機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)指導(dǎo)書昆明理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心說明和評(píng)分1 實(shí)驗(yàn)前，必須認(rèn)真作好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行預(yù)習(xí)，熟悉相關(guān)理論教學(xué)內(nèi)容，明確實(shí)驗(yàn)要求，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室首先應(yīng)該熟悉相關(guān)的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)要求組成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)搭建完畢經(jīng)檢查無誤后，方可接通電源進(jìn)行驗(yàn)。系統(tǒng)搭建后請(qǐng)確認(rèn)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小；3）有輸入功能的儀器，輸入量程處于最大或合適量程；4）在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中仔細(xì)調(diào)整，以期達(dá)到理想的測(cè)試效果。3 有計(jì)算機(jī)組成的測(cè)試系統(tǒng)，首先開啟一次設(shè)備和儀器，然后再開啟計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)虛擬儀器，實(shí)驗(yàn)儀器開機(jī)預(yù)

2、熱510 分鐘，正式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4 觀察實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察和記錄。實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：實(shí)驗(yàn)成績按在實(shí)驗(yàn)室學(xué)生的實(shí)際操作情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況綜合評(píng)分1） 實(shí)驗(yàn)實(shí)作成績?cè)u(píng)分：以學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)要求和試驗(yàn)結(jié)果等給出評(píng)定成績，評(píng)定按：不及格、及格 、中、良、優(yōu)；2） 實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績：按照學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、思考和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等情況評(píng)定成績。初評(píng)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(shí)驗(yàn)成績?cè)u(píng)定按百分制。安全注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)盡管在設(shè)計(jì)、加工和安裝時(shí)已充分考慮了安全方面的問題，但使用時(shí)仍需注意如下事

3、項(xiàng)：一、通電前仔細(xì)檢查各活動(dòng)機(jī)械部分，如激振器、偏心電機(jī)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(zhuǎn)。二、查看傳感器、信號(hào)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(jī)調(diào)壓器應(yīng)放置于桌面寬敞處，盡可能遠(yuǎn)離其它儀器，在使用前必須確認(rèn)電源輸入接線和輸出接線正確，調(diào)壓器與電機(jī)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(xì)檢查電機(jī)偏心輪是否緊固、使用完畢應(yīng)立即斷電，不應(yīng)在等待狀態(tài)下長時(shí)間通電。在使用時(shí)應(yīng)以適當(dāng)速度增加輸出電壓，提高轉(zhuǎn)速；不應(yīng)快速提高小電

4、機(jī)轉(zhuǎn)速，以免造成傷害。注意，在啟動(dòng)電機(jī)時(shí)應(yīng)將測(cè)試系統(tǒng)準(zhǔn)備好，在待測(cè)狀態(tài)。五、信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)激振器時(shí)，確認(rèn)輸出聯(lián)線正確，確認(rèn)輸出沒有短路，信號(hào)發(fā)生器的輸出應(yīng)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(shí)，直接按 開始 鍵啟動(dòng)，應(yīng)避免。五、激振器和偏心電機(jī)工作時(shí)，禁止手或是其它物品碰到激振器頂桿和電機(jī)偏心輪，以免受傷或物品飛落。六、所有儀器設(shè)備工作過程中發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即斷電，并請(qǐng)專業(yè)人員檢查維修。預(yù)備知識(shí) 振動(dòng)測(cè)試與控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)認(rèn)知與使用1DHVTC振動(dòng)測(cè)試與控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成如圖1-1所示，本系統(tǒng)由“振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架及對(duì)象”、“激振系統(tǒng)”、“振動(dòng)測(cè)試分析系統(tǒng)”組成。2.1 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架

5、及對(duì)象由振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)及對(duì)象 ，實(shí)驗(yàn)對(duì)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(dòng)隔振、被動(dòng)隔振用的空氣阻尼減震器、動(dòng)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(jī)(9) 磁電式速度傳感器(10) 被動(dòng)隔振系統(tǒng)(11) 簡支梁/懸臂梁(12) 主動(dòng)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(lì) 接觸式與非接觸式激振器激振DH1301掃頻信號(hào)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(jī)激振 調(diào)壓器+偏心電機(jī)； C） 瞬態(tài)激振 力錘。 振動(dòng)測(cè)量與分析系統(tǒng)：由傳感器 動(dòng)態(tài)信號(hào)采集儀 和計(jì)算機(jī)（帶測(cè)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(dòng)態(tài)采集分析系統(tǒng)DH5923數(shù)據(jù)采集分析儀；計(jì)算機(jī)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(hào)發(fā)生器是配有功率放大后的正弦激振信號(hào)源，可推動(dòng)JZK-1型接觸式激振器或JZF

