新版軟件振動教學裝置說明書2014年

..DHVTC振動教學裝置使用說明書XX東華測試技術(shù)股份有限公司.PAGE.目錄TOC\o"1-1"\h\z安全注意事項1實驗一DHVTC振動測試與控制實驗系統(tǒng)組成與使用方法2實驗二用"李薩如圖形法"測量簡諧振動的頻率7實驗三簡諧振動幅值測量10實驗四簡諧波幅域統(tǒng)計參數(shù)的測定13實驗五振動系統(tǒng)固有頻率的測量16實驗六"李薩如圖形法"測量單自由度系統(tǒng)的固有頻率24實驗七無阻尼單自由度系統(tǒng)強迫振動特性的測量26實驗八有無阻尼對單自由度系統(tǒng)自由衰減的測量30實驗九拍振實驗34實驗十三自由度系統(tǒng)各階固有頻率及主振型的測量37實驗十一索力測量40實驗十二錘擊法簡支梁模態(tài)測試42實驗十三線性掃頻法簡支梁模態(tài)測試49實驗十四隨機激勵法簡支梁模態(tài)測試52實驗十五不測力法簡支梁模態(tài)測試55實驗十六懸臂梁模態(tài)測試59實驗十七圓板各階固有頻率及主振型的測量61實驗十八主動隔振實驗64實驗十九被動隔振實驗67實驗二十動力吸振器吸振實驗70實驗二十一附加質(zhì)量對系統(tǒng)頻率的影響73..安全注意事項本實驗系統(tǒng)盡管在設(shè)計、加工和安裝時已充分考慮了安全方面的問題,但強烈建議用戶使用時注意如下事項：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(zhuǎn)。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、調(diào)壓器應(yīng)放置于桌面寬敞處,盡可能遠離其它儀器,并且在使用時只有經(jīng)檢查無誤后才能通電,通電前須仔細檢查電機偏心輪是否緊固、調(diào)壓器與電機連線、接地是否可靠,使用完畢應(yīng)立即斷電。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(shè)備工作過程中發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即斷電,并請專業(yè)人員檢查維修,或致電本公司。實驗一DHVTC振動測試與控制實驗系統(tǒng)組成與使用方法實驗目的1.1了解振動測試與控制實驗系統(tǒng)的組成、安裝和調(diào)整方法。1.2學會激振器、傳感器與數(shù)據(jù)采集分析儀的操作、使用方法。二、DHVTC振動測試與控制學生實驗系統(tǒng)的組成如圖1-1所示,本系統(tǒng)由"振動測試與控制實驗臺"、"激振與測振系統(tǒng)"、"動態(tài)采集分析系統(tǒng)"組成。圖1-1DHVTC振動測試與控制學生實驗系統(tǒng)示意圖<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2.1振動與控制實驗臺振動測試與控制實驗臺由彈性體系統(tǒng)〔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,可完成振動與振動控制等20多個學生實驗。2.2激振系統(tǒng)與測振系統(tǒng)2.2.1激振系統(tǒng)包括：DH1301掃頻信號發(fā)生器；JZ-1型接觸式激振器；JZF-1型非接觸式激振器；偏心電機、調(diào)壓器；力錘。2.2.2測振系統(tǒng)包括：DH620磁電式速度傳感器；DH112壓電式加速度傳感器；OD900800電渦流位移傳感器；力傳感器。2.3動態(tài)采集分析系統(tǒng)信號適調(diào)器；數(shù)據(jù)采集分析儀；計算機系統(tǒng)〔或筆記本電腦；控制與基本分析軟件；模態(tài)分析軟件。三、DHVTC儀器的使用方法3.1激振系統(tǒng)的使用方法3.1.1DH1301掃頻信號發(fā)生器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-1型非接觸式激振器。3.1.1.1技術(shù)指標：頻率范圍：0.1Hz～9999.9Hz；諧波失真：<1%；最大輸出功率：60W；輸出電流：0A～5.5A；功耗：20W。3.1.1.2使用方法：先將DH1301信號源接通電源,并處于關(guān)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(guān),設(shè)置一個自定義的正弦定頻信號,儀器進入正常工作狀態(tài)。3.1.2JZK-1型電動型接觸式激振器的使用方法3.1.2.1技術(shù)指標：激振頻率范圍：10Hz～1000Hz；最大激振力：2000g；最大行程：±1.5mm。3.1.2.2使用方法：激振器與被測物體可靠連接。按圖1-1接好配置儀器,啟動激振器信號源,設(shè)定相應(yīng)的激振頻率,即可實現(xiàn)對試件的激振。3.1.3JZF-1型磁電型非接觸式激振器的使用方法3.1.3.1技術(shù)指標：最大激振頻率范圍：10Hz～1000Hz；最大激振力：50g；安裝間隙：1mm～10mm。3.1.3.2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。在做試驗時,還應(yīng)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。3.1.4偏心電動機和調(diào)壓器的使用方法3.1.4.1由偏心電動機和調(diào)壓器組成的激振設(shè)備；3.1.4.2單相串激整流子電動機適用單相直流電源供電,其轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速,使電動機轉(zhuǎn)速可在0～8000轉(zhuǎn)/分的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)速的改變使電機偏心質(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,即可實現(xiàn)對試件的激振。