖3.2單雙自由度系統(tǒng)實際對象三、

25、實驗原理 單自由度系統(tǒng)的力學模型如圖3所示。在正弦激振力的作用下系統(tǒng)作簡諧強迫振動，設激振力F的幅值B、圓頻率0(頻率f=2)，系統(tǒng)的運動微分方程式為：或 （1）式中：系統(tǒng)固有圓頻率 = n -衰減系數(shù) 2n=c/m-阻尼比 =n/ F激振力 方程7-1的特解，即強迫振動為： （2）式中：A強迫振動振幅 -初相位 （3） 式(7-3)叫做系統(tǒng)的幅頻特性。將式(7-3)所表示的振動幅值與激振頻率的關系用圖形表示，稱為幅頻特性曲線(如圖4所示)：3 單自由度系統(tǒng)力學模型 4 單自由度系統(tǒng)振動的幅頻特性曲線 圖3中，Amax為系統(tǒng)共振時的振幅；f0為系統(tǒng)固有頻率，、為半功率點頻率。 振幅為Amax時

26、的頻率叫共振頻率f0。在有阻尼的情況下，共振頻率為： (4) 當阻尼較小時，故以固有頻率作為共振頻率。在小阻尼情況下可得 (5) 四、 實驗方法4.1 激振器安裝把激振器安裝在支架上，將激振器和支架固定在實驗臺基座上，并保證激振器頂桿對單自由系統(tǒng)有一定的預壓力，用專用連接線連接激振器和DH1301功率輸出接口。激振器的激振輸入可參考DH1301信號發(fā)生器的使用4.2 連接測試系統(tǒng)將力傳感器輸出信號接到采集儀的1-1通道，加速度傳感器布置在測量平面上，傳感器測得的信號接到采集儀的1-2通道，或者用電渦流傳感器進行振動測量。4.3 儀器設置A 打開儀器電源，啟動計算機，以管理員身份啟動控制分析軟件

27、，進入“基本分析”模塊，新建一個文件（文件名自定-最好以 日期+組別 為文件名），選擇合適的顯示方式，以時間記錄儀為好。B 測試系統(tǒng)設置 與測試系統(tǒng)連接相適應，設置各測試通道參數(shù)；在“設置”/“模擬通道”設置采樣頻率、量程范圍、工程單位和傳感器靈敏度等參數(shù)；4.4啟動運行參數(shù)， 啟動激活記錄儀窗口，選擇對應通道AI1-2，開始采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)同步采集顯示在圖形窗口內(nèi)。注：采樣頻率一般設置為采集信號的10倍20倍，保證采集的信號沒有幅值失真。量程范圍一般設置為采集信號的1.5倍，保證較高的信噪比。工程單位根據(jù)實際物理量設置，傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設置。l 設置分析軟件，平均方式：峰值保持；

28、2D圖譜窗口內(nèi)，選擇頻響函數(shù)1-2/1-1曲線；4.5 調(diào)節(jié)DH1301掃頻信號源的輸出頻率，激振信號源顯示的頻率即為簡支梁系統(tǒng)強迫振動的頻率fy。改變輸出頻率：把頻率調(diào)到零，逐漸增大頻率到50Hz。每增加一次25Hz，在共振峰附近盡量增加測試點數(shù)。l 設置信號源頻率，起始頻率：5Hz，結束頻率：100Hz，線性掃頻間隔：1Hz/s。電壓輸出先可用較小電壓試做0.2V，然后再調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出電壓值合適。在共振頻率附近，即使有較小電壓，共振頻率出也會有較大的振動幅值，并且不應在共振處停留校場時間，以免損壞設備。4.6 實驗過程觀察和數(shù)據(jù)記錄啟動信號發(fā)生器，輸出掃頻信號給激振器激振，開始激振掃頻