7、-1型非接觸式激振器。 技術(shù)指標(biāo)：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(hào)源接通電源，并處于關(guān)閉狀態(tài)，用激振器信號(hào)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(guān)，啟動(dòng)信號(hào)發(fā)生器，根據(jù)所需要求，有“正弦定頻 線性掃頻 對(duì)數(shù)掃頻 隨機(jī) ”四種類型，多用“ 正弦定頻 線性掃頻”；設(shè)置頻率用“設(shè)置 確認(rèn) 取消”等鍵設(shè)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(shè)定；設(shè)定完成后按“開始 停止”鍵啟動(dòng)或停止信號(hào)發(fā)生器，使儀器進(jìn)入正常工作狀態(tài)。特別注意：信號(hào)

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(yīng)過大，正常使用一般小于5V2.1.2 JZK-1型電動(dòng)型接觸式激振器的使用方法 技術(shù)指標(biāo)：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(duì)象連接件（可用傳感器代），再用螺母固定，激振器與被測(cè)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(dòng)激振器信號(hào)源，設(shè)定相應(yīng)的激振頻率，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shù)指標(biāo)：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(cè)激振件的剛度大小調(diào)節(jié)激振器與被測(cè)激振件的初始間隙，一般間隙為8mm15mm。在做試驗(yàn)時(shí)，還應(yīng)根據(jù)各階固有頻率的高低隨時(shí)調(diào)節(jié)激振器與被測(cè)激振件的間隙，使互相不會(huì)發(fā)生碰撞。啟動(dòng)激振信號(hào)源，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的激振。2.1.4 偏心電動(dòng)機(jī)和調(diào)壓器的使用方法 由偏心電動(dòng)機(jī)和調(diào)壓器組成的激振設(shè)備； 單相串激整流子電動(dòng)機(jī)適用單相直流電源供電，其轉(zhuǎn)速隨負(fù)載或電源電壓的變動(dòng)而變化。我們用改變電源電壓的辦法來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可在08000轉(zhuǎn)/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(jī)的接

10、線線應(yīng)一一對(duì)應(yīng)，千萬不可接錯(cuò)，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(dòng)時(shí)，調(diào)壓器的旋鈕處于“0”的極左位置 ，順時(shí)針（向右）轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，經(jīng)過一定調(diào)節(jié)死區(qū)（20）后，小電機(jī)旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)輸出電壓，小電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)偏心片轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速的改變使電機(jī)偏心質(zhì)量的離心慣性力的大小和頻率發(fā)生改變，利用偏心質(zhì)量的離心慣性力，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的激振，激振力與轉(zhuǎn)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(yīng)過高；轉(zhuǎn)動(dòng)過程中切記不可用手等物件碰轉(zhuǎn)動(dòng)件注意：實(shí)驗(yàn)完畢前或中間暫停較長時(shí)，將信號(hào)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(guān)閉電源，否則帶負(fù)荷關(guān)機(jī)會(huì)造成設(shè)備損壞。2.2 測(cè)試系統(tǒng)的使用方法2.2.1 動(dòng)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(dòng)儀器，安裝1394驅(qū)動(dòng)（若為以太網(wǎng)口，則跳過），打開軟件進(jìn)行信號(hào)采樣等操作。2.2.2 DH620磁電式速度傳感器 技術(shù)指標(biāo)：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(dòng)速度傳感器安裝在被測(cè)振動(dòng)體上，其外殼隨振動(dòng)體而振動(dòng)，位于氣隙間的線圈就切割磁力線，發(fā)出正比于振動(dòng)速度的電勢(shì)。該電勢(shì)由導(dǎo)線輸入分析儀放大，可測(cè)量振動(dòng)速度。信號(hào)經(jīng)積分或微分處理，也可測(cè)量振動(dòng)位移和加速度。本傳感器只能測(cè)量垂直方向的