3.2測試系統(tǒng)的使用方法3.2.1動態(tài)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(qū)動〔若為以太網(wǎng)口,則跳過,打開軟件進行信號采樣等操作。3.2.2DH620磁電式速度傳感器3.2.2.1技術(shù)指標：頻率范圍 10Hz～1000Hz；傳感器靈敏度20V/m·s-1；最大量程0.5m·s-1；重量150g。3.2.2.2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振動。3.2.3壓電式加速度傳感器3.2.3.1技術(shù)指標:頻率范圍1Hz～10kHz；傳感器靈敏度10PC/g。.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。3.2.4電渦流位移傳感器3.2.4.1技術(shù)指標:頻率范圍0～10kHz；傳感器靈敏度5.081V/mm；最大振幅±1mm；幅值線性度0.48%F.S。3.2.4.2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。實驗二用"李薩如圖形法"測量簡諧振動的頻率一、實驗目的1.1了解李薩如圖形的物理意義規(guī)律和特點。1.2學會用"李薩如圖形法"測量簡諧振動的頻率。二、實驗裝置圖2-1實驗裝置框圖三、實驗原理李薩如圖是把兩個傳感器測得的信號,一個作為X軸一個作為Y軸進行合成得到的圖形?；ハ啻怪?不同頻率的振動的合成,顯示出復雜的圖形,一般情況下,圖形是不穩(wěn)定的,當兩個振動的頻率成整數(shù)比時,它們就合成了較穩(wěn)定的圖形。為簡單起見,以兩個振動方向互相垂直的簡諧振動的合成進行討論。設(shè)兩個振動波形方程為：x=A1cos<ω1t+φ1>；y=A2cos<ω2t+φ2>其合成波形的方程式為：ω1=2πf1,ω2=2πf23.1當ω1=ω2,,合成波形的軌跡是一條直線,直線通過坐標原點,斜率為兩個振幅之比即A2/A1。3.2當ω1=ω2,A2=A1,時x2–2xycosφ+y2=A12sin2φ當φ=0時 〔x-y2=0 直線φ=450時 x2-xy+y2=A12/2 橢圓φ=900時x2+y2=A12 圓φ=1350時x2+xy+y2=A12/2 橢圓φ=1800時<x+y>2=0 直線以上合成波形見下圖:3.3當ω1≠ω2、A2=A1、φ2–φ1=φ時例如：ω2=2ω1和ω2=3ω1,φ=00,450〔3150,900〔2700,1350〔2250,1800時李薩如圖形,如下圖所示：當ω1與ω2差任意倍、A1≠A2時,合成波形更為復雜。實驗方法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〔要求電源使用三芯接地插座,一定要小心,防止接錯,把偏心電機通過安裝底板安裝在簡支梁中部,電機轉(zhuǎn)速〔強迫振動頻率可用調(diào)壓器電壓調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)輸出電壓到110V左右,調(diào)好后在實驗的過程中不要再改變電機轉(zhuǎn)速。4.2連接測試系統(tǒng)將DH1301掃頻信號源輸出信號接到采集儀的1-1通道。將速度傳感器布置在偏心激振電機附近,速度傳感器測得的信號接到采集儀的1-2通道。4.3儀器設(shè)置打開儀器電源,進入控制分析軟件,新建一個項目〔項目名自定,在"設(shè)置"/"模擬通道"設(shè)置采樣頻率、量程范圍、工程單位和傳感器靈敏度等參數(shù),在"測量"/"圖形區(qū)設(shè)計"選擇"XY記錄儀",在曲線顯示窗口右側(cè),選擇AI1-1和AI1-2,X軸為第一個選擇通道。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(shè)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(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掃頻信號源的輸出頻率,使屏幕上出現(xiàn)一直線或橢<正>圓,此時,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。再新建一個文件,將周期信號頻率變?yōu)?lt;i=1／2,2>,觀察屏幕上的圖形。改變電機轉(zhuǎn)速即改變參考信號的頻率,重復以上步驟。五、實驗結(jié)果與分析5.1測試結(jié)果表2-1簡諧振動頻率fy=<Hz>周期信號頻率fx=fyfx=fy/2fx=2fy圖形5.2觀察并分析周期信號頻率為fy、fy/2、2fy時屏幕上的圖形,看有什么規(guī)律和特點。實驗三簡諧振動幅值測量一、實驗目的1.1了解振動信號位移、速度、加速度之間的關(guān)系。1.2學會用各種傳感器測量簡諧振動的位移、速度、加速度幅值。二、實驗裝置框圖圖3-1實驗裝置框圖三、實驗原理在振動測量中,有時往往不需要測量振動信號的時間歷程曲線,而只需要測量振動信號的幅值。振動信號的幅值可根據(jù)位移、速度、加速度的關(guān)系,用位移傳感器、速度傳感器或加速度傳感器來測量。設(shè)振動位移、速度、加速度分別為x、v、a,其幅值分別為X、V、A：x=Bsin<ωt-ψ>v==ωBcos<ωt-ψ>式中：B——位移振幅ω——振動角頻率ψ——初相位X=BV=ωB=2πfB式<4-1>A=ω2B=<2πf>2B振動信號的幅值可根據(jù)式<4-1>中位移、速度、加速度的關(guān)系,分別用位移傳感器、速度傳感器或加速度傳感器來測量。也可利用動態(tài)分析儀中的微分、積分功能來測量。四、實驗方法4.1安裝激振器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掃頻信號源功率輸出接口。4.2連接儀器和傳感器把加速度傳感器安裝在簡支梁的中部,輸出信號接到數(shù)據(jù)采集分析儀的振動測試通道；把位移傳感器安裝在簡支梁的中部,輸出信號接到數(shù)據(jù)采集分析儀的振動測試通道；把速度傳感器安裝在簡支梁的中部,輸出信號接到數(shù)據(jù)采集分析儀的振動測試通道。