29、；啟動測試系統(tǒng)，開始信號采集分析，中間可暫停信號發(fā)生器，將振動幅值及對應頻率填入下表。特別注意共振頻率處數(shù)據(jù)和半功率點處數(shù)據(jù)。直到掃頻信號達到結束頻率，手動停止掃頻。驗證上述實驗結果：分析軟件進入到頻響函數(shù)分析模塊。五、實驗步驟1、調(diào)整單自由度系統(tǒng)，使其在無阻尼條件下2、 記錄掃頻激勵下，單自由度系統(tǒng)的時域波形 并對波形進行分析、3、分析單自由度系統(tǒng)的固有頻率、阻尼比等3 改變單自由度系統(tǒng)質量（附加質量）和阻尼對參數(shù)的影響。實驗三 三自由度系統(tǒng)固有頻率及振型測量實驗一、實驗目的1.1 學會用掃頻共振法確定三自由度系統(tǒng)的各階固有頻率。1.2 觀察三自由度系統(tǒng)的各階振型。1.3 將實驗所測得的各階

30、固有頻率、振型與理論計算值比較。二、實驗裝置框圖信號發(fā)生器（功放）DH1301非接觸激振器磁力表座圖3.1 實驗裝置框圖三、實驗原理 把三個鋼質量塊、 、(集中質量)固定在鋼弦上，鋼弦張力T用不同重量的重錘來調(diào)節(jié)。在平面橫振動的條件下，忽略鋼弦的質量，將一無限自由度系統(tǒng)簡化為三自由度系統(tǒng)。由振動理知，三個集中質量的運動可用下面的方程來描述： （1）式中： 質量矩陣 剛度矩陣 位移矩陣 系統(tǒng)的各階固有頻率為： 一階固有頻率 (2)二階固有頻率 （3）三階固有頻率 （4）式中： 弦上集中質量 m=0.0045 千克 弦絲長度 L=0.625 米 進一步可計算出各階主振型A(i),(i=1,2,3)

31、: (10-5)各階主振型如圖2所示： 一階主振型 二階主振型 三階主振型 圖4. 2 三自由度系統(tǒng)的主振型對于三自由度系統(tǒng)，有三個固有頻率，系統(tǒng)在任意初始條件下的響應是三個主振型的迭加。當激振頻率等于某一階固有頻率時，系統(tǒng)的振動突出為主振動，系統(tǒng)的振型由該階主振型決定，其它階的主振型可忽略不計。主振型與固有頻率一樣只決定于系統(tǒng)本身的物理性質，而與初始條件無關。測定系統(tǒng)的固有頻率時，只要連續(xù)調(diào)整激振頻率，使系統(tǒng)出現(xiàn)某階振型且振幅達到最大，此時的激振頻率即為該階固有頻率。四、實驗方法4.1 激振器安裝把非接觸激振器安裝在磁性表座上，將激振器和磁性表座固定在實驗臺基座上，并保證非接觸激振器與鋼絲質

32、量塊距離在10-15mm（如圖所示），使振動時激振器不碰撞質量塊。用專用連接線連接非接觸激振器和DH1301輸出接口。4.2 開啟DH1301的電源開關，由低到高逐漸增加掃頻信號源的輸出頻率，當觀察到系統(tǒng)出現(xiàn)如圖2所示的第一階振型且振幅最大時，激振信號源顯示的頻率就是系統(tǒng)的一階固有頻率。依此下去，可得到如圖2所示的第二、三階振型和二、三階固有頻率。4.3 更換不同的質量，使鋼絲產(chǎn)生不同張力，分別重復以上各步測得三自由系統(tǒng)的三階固有頻率和振型。五、實驗結果與分析5.1 不同張力下各階固有頻率的理論計算值與實測值 表10-1弦絲張力T=19.8 (N)T=29.8 (N)固-有頻率理 論 值實 測