12、振動(dòng)。2.2.3 壓電式加速度傳感器2.2.3.1 技術(shù)指標(biāo):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(dòng)測(cè)試通道，輸入傳感器靈敏度，既可測(cè)量振動(dòng)加速度。2.2.4 電渦流位移傳感器2.2.4.1 技術(shù)指標(biāo):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(cè)量位移3 軟

13、件使用說明檢查各個(gè)傳感器安裝與連接正確后，啟動(dòng)采集分析儀器，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，調(diào)入測(cè)試分析軟件，初始調(diào)入“基本測(cè)量”模塊時(shí)，進(jìn)入到軟件的測(cè)試系統(tǒng)設(shè)置和測(cè)量過程記錄與分析：3.1 新建測(cè)試項(xiàng)目 在軟件工具欄上點(diǎn)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(xiàng)目”等容易識(shí)別的文件名命名，注意存儲(chǔ)在那一文件之下，輸入項(xiàng)目名稱后按“保存”按鈕文件保存，以后在同一實(shí)驗(yàn)過程中都可以此文件名稱進(jìn)行，如需更改設(shè)置或不同的測(cè)試項(xiàng)目，也應(yīng)作相應(yīng)的文件名稱命名。3.2 通道參數(shù)的設(shè)置新建項(xiàng)目后，首先是通道參數(shù)設(shè)置：在一起啟動(dòng)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(yīng)變傳感器，接入應(yīng)變適調(diào)器。系統(tǒng)啟動(dòng)之后軟件可自動(dòng)識(shí)別相應(yīng)通道的測(cè)量類型，并在“通用參數(shù)”下“測(cè)量類型”項(xiàng)對(duì)應(yīng)通道位置顯示所接適調(diào)器的類型或可測(cè)量類型，如果沒有接入適調(diào)器，“測(cè)量類型”項(xiàng)對(duì)應(yīng)通道顯示為“電壓測(cè)量”。本實(shí)驗(yàn)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(dòng)態(tài)采集器DH5923，（壓電式加速度傳感器和壓電式力傳感器），對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)通道，接“電壓測(cè)量”，如果接入錯(cuò)誤，將不能顯示正確的信號(hào)，切記！使用者根據(jù)對(duì)應(yīng)通道所用傳感器

15、對(duì)比此通道的“工程單位”和“靈敏度”項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置，該通道的被測(cè)物理量的大小選擇合適的量程范圍，如果被測(cè)物理量大小不確定時(shí)，先將量程范圍設(shè)置為最大，然后進(jìn)行予采樣，根據(jù)所采數(shù)值大小調(diào)整測(cè)量范圍；根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，設(shè)置“上線頻率”、“輸入方式”等子項(xiàng)。只有接入的傳感器為IEPE（ICP）傳感器時(shí)，才能選擇IEPE輸入方式，否則會(huì)損壞傳感器。3.2.1 電壓測(cè)量 當(dāng)對(duì)應(yīng)通道沒有接任何適調(diào)器，系統(tǒng)啟動(dòng)后，軟件的“通用參數(shù)”頁面內(nèi)，“測(cè)量類型”項(xiàng)顯示為“電壓測(cè)量”（在本次實(shí)驗(yàn)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(cè)量”。使用者根據(jù)對(duì)應(yīng)通道所接的傳感器設(shè)置此通道的“工程單位”

16、、“靈敏度”和“輸入方式”等項(xiàng)，根據(jù)北側(cè)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(xiàng)“修正系數(shù)”積分類型“積分單位”和“上限頻率”根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況設(shè)置。4.3 采樣參數(shù)的設(shè)置設(shè)置的采樣頻率的大小應(yīng)根據(jù)所測(cè)信號(hào)的最高頻率進(jìn)行預(yù)估，一般而言，采樣頻率為信號(hào)最高頻率的5-10倍，分析頻率分析頻率系統(tǒng)設(shè)置為采樣頻率/2.56；設(shè)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(shí)驗(yàn)要求選擇，大多情況多選“連續(xù)”和“瞬態(tài)”，當(dāng)選“瞬態(tài)”由用戶根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)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(hào)觸發(fā)可選。3.4 平衡清零開始采樣前，先進(jìn)行平衡操作，在進(jìn)行清零操作。3