4.3儀器參數(shù)設(shè)置打開采集儀器的電源開關(guān),開機進入DHDAS數(shù)據(jù)采集分析軟件的主界面,在"設(shè)置"/"模擬通道"設(shè)置采樣頻率、量程范圍,加速度傳感器、速度傳感器和位移傳感器的靈敏度。注：采樣頻率一般設(shè)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(shè)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(shè)置,傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。輸入方式：壓電傳感器選AC,速度傳感器選AC,位移傳感器選SIN_DC。在"測量"/"圖形區(qū)設(shè)計"選擇"記錄儀",選擇通道AI1-1,AI1-2,AI1-3,測量時勾選"分開顯示",即分別顯示三個通道的時域信號。4.4采集并顯示數(shù)據(jù)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。4.5計算數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)比較按公式計算位移、速度或加速度值,并與實驗數(shù)據(jù)比較。五、實驗結(jié)果與分析5.1實驗數(shù)據(jù)頻率f位移X速度V加速度A5.2根據(jù)位移X,按公式<4-1>計算速度V、加速度A。5.3根據(jù)速度V,按公式<4-1>計算位移X、加速度A。5.4根據(jù)加速度A,按公式<4-1>計算位移X、速度V。5.5位移、速度、加速度幅值的實測值與計算值有無差別?分析誤差產(chǎn)生的原因。實驗四簡諧波幅域統(tǒng)計參數(shù)的測定一、實驗目的1.1學習幅域各統(tǒng)計參數(shù)及其相互關(guān)系；1.2學會對振動波形幅域的測試和分析。二、實驗裝置框圖圖4-1實驗裝置框圖三、實驗原理每一個振動量對時間坐標作出的波形,可以得到峰值、峰峰值、有效值和平均值等量值,它們之間存在一定的關(guān)系。振動量的描述常用峰值表示,但在研究比較復雜的波形時,只用峰值描述振動的過程是不夠的,因為峰值只能描述振動大小的瞬間值,不包含產(chǎn)生振動的時間過程。在考慮時間過程時進一步描述,是平均絕對值和有效〔均方根值。這些參量都與幅值密切相關(guān)峰值定義為：X峰=Xm即從波形的基線位置到波峰的距離,也可稱為振幅。峰峰值是正峰到負峰間的距離。平均絕對值的定義為：有效值定義為：平均絕對值的使用價值較小,而有效值因與振動的能量有直接關(guān)系,所以使用價值較大,特別是對隨機振動的研究,使用價值更大。各量之間的關(guān)系為：這些關(guān)系式更通用的形式為：Ff稱為波形因數(shù),Fc稱為波峰因數(shù),Ff和Fc給出了所研究振動波形的指標,對正弦振動,Ff=1.11≈1分貝,Fc=1.414≈3分貝。關(guān)于波形峰值、有效值和平均絕對值之關(guān)系的分析,對位移、速度、加速度和各種訊號波形都是適用的,但各種不同波形的Ff和Fc值是不一樣的,有時有很大的差別。例如正弦波、三角波和方波,其Ff和Fc值分別列于表1-1。表1-1系數(shù)波形波形因數(shù)Ff波峰因數(shù)Fc正弦波1.111.414三角波1.1551.732方波1.0001.000四、實驗步驟4.1安裝儀器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的功率輸出接口。把加速度傳感器安裝在簡支梁的中部,輸出信號接到數(shù)據(jù)采集分析儀的振動測試通道。4.2儀器參數(shù)設(shè)置打開數(shù)據(jù)采集分析儀的電源開關(guān),進入DHDAS數(shù)據(jù)采集分析軟件。在"設(shè)置"/"模擬通道"設(shè)置采樣頻率為2kHz,"測量"/"統(tǒng)計光標"里有7類時域統(tǒng)計信息,3類頻域統(tǒng)計信息,合理選擇關(guān)心的統(tǒng)計項目。注：采樣頻率一般設(shè)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(shè)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(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)掃頻信號源的輸出頻率,使梁產(chǎn)生共振。開始采集數(shù)據(jù),采集數(shù)據(jù)前要清零。在窗口中,數(shù)據(jù)列表顯示了當前數(shù)據(jù)的各項統(tǒng)計值。五、實驗結(jié)果和分析該實驗主要是為了測定幅域統(tǒng)計參數(shù)之間的關(guān)系,不考慮其實際的物理意義,對信號波形來說作為電信號來處理,單位為〔mV頻率f<Hz>波峰值波谷值峰峰值有效值波形因數(shù)波峰因數(shù)實驗五振動系統(tǒng)固有頻率的測量實驗目的1.1學習共振前后李薩如圖圖形的變化規(guī)律和特點。1.2學習共振法測試固有頻率的原理和方法；〔幅值判別法和相位判別法1.3學習錘擊法測試振動系統(tǒng)固有頻率的原理和方法；〔傳函判別法1.4學習自由衰減振動波形自譜分析法測試振動系統(tǒng)固有頻率的原理和方法?！沧宰V分析法二、實驗裝置框圖圖5-1實驗裝置框圖三、實驗原理對于振動系統(tǒng),經(jīng)常要測定其固有頻率,最常用的方法就是用簡諧力激振,引起系統(tǒng)共振,從而找到系統(tǒng)的各階固有頻率。另一種方法是錘擊法,用沖擊力激振,通過輸入的力信號和輸出的響應(yīng)信號進行傳函分析,得到各階固有頻率。3.1簡諧力激振由簡諧力作用下的強迫振動系統(tǒng),其運動方程為：方程式的解由這兩部分組成：式中<D為阻尼比>c1、c2常數(shù)由初始條件決定其中,x1代表阻尼自由振動基,x2代表阻尼強迫振動項。自由振動周期強迫振動項周期由于阻尼的存在,自由振動基隨時間不斷地衰減消失。最后,只剩下后兩項,也就是通常講的定常強動,只剩下強迫振動部分,即通過變換可寫成x=Asin<ωet->式中設(shè)頻率比將ε=Dω代入公式則振幅滯后相位角因為q/ω2=<F0/m>/<K/m>=F0/K=xst為彈簧受干擾力峰值作用引起的靜位移,所以振幅A可寫成其中β稱為動力放大系數(shù)=動力放大系數(shù)β是強迫振動時的動力系數(shù)即動幅值與靜幅值之比。