33、 值5.2 繪出觀察到的三自由度系統(tǒng)振型曲線。5.3 將理論計算出的各階固有頻率、理論振型與實測固有頻率、實測振型相比較，是否一致? 產(chǎn)生誤差的原因在哪里?實驗四 拍振實驗一、實驗目的1.1 觀察拍振現(xiàn)象，建立拍振的概念。1.2 了解如何消除或減弱拍振的現(xiàn)象。二、實驗裝置框圖圖5-1 實驗裝置框圖三、實驗原理當同一結構存在有二個振動信號時，如果振動作用對結構處于線性彈性結構，二個單獨的振動信號在一定條件下會產(chǎn)生所謂拍的現(xiàn)象，也稱拍振現(xiàn)象。如對簡支梁系統(tǒng)施加兩個頻率接近、振幅不等的激振力，使系統(tǒng)產(chǎn)生振動，用分析儀測得系統(tǒng)的振動波形如下圖所示，其振幅是周期地變化，這種現(xiàn)象就叫做拍?？偟膩碇v，兩個頻

34、率接近、振幅不等的振動迭加就能形成拍。根據(jù)拍振理論，設兩個頻率接近、振幅不等的振動為： (1) 合振動 （2)式中：A- 合振動振幅 -初相角 （3） （4）分振動y1、y2與合振動y的波形如圖9-2所示，合振動的頻率及周期為： （5） （6）合振動的振幅隨時間在最大振幅Amax與最小振幅Amin間作周期變化，就形成了拍，如圖2虛線所示，其中：最大振幅 ，最小振幅 。在拍振圖形上，有最大振幅的一段叫拍的腹，有最小振幅的一段叫拍的腰，腰和腹總是間隔地出現(xiàn)的。在單位時間內(nèi)腰或腹出現(xiàn)的次數(shù)叫拍的頻率，振幅大小改變一次的時間叫拍的周期。 =-= (7) = (8) 從(7)式可知，兩個分振動的頻率相差

35、越小，拍振動的周期就越大。四、實驗步驟及方法4.1 安裝偏心電機偏心電機的電源線接到調(diào)壓器的輸出端，調(diào)壓器電源線接到調(diào)壓器的輸入端（雙色為地線），一定要小心防止接錯，要注意調(diào)壓器的輸入和輸出端，防止接反。把調(diào)速電機安裝在簡支梁中部，對簡支梁產(chǎn)生一個未知的激振力，電機轉速（強迫振動頻率）可用調(diào)壓器來改變，把調(diào)壓器放在“110”檔左右，調(diào)好后在實驗的過程中不要再改變電機轉速。4.2 激振器安裝將激振器固定在實驗臺基座上，并在簡支梁上安裝力傳感器，通過螺桿將激振器與力傳感器相連，并用螺母固緊，用專用連接線連接激振器和DH1301功率輸出接口。4.3 組成測試系統(tǒng)和激振系統(tǒng)連接好將加速度傳感器布置在偏

36、心電機和激振器的中間位置，傳感器測得的信號接到采集儀的1-1通道。4.4 儀器設置打開儀器電源，進入控制分析軟件，新建一個項目（文件名自定），在“設置”/“模擬通道”設置采樣頻率、量程范圍、工程單位和靈敏度等參數(shù)，激活“記錄儀”窗口，選擇相應通道AI1-1。開始采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)同步采集顯示在圖形窗口內(nèi)。注：采樣頻率一般設置為采集信號的10倍20倍，保證采集的信號沒有幅值失真。量程范圍一般設置為采集信號的1.5倍，保證較高的信噪比。工程單位根據(jù)實際物理量設置，傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設置。調(diào)節(jié)DH1301掃頻信號源的輸出頻率，當激振頻率接近電機轉動產(chǎn)生的振動頻率時，屏幕上出現(xiàn)了拍振波形。五、實驗結果與分析5.1 實驗數(shù)據(jù)表1 分 振 動 分 振 動 頻 率=( )Hz=( )Hz 幅 值=( )=( )5.2 繪出分析儀上觀察到的拍振波形。5.3 根據(jù)表1數(shù)據(jù)計算、。5.4 如微微改變激振器頻率或電機轉速，觀察拍的頻率的變化。實驗與理論是否一致？5.5 對結構來講