17、.5 開始采樣點(diǎn)擊工具欄上的采樣圖標(biāo)，啟動(dòng)采樣。采樣開始后，點(diǎn)擊工具欄上的顯示圖標(biāo)“”（也可先建立）可新建一個(gè)繪圖顯示窗口，顯示各接入通道的采樣后的信號(hào)。如要改變觀測(cè)信號(hào)，在圖中點(diǎn)擊可顯示出 信號(hào)選擇 自動(dòng)光標(biāo)等項(xiàng)，點(diǎn)擊信號(hào)選擇 可顯示所選信號(hào)類型 “時(shí)間曲線”、“FFT實(shí)時(shí)譜 FFT平均譜 和“頻率響應(yīng)”等項(xiàng)，可實(shí)驗(yàn)要求選擇。雙擊“時(shí)間曲線”即可選中，顯示為改通道的時(shí)間曲線，在雙擊可取消。單擊工具欄上的圖標(biāo)可顯示光標(biāo)，點(diǎn)擊光標(biāo)在子菜單上課選擇合適的光標(biāo)類型，如：單光標(biāo) 雙光標(biāo)、諧光標(biāo)等；選擇合適的光標(biāo)類型后，可在繪圖窗口中顯示光標(biāo)讀數(shù)。4實(shí)時(shí)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(shí)域顯示統(tǒng)計(jì)信息、頻譜分析顯示、相關(guān)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(shí)驗(yàn)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(jī)制，在采樣過程中使用者可以實(shí)時(shí)地觀測(cè)信號(hào)波形，或者同時(shí)進(jìn)行其他操作，例如1）新建或關(guān)閉繪圖窗口；2)改變窗口內(nèi)的現(xiàn)實(shí)的通道：3）設(shè)置窗口的圖形屬性；4）縱向放大或縮小曲線；5）使用光標(biāo)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(dòng)與控制實(shí)驗(yàn)控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)5.2 熟悉DH1301掃頻信號(hào)發(fā)生器的使用5.2.1 掃頻信號(hào)發(fā)生器在不同功能情

19、況下（定頻 掃頻 隨機(jī) ）的使用，與激振器配合使用5.2.2 掃頻信號(hào)發(fā)生器與動(dòng)態(tài)采集器DH5923配合使用5.2 熟悉動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)的基本使用實(shí)驗(yàn)一 簡支梁的機(jī)械振動(dòng)參數(shù)測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)常用測(cè)振傳感器及其配套儀器的使用方法。2、熟悉簡諧振動(dòng)各基本參數(shù)的測(cè)量及其相互關(guān)系。3、簡支梁的一階固有頻率和振型測(cè)量二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用位移傳感器測(cè)量振動(dòng)位移。2、用壓電加速度傳感器測(cè)量振動(dòng)加速度。3、用電動(dòng)式速度傳感器測(cè)量振動(dòng)速度三、實(shí)驗(yàn)原理在振動(dòng)測(cè)量中，振動(dòng)信號(hào)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(jìn)行測(cè)量。 設(shè)振動(dòng)位移、速度、加速度分別為、，其幅值分別為、，當(dāng) 時(shí)，

20、有式中： 振動(dòng)角頻率, 初相角, 則位移、速度、加速度的幅值關(guān)系為由上式可知，振動(dòng)信號(hào)的位移、速度、加速度的幅值之間有確定的關(guān)系，根據(jù)這種關(guān)系，只要用位移、速度或加速度傳感器測(cè)出其中一種物理量的幅值，在測(cè)出振動(dòng)頻率后，就可計(jì)算出其它兩個(gè)物理量的幅值，或者利用測(cè)試儀或動(dòng)態(tài)分析儀中的微分、積分功能來進(jìn)行測(cè)量。四、測(cè)量過程與測(cè)試系統(tǒng)框圖實(shí)驗(yàn)設(shè)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(shí)驗(yàn)臺(tái)基座上，并保證激振器頂桿對(duì)簡支梁有一定的預(yù)壓力（不要超過激振桿上的紅線標(biāo)識(shí)），用專用連接線連接激振器和掃頻信號(hào)源輸出接口。測(cè)試系統(tǒng)框圖加速度位移速度傳感器動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器（DH5923