這個數(shù)值對拾振器和單自由度體系的振動的研究都是很重要的。當u=1,即強迫振動頻率和系統(tǒng)固有頻率相等時,動力系數(shù)迅速增加,引起系統(tǒng)共振,由式x=Asin<ωet->可知,共振時振幅和相位都有明顯變化,通過對這兩個參數(shù)進行測量,我們可以判別系統(tǒng)是否達到共振點,從而確定出系統(tǒng)的各階共振頻率。3.1.1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,通過振動曲線,我們可以觀察到在某一頻率下,任一振動量〔位移、速度、加速度幅值迅速增加,這就是機械振動系統(tǒng)的某階固有頻率。這種方法簡單易行,但在阻尼較大的情況下,不同的測量方法測量出的共振頻率稍有差別,不同類型的振動量對振幅變化敏感程度不一樣,這樣對于一種類型的傳感器在某階頻率時不夠敏感。3.1.2相位判別法相位判別是根據(jù)共振時特殊的相位值以及共振前后相位變化規(guī)律所提出來的一種共振判別法。在簡諧力激振的情況下,用相位法來判定共振是一種較為敏感的方法,而且共振時的頻率就是系統(tǒng)的無阻尼固有頻率,可以排除阻尼因素的影響。激振信號為：f=Fsinωt位移信號為：y=Ysin<ωt->速度信號為：=ωYcos<ωt->加速度信號為：=-ω2sin<ωt->3.1.2.1位移判別法將激振信號輸入到采集儀的第一通道〔即x軸,位移傳感器輸出信號輸入第二通道〔即y軸,此時兩通道的信號分別為：激振信號為：f=Fsinωt位移信號為：y=Ysin<ωt->共振時,ω=ωn,=π/2,x軸信號和y軸信號的相位差為π/2,根據(jù)李薩如圖原理可知,屏幕上的圖象將是一個正橢圓。當ω略大于ωn或略小于ωn時,圖象都將由正橢圓變?yōu)樾睓E圓,其變化過程如下圖所示。因此圖象由斜橢圓變?yōu)檎龣E圓的頻率就是振動體的固有頻率。ω<ωnω=ωnω>ωn圖5-2用位移判別法共振的李薩如圖形3.1.2.2速度判別法將激振信號輸入到采集儀的第一通道〔即x軸,速度傳感器輸出信號輸入第二通道〔即y軸,此時兩通道的信號分別為：激振信號為：f=Fsinωt速度信號為：=ωYcos<ωt->=ωYsin<ωt+π/2->共振時,ω=ωn,=π/2,x軸信號和y軸信號的相位差為0,根據(jù)李薩如圖原理可知,屏幕上的圖象將是一條直線。當ω略大于ωn或略小于ωn時,圖象都將由直線變?yōu)樾睓E圓,其變化過程如下圖所示。因此圖象由斜橢圓變?yōu)橹本€的頻率就是振動體的固有頻率。ω<ωnω=ωnω>ωn圖5-3用速度判別法共振的李薩如圖形3.1.2.3加速度判別法將激振信號輸入到采集儀的第一通道〔即x軸,加速度傳感器輸出信號輸入第二通道〔即y軸,此時兩通道的信號分別為：激振信號為： f=Fsinωt加速度信號為：=-ω2Ysin<ωt->=ω2Ysin<ωt+π->共振時,ω=ωn,=π/2,x軸信號和y軸信號的相位差為π/2,根據(jù)李薩如圖原理可知,屏幕上的圖象將是一個正橢圓。當ω略大于ωn或略小于ωn時,圖象都將由正橢圓變?yōu)樾睓E圓,其變化過程如下圖所示。因此圖象由斜橢圓變?yōu)檎龣E圓的頻率就是振動體的固有頻率。ω<ωnω=ωnω>ωn圖5-4用加速度判別法共振的李薩如圖形3.1.3頻率響應(yīng)法〔傳函判別函數(shù)判別法——動力放大系數(shù)判別法通常我們認為振動系統(tǒng)為線性系統(tǒng),用一特定已知的激振力,以可控的方法來激勵結(jié)構(gòu),同時測量輸入和輸出信號,通過傳函分析,得到系統(tǒng)固有頻率。響應(yīng)與激振力之間的關(guān)系可用導納表示：Y的意義就是幅值為1的激勵力所產(chǎn)生的響應(yīng)。研究Y與激勵力之間的關(guān)系,就可得到系統(tǒng)的頻響特性曲線。在共振頻率下的導納值迅速增大,從而可以判別各階共振頻率。3.1.4自譜分析法當系統(tǒng)做自由衰減振動時包括了各階頻率成分,時域波形反映了各階頻率下自由衰減波形的線性疊加,通過對時域波形做FFT變換就可以得到其頻譜圖,從而我們可以從頻譜圖中各峰值處得到系統(tǒng)的各階固有頻率。四、實驗方法4.1幅值判別法測量4.1.1安裝儀器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,把激振器的信號輸入端用連接線接到DH1301掃頻信號源的輸出接口上。把加速度傳感器安裝在簡支梁上,輸出信號接到數(shù)據(jù)采集分析儀的振動測試通道。4.1.2開機打開儀器電源,進入DHDAS數(shù)據(jù)采集分析軟件,在"設(shè)置"/"模擬通道"設(shè)置采樣頻率,輸入傳感器靈敏度、設(shè)置量程范圍,在打開的記錄儀選擇接入信號的測量通道。清零后開始采集數(shù)據(jù)。注：采樣頻率一般設(shè)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(shè)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(shè)置,傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。4.1.3測量打開DH1301掃頻信號源的電源開關(guān),調(diào)節(jié)輸出電壓,注意不要過載,手動調(diào)節(jié)輸出信號的頻率,從0開始調(diào)節(jié),當簡支梁產(chǎn)生振動,且振動量最大時〔共振,保持該頻率一段時間,記錄下此時信號源顯示的頻率,即為簡支梁振動固有頻率。繼續(xù)增大頻率可得到高階振動頻率。4.2相位判別法4.2.1安裝儀器將激勵信號源輸出端信號接入采集儀的振動測試通道用外輸入數(shù)據(jù)采集1-1〔X軸,加速度傳感器輸出信號接采集儀器的振動測試通道1-2〔Y軸。加速度傳感器放在梁L/3處。4.2.2開機打開儀器電源,進入DHDAS數(shù)據(jù)采集分析軟件,激活打開的XY記錄儀窗口,選擇相應(yīng)通道AI1-1、AI1-2,利用李薩如圖顯示兩通道的數(shù)據(jù)。