21、）簡支梁激振器信號(hào)發(fā)生器（功放）DH1301電荷適調(diào)器（可選）變換器計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)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(dòng)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(dòng)態(tài)采集器的測(cè)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(shè)置3、啟動(dòng)振動(dòng)測(cè)試與分析軟件3.1軟件啟動(dòng) 打開動(dòng)態(tài)采集器（DH5

22、923）的電源開關(guān)，開計(jì)算機(jī)，以管理員身份啟動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)試專用軟件，進(jìn)入數(shù)采分析軟件的主界面，選擇“基本分析” ，進(jìn)入測(cè)試分析系統(tǒng)軟件；3,2 動(dòng)態(tài)采樣設(shè)置 1）采樣設(shè)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(shè)置；2）通道設(shè)置 根據(jù)所接入的傳感器通道設(shè)置進(jìn)行設(shè)置 “通用參數(shù)、觸發(fā)參數(shù)、幾何參數(shù)、標(biāo)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(shè)置尤為重要 通用參數(shù)設(shè)置 為通道號(hào) 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(dòng)采樣 暫停采樣 采樣停止 回放 通道平衡 清零等。注意在啟動(dòng)采樣前先平衡 清零再進(jìn)行采樣，可消除原有通道中的干擾信號(hào)。當(dāng)啟動(dòng)采樣時(shí)通道上的采樣燈亮，進(jìn)行采樣，根據(jù)需要進(jìn)行采樣時(shí)間控制，否則，會(huì)一直采樣，可能會(huì)有巨量數(shù)據(jù)。4、顯示設(shè)置 當(dāng)進(jìn)行新的測(cè)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)自己的測(cè)量要求進(jìn)行設(shè)置，（當(dāng)打開測(cè)量界面時(shí)是上次測(cè)量的界面，如直接使用會(huì)造成現(xiàn)有數(shù)據(jù)覆蓋原來數(shù)據(jù)），打開四個(gè)窗口，分別顯示三個(gè)通道的時(shí)間信號(hào)和一個(gè)通道頻域信號(hào)。5、采集并顯示 數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)測(cè)量 調(diào)節(jié)掃頻信號(hào)源的輸出頻率和信號(hào)幅值，使梁產(chǎn)生明顯振動(dòng)。在三個(gè)窗口中讀取當(dāng)前振動(dòng)的最大值（位移、速度、加速度）

24、和當(dāng)前振動(dòng)的頻率。存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù) 將測(cè)量顯示圖拷貝到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中6、計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較五、實(shí)驗(yàn)步驟1 基本振動(dòng)參數(shù)測(cè)量在穩(wěn)態(tài)激勵(lì)下，在簡支梁實(shí)驗(yàn)對(duì)象上，同一測(cè)點(diǎn)，測(cè)取振動(dòng)的幅值（加速度、速度和位移）和頻率，分析幅值之間的相互關(guān)系。2 調(diào)整激勵(lì)頻率，采用傳感器測(cè)取振動(dòng)幅值，測(cè)取簡支梁的一階固有頻率和一階振型 實(shí)驗(yàn)二 單自由度系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)特性的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 學(xué)會(huì)測(cè)量單自由度系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)的幅頻特性曲線。2 學(xué)會(huì)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(jié)構(gòu)，增加附加質(zhì)量和增加阻尼對(duì)振動(dòng)的影響二、實(shí)驗(yàn)裝置框圖圖3.1 實(shí)驗(yàn)裝置框圖圖3.2單雙自由度系統(tǒng)實(shí)際對(duì)象三、

25、實(shí)驗(yàn)原理 單自由度系統(tǒng)的力學(xué)模型如圖3所示。在正弦激振力的作用下系統(tǒng)作簡諧強(qiáng)迫振動(dòng)，設(shè)激振力F的幅值B、圓頻率0(頻率f=2)，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)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(qiáng)迫振動(dòng)為： （2）式中：A強(qiáng)迫振動(dòng)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(dòng)幅值與激振頻率的關(guān)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(xué)模型 4 單自由度系統(tǒng)振動(dòng)的幅頻特性曲線 圖3中，Amax為系統(tǒng)共振時(shí)的振幅；f0為系統(tǒng)固有頻率，、為半功率點(diǎn)頻率。 振幅為Amax時(shí)

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(dāng)阻尼較小時(shí)，故以固有頻率作為共振頻率。在小阻尼情況下可得 (5) 四、 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)臺(tái)基座上，并保證激振器頂桿對(duì)單自由系統(tǒng)有一定的預(yù)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(hào)發(fā)生器的使用4.2 連接測(cè)試系統(tǒng)將力傳感器輸出信號(hào)接到采集儀的1-1通道，加速度傳感器布置在測(cè)量平面上，傳感器測(cè)得的信號(hào)接到采集儀的1-2通道，或者用電渦流傳感器進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量。4.3 儀器設(shè)置A 打開儀器電源，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，以管理員身份啟動(dòng)控制分析軟件

27、，進(jìn)入“基本分析”模塊，新建一個(gè)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(shí)間記錄儀為好。B 測(cè)試系統(tǒng)設(shè)置 與測(cè)試系統(tǒng)連接相適應(yīng)，設(shè)置各測(cè)試通道參數(shù)；在“設(shè)置”/“模擬通道”設(shè)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(dòng)運(yùn)行參數(shù)， 啟動(dòng)激活記錄儀窗口，選擇對(duì)應(yīng)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(shè)置為采集信號(hào)的10倍20倍，保證采集的信號(hào)沒有幅值失真。量程范圍一般設(shè)置為采集信號(hào)的1.5倍，保證較高的信噪比。工程單位根據(jù)實(shí)際物理量設(shè)置，傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。l 設(shè)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(hào)源的輸出頻率，激振信號(hào)源顯示的頻率即為簡支梁系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)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(cè)試點(diǎn)數(shù)。l 設(shè)置信號(hào)源頻率，起始頻率：5Hz，結(jié)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(hào)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(huì)有較大的振動(dòng)幅值，并且不應(yīng)在共振處停留校場(chǎng)時(shí)間，以免損壞設(shè)備。4.6 實(shí)驗(yàn)過程觀察和數(shù)據(jù)記錄啟動(dòng)信號(hào)發(fā)生器，輸出掃頻信號(hào)給激振器激振，開始激振掃頻

29、；啟動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，開始信號(hào)采集分析，中間可暫停信號(hào)發(fā)生器，將振動(dòng)幅值及對(duì)應(yīng)頻率填入下表。特別注意共振頻率處數(shù)據(jù)和半功率點(diǎn)處數(shù)據(jù)。直到掃頻信號(hào)達(dá)到結(jié)束頻率，手動(dòng)停止掃頻。驗(yàn)證上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果：分析軟件進(jìn)入到頻響函數(shù)分析模塊。五、實(shí)驗(yàn)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(lì)下，單自由度系統(tǒng)的時(shí)域波形 并對(duì)波形進(jìn)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(zhì)量（附加質(zhì)量）和阻尼對(duì)參數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)三 三自由度系統(tǒng)固有頻率及振型測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1 學(xué)會(huì)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(shí)驗(yàn)所測(cè)得的各階

30、固有頻率、振型與理論計(jì)算值比較。二、實(shí)驗(yàn)裝置框圖信號(hào)發(fā)生器（功放）DH1301非接觸激振器磁力表座圖3.1 實(shí)驗(yàn)裝置框圖三、實(shí)驗(yàn)原理 把三個(gè)鋼質(zhì)量塊、 、(集中質(zhì)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(dòng)的條件下，忽略鋼弦的質(zhì)量，將一無限自由度系統(tǒng)簡化為三自由度系統(tǒng)。由振動(dòng)理知，三個(gè)集中質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)可用下面的方程來描述： （1）式中： 質(zhì)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(zhì)量 m=0.0045 千克 弦絲長度 L=0.625 米 進(jìn)一步可計(jì)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(duì)于三自由度系統(tǒng)，有三個(gè)固有頻率，系統(tǒng)在任意初始條件下的響應(yīng)是三個(gè)主振型的迭加。當(dāng)激振頻率等于某一階固有頻率時(shí)，系統(tǒng)的振動(dòng)突出為主振動(dòng)，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(jì)。主振型與固有頻率一樣只決定于系統(tǒng)本身的物理性質(zhì)，而與初始條件無關(guān)。測(cè)定系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，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(dá)到最大，此時(shí)的激振頻率即為該階固有頻率。四、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)臺(tái)基座上，并保證非接觸激振器與鋼絲質(zhì)