注：采樣頻率一般設(shè)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(shè)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(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)信號源的頻率,觀察圖象的變化情況,將加速度傳感器換成速度傳感器和位移傳感器分別測試,觀察圖象,根據(jù)共振時各物理量的判別法原理,來確定共振頻率。4.2.3測量調(diào)節(jié)DH1301的輸出電壓來調(diào)整激振器的激振力大小,從而調(diào)整傳感器的輸出幅值大小。4.3頻響函數(shù)〔傳遞函數(shù)判別法測量4.3.1安裝儀器把力錘的力傳感器輸出線接到采集儀1-1通道,速度傳感器安放在簡支梁上,輸出信號接到1-2通道。4.3.2開機打開儀器電源,進入DHDAS數(shù)據(jù)采集分析軟件,在"設(shè)置"/"模擬通道"設(shè)置好采樣頻率、量程、傳感器靈敏度、輸入方式等參數(shù),設(shè)置完畢后在"頻響分析"/"新建"/"輸入"添加"AI1-1","輸出"添加"AI1-2"。設(shè)置"儲存方式"為"信號觸發(fā)"、"觸發(fā)通道"可以選擇"AI1-1"、"觸發(fā)量級"可以選擇"10%"、"延遲點數(shù)"可以設(shè)置"負延遲200點"、"平均次數(shù)"一般可以設(shè)置"10",即每個測點取10次頻響數(shù)據(jù)進行平均處理,若時間允許的話,可以再多進行幾次取平均,設(shè)置完畢進入測量界面。注：采樣頻率一般設(shè)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(shè)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(shè)置,傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。4.3.3測量選擇"頻響布局",用力錘擊簡支梁中部,就可看到時域波形以及相應(yīng)的頻響曲線,頻響曲線的第一個峰就是系統(tǒng)的一階固有頻率。后面的幾個峰是系統(tǒng)的高階頻率。移動傳感器或用力錘敲簡支梁的其他部位,再進行測試,記錄下梁的各階固有頻率。4.4自譜分析法4.4.1安裝儀器把加速度傳感器安放在簡支梁上,輸出信號接到振動測試通道1-1通道。4.4.2開機打開儀器電源,進入DHDAS數(shù)據(jù)采集分析軟件,如上設(shè)置各項參數(shù),進入測量界面。4.4.3測量選擇"頻譜布局"/"FFT"選擇相應(yīng)通道AI1-1,用力錘擊簡支梁中部,就可看到時域波形以及相應(yīng)的頻譜曲線,頻譜曲線的第一個峰就是系統(tǒng)的一階固有頻率。后面的幾個峰是系統(tǒng)的高階頻率。移動傳感器或用力錘敲簡支梁的其他部位,再進行測試,記錄下梁的各階固有頻率。五、實驗結(jié)果與分析5.1將用位移、速度、加速度判別共振的結(jié)果圖分別繪出來。5.2比較各種方法得到的各階模態(tài)頻率。頻率〔Hz測試方法第一階頻率第二階頻率第三階頻率幅值判別法相位判別法位移d速度v加速度a傳函判別法自譜判別法5.3分析實驗結(jié)果與理論原理是否相符合。實驗六"李薩如圖形法"測量單自由度系統(tǒng)的固有頻率一、實驗目的1.1了解李薩如圖形的變化規(guī)律和共振時的特點。1.2學會用"李薩如圖法"測量單自由度系統(tǒng)的固有頻率f0。二、實驗裝置框圖圖6-1實驗裝置框圖KCX圖6-2單自由度系統(tǒng)力學模型三、實驗原理本實驗模型是在圖6-1簡支梁上安裝一個集中質(zhì)量〔電機或質(zhì)量塊,將一無限多自由度的梁簡化為一單自由度系統(tǒng),其力學模型如圖6-2所示。李薩如圖形法測頻原理與實驗二相同。四、實驗方法4.1將測試系統(tǒng)連接好將DH1301掃頻信號源輸出信號接到采集儀的1-1通道。將速度傳感器布置在激振電機附近,速度傳感器測得的信號接到采集儀的1-2通道。4.2儀器設(shè)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,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XY記錄儀窗口,選擇AI1-1和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(shè)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(shè)置,傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。用力錘輕敲電機,使梁產(chǎn)生振動,同時調(diào)節(jié)DH1301掃頻信號源的輸出頻率,使屏幕上出現(xiàn)一直線或橢<正>圓,此時,激振信號源顯示的頻率即為簡支梁系統(tǒng)振動的頻率fy。再新建一個文件,將周期信號頻率變?yōu)?lt;i=1／2,2>,觀察屏幕上的圖形。五、實驗結(jié)果與分析使激振信號源產(chǎn)生的頻率f=f0、f=2f0、f=0.5f實驗七無阻尼單自由度系統(tǒng)強迫振動特性的測量一、實驗目的1.1學會測量單自由度系統(tǒng)強迫振動的幅頻特性曲線。1.2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。二、實驗裝置框圖圖7-1實驗裝置框圖圖7-2單雙自由度系統(tǒng)分解三、實驗原理單自由度系統(tǒng)的力學模型如圖7-3所示。在正弦激振力的作用下系統(tǒng)作簡諧強迫振動,設(shè)激振力F的幅值B、圓頻率ω0<頻率f=ω／2π>,系統(tǒng)的運動微分方程式為：或〔7-1式中：ω—系統(tǒng)固有圓頻率ω=n衰減系數(shù)2n=c/mξ阻尼比ξ=n/ωF——激振力方程7-1的特解,即強迫振動為：〔7-2式中：A——強迫振動振幅--初相位〔7-3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(guān)系用圖形表示,稱為幅頻特性曲線<如圖7-4所示>：7-3單自由度系統(tǒng)力學模型7-4單自由度系統(tǒng)振動的幅頻特性曲線圖7-3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時的頻率叫共振頻率f0。