32、量塊距離在10-15mm（如圖所示），使振動(dòng)時(shí)激振器不碰撞質(zhì)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(guān)，由低到高逐漸增加掃頻信號(hào)源的輸出頻率，當(dāng)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(shí)，激振信號(hào)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(zhì)量，使鋼絲產(chǎn)生不同張力，分別重復(fù)以上各步測(cè)得三自由系統(tǒng)的三階固有頻率和振型。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析5.1 不同張力下各階固有頻率的理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值 表10-1弦絲張力T=19.8 (N)T=29.8 (N)固-有頻率理 論 值實(shí) 測(cè)

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(jì)算出的各階固有頻率、理論振型與實(shí)測(cè)固有頻率、實(shí)測(cè)振型相比較，是否一致? 產(chǎn)生誤差的原因在哪里?實(shí)驗(yàn)四 拍振實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.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(shí)驗(yàn)裝置框圖圖5-1 實(shí)驗(yàn)裝置框圖三、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)同一結(jié)構(gòu)存在有二個(gè)振動(dòng)信號(hào)時(shí)，如果振動(dòng)作用對(duì)結(jié)構(gòu)處于線性彈性結(jié)構(gòu)，二個(gè)單獨(dú)的振動(dòng)信號(hào)在一定條件下會(huì)產(chǎn)生所謂拍的現(xiàn)象，也稱拍振現(xiàn)象。如對(duì)簡支梁系統(tǒng)施加兩個(gè)頻率接近、振幅不等的激振力，使系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)，用分析儀測(cè)得系統(tǒng)的振動(dòng)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(gè)頻

34、率接近、振幅不等的振動(dòng)迭加就能形成拍。根據(jù)拍振理論，設(shè)兩個(gè)頻率接近、振幅不等的振動(dòng)為： (1) 合振動(dòng) （2)式中：A- 合振動(dòng)振幅 -初相角 （3） （4）分振動(dòng)y1、y2與合振動(dòng)y的波形如圖9-2所示，合振動(dòng)的頻率及周期為： （5） （6）合振動(dòng)的振幅隨時(shí)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(shí)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(shí)間叫拍的周期。 =-= (7) = (8) 從(7)式可知，兩個(gè)分振動(dòng)的頻率相差

35、越小，拍振動(dòng)的周期就越大。四、實(shí)驗(yàn)步驟及方法4.1 安裝偏心電機(jī)偏心電機(jī)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(cuò)，要注意調(diào)壓器的輸入和輸出端，防止接反。把調(diào)速電機(jī)安裝在簡支梁中部，對(duì)簡支梁產(chǎn)生一個(gè)未知的激振力，電機(jī)轉(zhuǎn)速（強(qiáng)迫振動(dòng)頻率）可用調(diào)壓器來改變，把調(diào)壓器放在“110”檔左右，調(diào)好后在實(shí)驗(yàn)的過程中不要再改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。4.2 激振器安裝將激振器固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(cè)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(jī)和激振器的中間位置，傳感器測(cè)得的信號(hào)接到采集儀的1-1通道。4.4 儀器設(shè)置打開儀器電源，進(jìn)入控制分析軟件，新建一個(gè)項(xiàng)目（文件名自定），在“設(shè)置”/“模擬通道”設(shè)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(yīng)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(shè)置為采集信號(hào)的10倍20倍，保證采集的信號(hào)沒有幅值失真。量程范圍一般設(shè)置為采集信號(hào)的1.5倍，保證較高的信噪比。工程單位根據(jù)實(shí)際物理量設(shè)置，傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。調(diào)節(jié)DH1301掃頻信號(hào)源的輸出頻率，當(dāng)激振頻率接近電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)頻率時(shí)，屏幕上出現(xiàn)了拍振波形。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析5.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1 分 振 動(dòng) 分 振 動(dòng) 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(jì)算、。5.4 如微微改變激振器頻率或電機(jī)轉(zhuǎn)速，觀察拍的頻率的變化。實(shí)驗(yàn)與理論是否一致？5.5 對(duì)結(jié)構(gòu)來講