在有阻尼的情況下,共振頻率為：<7-4>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<7-5>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。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(shè)置打開儀器電源,進入控制分析軟件,新建一個文件〔文件名自定,在"設(shè)置"/"模擬通道"設(shè)置采樣頻率、量程范圍、工程單位和傳感器靈敏度等參數(shù),激活記錄儀窗口,選擇對應(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(shè)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(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2—5Hz,在共振峰附近盡量增加測試點數(shù)。并將振動幅值及對應(yīng)頻率填入表7-1。驗證上述實驗結(jié)果：分析軟件進入到頻響函數(shù)分析模塊。設(shè)置信號源頻率,起始頻率：5Hz,結(jié)束頻率：100Hz,線性掃頻間隔：1Hz/s。設(shè)置分析軟件,平均方式：峰值保持；2D圖譜窗口內(nèi),選擇頻響函數(shù)1-2/1-1曲線；開始采集數(shù)據(jù),輸出掃頻信號給激振器。直到掃頻信號達到結(jié)束頻率,手動停止掃頻。觀測頻響函數(shù)曲線類似圖7.4。五、實驗結(jié)果分析5.1實驗數(shù)據(jù)表7-l頻率<Hz>振幅5.2根據(jù)表7-1中的實驗數(shù)據(jù)繪制系統(tǒng)強迫振動的幅頻特性曲線。5.3確定系統(tǒng)固有頻率。5.4確定阻尼比,按圖7.3所示計算0.707Amax,然后在幅頻特性曲線上確定、利用式<7.5>計算出阻尼比。5.5有興趣的同學可以試驗二自由度系統(tǒng)強迫振動特性測量?！捕杂啥认到y(tǒng)為單自由度系統(tǒng)基礎(chǔ)上卸下固定塊即可實驗八有無阻尼對單自由度系統(tǒng)自由衰減的測量一、實驗目的1.1了解單自由度自由衰減振動的有關(guān)概念。1.2學會用分析儀記錄單自由度系統(tǒng)自由衰減振動的波形。1.3學會根據(jù)自由衰減振動波形確定系統(tǒng)的固有頻率f0和阻尼比。1.4比較有無阻尼對單自由度系統(tǒng)衰減振動特性區(qū)別。二、實驗裝置框圖圖8-1實驗裝置框圖三、實驗原理單自由度系統(tǒng)的力學模型如圖8-2所示。給系統(tǒng)<質(zhì)量M>一初始擾動,系統(tǒng)作自由衰減振動,其運動微分方程式為：<8-1>式中：——系統(tǒng)固有角頻率=k／mn——阻尼系數(shù)2n=c／m——阻尼比=n/小阻尼<<1>時,方程<8-1>的解為：<8-2>式中：A—振動振幅—初相位—衰減振動圓頻率,設(shè)初始條件：t=0時,x=x0,,則〔8-3〔8-4式<8-2>的圖形如圖8.3所示。圖8-2單自由度振動系統(tǒng)力學模型圖8-3自由衰減曲線此波形有如下特點：3.1振動周期T1,大于無阻尼自由振動周期T,即T1>T0。固有頻率<8-5>3.2振幅按幾何級數(shù)衰減減幅系數(shù)〔8-6對數(shù)減幅系數(shù)〔8-7對數(shù)減幅系數(shù)也可以用相隔i個周期的兩個振幅之比來計算：<8-8>從而可得：；C=；<8-9>四、實驗方法4.1將系統(tǒng)安裝成單自由度無阻尼系統(tǒng)擰緊固定塊,定位塊離開左邊質(zhì)量塊,擰緊螺母；將加速度傳感器布置在測量平面上,加速度傳感器信號接到采集儀的振動測試通道。4.2儀器設(shè)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(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(shè)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(shè)置,傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。4.3測試和處理用錘敲擊右邊質(zhì)量塊使其產(chǎn)生自由衰減振動。記錄單自由度系統(tǒng)自由衰減振動波形,然后設(shè)定i,利用雙光標讀出i個波經(jīng)歷的時間△t,T1=△t；讀出相距i個周期的兩振幅的峰峰值2A1、2Ai+1之值,按公式8-9計算出阻尼比,再按公式8-5計算出固有頻率。說明：峰峰值〔A1.5為A1與A2之間的谷值這樣選取,可以減少零點誤差。4.4將系統(tǒng)安裝成單自由度有阻尼系統(tǒng)定位塊靠近左邊質(zhì)量塊,旋轉(zhuǎn)定位塊,將螺母反過來擰緊,即可實現(xiàn)加與不加阻尼兩種狀態(tài),重復以上步驟。五、實驗結(jié)果與分析5.1繪出兩次單自由度自由衰減振動波形圖〔一個無阻尼,一個有阻尼,并進行比較。5.2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)按公式計算出固有頻率和阻尼比,計算結(jié)果填入下表。表8.1選項類型i時間t周期Tl2A12Ai+1阻尼比固有頻率無阻尼有阻尼5.3有興趣的同學可以測試有無阻尼對兩自由度系統(tǒng)衰減振動的影響?！沧ⅲ簝勺杂啥仁窃趩巫杂啥然A(chǔ)上卸下固定塊即可5.4此為時域法算阻尼,一般較簡單的是半功率帶寬法測算阻尼,可以在"測量"/"圖形區(qū)設(shè)計"/"阻尼比計算",選擇對應(yīng)通道AI1-1,雙光標截出一階頻率的半功率帶寬,軟件根據(jù)公式7-5算出相應(yīng)的阻尼比。實驗九拍振實驗一、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9-1實驗裝置框圖三、實驗原理當結(jié)構(gòu)振動時,有時會產(chǎn)生所謂拍的現(xiàn)象。什么叫拍?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)的振動波形如圖9-2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(shè)兩個頻率接近、振幅不等的振動為：<9-1>合振動〔9-2>式中：A合振動振幅初相角〔9-3〔9-4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：〔9-5〔9-6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9-2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。=-=<9-7>==<9-8>從<9-7>式可知,兩個分振動的頻率相差越小,拍振動的周期就越大。四、實驗方法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(zhuǎn)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(zhuǎn)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將測試系統(tǒng)連接好將加速度傳感器布置在偏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(shè)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(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(shè)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(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掃頻信號源的輸出頻率,當激振頻率接近電機轉(zhuǎn)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(jié)果與分析5.1實驗數(shù)據(jù)表9-1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9-1數(shù)據(jù)計算、、、、。5.4如微微改變激振器頻率或電機轉(zhuǎn)速,觀察拍的頻率的變化。實驗與理論是否一致？5.5對結(jié)構(gòu)來講,拍是不利的現(xiàn)象,如果拍的最大振幅大于允許值,則必須消除或減弱拍的現(xiàn)象。你用什么方法來改變拍的現(xiàn)象呢？實驗十三自由度系統(tǒng)各階固有頻率及主振型的測量一、實驗目的1.1學會用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固有頻率、振型與理論計算值比較。二、實驗裝置框圖圖10-1實驗裝置框圖三、實驗原理把三個鋼質(zhì)量塊、、<集中質(zhì)量>固定在鋼絲繩上,鋼絲繩張力T用不同重量的重錘來調(diào)節(jié)。在平面橫振動的條件下,忽略鋼絲繩的質(zhì)量,將一無限自由度系統(tǒng)簡化為三自由度系統(tǒng)。由振動理知,三個集中質(zhì)量的運動可用下面的方程來描述：〔10-1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<10-2>二階固有頻率〔10-3三階固有頻率〔10-4式中：弦上集中質(zhì)量m=0.0045千克弦絲張力T=<>牛頓弦絲長度L=0.625米固有頻率f=〔赫茲進一步可計算出各階主振型A<i>,<i=1,2,3>:<10-5>各階主振型如圖10-3所示：一階主振型二階主振型三階主振型圖10—3三自由度系統(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(yīng)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(zhì),而與初始條件無關(guān)。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,此時的激振頻率即是該階固有頻率。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(zhì)量塊距離在10-15mm〔如圖所示,使振動時激振器不碰撞質(zhì)量塊。用專用連接線連接非接觸4.2開啟DH1301的電源開關(guān),調(diào)節(jié)DH1301掃頻信號源的輸出頻率,激振頻率由低到高逐漸增加,當觀察到系統(tǒng)出現(xiàn)如圖10-3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10-3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,分別重復以上各步測得前兩階的固有頻率。五、實驗結(jié)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=1×9.8<N>T=2×9.8<N>固-有頻率理論值實測值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?實驗十一索力測量一、實驗目的1.1學習索力測試的原理；1.2學習索力測試方法。二、實驗儀器安裝示意圖圖11-1實驗裝置框圖三、實驗原理拉索是斜拉橋和懸索橋的重要承重構(gòu)件,設(shè)計和施工時通過調(diào)整拉索的索力：使塔、梁處于最佳受力狀態(tài)。在運營過程中,亦應(yīng)不斷監(jiān)測索力變化,及時調(diào)整索力,使之處于設(shè)計要求的狀態(tài)。因此,無論施工過程還是運營過程中均需準確地測知索力。頻率法目前是斜拉橋測索力的普遍應(yīng)用方法,索的邊界條件為兩端固定,索的質(zhì)量均勻分布,在本程序模塊中,索力計算公式為：其中：T——索的拉力〔N；M——索單位長度的質(zhì)量〔kg/m；L——纜索的長度〔m；——第n階自振頻率在該試驗中采用鋼絲模擬索力的測試過程,鋼絲的質(zhì)量可以忽略不計,在鋼絲上加一塊質(zhì)量塊,形成集中的單自由度系統(tǒng),激勵質(zhì)量塊,產(chǎn)生自由衰減振動,測得其頻率,就可通過以下公式來計算：當采用兩個集中質(zhì)量塊均勻分布,并且兩個質(zhì)量塊質(zhì)量相等為m時,激勵質(zhì)量塊,產(chǎn)生自由衰減振動,測得其二階頻率,就可通過以下公式來計算：當采用三個集中質(zhì)量塊均勻分布,并且三個質(zhì)量塊質(zhì)量相等為m時,激勵質(zhì)量塊,產(chǎn)生自由衰減振動,測得其三階頻率,就可通過以下公式來計算：m——小質(zhì)量塊質(zhì)量〔kgL——鋼絲兩端支承間距〔mn——為頻率階數(shù)。四、實驗方法4.1按示意圖安裝配重塊和鋼絲質(zhì)量塊組成的三自由度懸索系統(tǒng),電渦流位移傳感器安裝在質(zhì)量塊上面,距離約為4mm,電渦流傳感器的輸出接入采集儀的應(yīng)變通道。4.2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(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"窗口和"FFT"窗口,選擇相應(yīng)通道,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(shè)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(shè)置,傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。4.3用手在垂直方向使質(zhì)量塊離開平衡位置,放開手后,系統(tǒng)做自由衰減振動,在譜窗口讀取共振頻率,計算索力值。4.4改變配重塊質(zhì)量,重復以上步驟。五、實驗結(jié)果和分析配重質(zhì)量<kg>試驗次數(shù)測試頻率<Hz>小質(zhì)量塊質(zhì)量<g>支承鋼絲長度<m>索力<N>0.5150.625250.6251150.625250.625實驗十二錘擊法簡支梁模態(tài)測試一、實驗目的1.1學習測力法模態(tài)分析原理；1.2學習測力法〔錘擊法模態(tài)測試及分析方法。二、實驗儀器安裝示意圖圖12-1實驗裝置框圖三、實驗原理3.1模態(tài)分析方法及其應(yīng)用模態(tài)分析方法是把復雜的實際結(jié)構(gòu)簡化成模態(tài)模型,來進行系統(tǒng)的參數(shù)識別〔系統(tǒng)識別,從而大大地簡化了系統(tǒng)的數(shù)學運算。通過實驗測得實際響應(yīng)來尋求相應(yīng)的模型或調(diào)整預想的模型參數(shù),使其成為實際結(jié)構(gòu)的最佳描述。主要應(yīng)用有：用于振動測量和結(jié)構(gòu)動力學分析。可測得比較精確的固有頻率、模態(tài)振型、模態(tài)阻尼、模態(tài)質(zhì)量和模態(tài)剛度?？捎媚B(tài)實驗結(jié)果去指導有限元理論模型的修正,使計算機模型更趨于完善和合理。用來進行結(jié)構(gòu)動力學修改、靈敏度分析和反問題的計算。用來進行響應(yīng)計算和載荷識別。3.2模態(tài)分析基本原理工程實際中的振動系統(tǒng)都是連續(xù)彈性體,其質(zhì)量與剛度具有分析的性質(zhì),只有掌握無限多個點在每瞬間時的運動情況,才能全面描述系統(tǒng)的振動。因此,理論上它們都屬于無限多自由度的系統(tǒng),需要用連續(xù)模型才能加以描述。但實際上不可能這樣做,通常采用簡化的方法,歸結(jié)為有限個自由度的模型來進行分析,即將系統(tǒng)抽象為由一些集中質(zhì)量塊和彈性元件組成的模型。如果簡化的系統(tǒng)模型中有n個集中質(zhì)量,一般它便是一個n自由度的系統(tǒng),需要n個獨立坐標來描述它們的運動,系統(tǒng)的運動方程是n個二階互相耦合〔聯(lián)立的常微分方程。模態(tài)分析是在承認實際結(jié)構(gòu)可以運用所謂"模態(tài)模型"來描述其動態(tài)響應(yīng)的條件下,通過實驗數(shù)據(jù)的處理和分析,尋求其"模態(tài)參數(shù)",是一種參數(shù)識別的方法。模態(tài)分析的實質(zhì),是一種坐標轉(zhuǎn)換。其目的在于把原在物理坐標系統(tǒng)中描述的響應(yīng)向量,放到所謂"模態(tài)坐標系統(tǒng)"中來描述。這一坐標系統(tǒng)的每一個基向量恰是振動系統(tǒng)的一個特征向量。也就是說在這個坐標下,振動方程是一組互無耦合的方程,分別描述振動系統(tǒng)的各階振動形式,每個坐標均可單獨求解,得到系統(tǒng)的某階結(jié)構(gòu)參數(shù)。經(jīng)離散化處理后,一個結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性可由N階矩陣微分方程描述：<1>式中f<t>為N維激振向量；x,,分別為N維位移、速度和加速度響應(yīng)向量；M、K、C分別為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度和阻尼矩陣,通常為實對稱N階矩陣。設(shè)系統(tǒng)的初始狀態(tài)為零,對方程式〔1兩邊進行拉普拉斯變換,可以得到以復數(shù)s為變量的矩陣代數(shù)方程<2>式中的矩陣<3>反映了系統(tǒng)動態(tài)特性,稱為系統(tǒng)動態(tài)矩陣或廣義阻抗矩陣。其逆矩陣<4>稱為廣義導納矩陣,也就是傳遞函數(shù)矩陣。由式〔2可知<5>在上式中令s=jω,即可得到系統(tǒng)在頻域中輸出〔響應(yīng)向量*和輸入*的關(guān)系式<6>式中H〔ω為頻率響應(yīng)函數(shù)矩陣。H〔ω矩陣中第i行第j列的元素<7>等于僅在j坐標激振〔其余坐標激振為零時,i坐標響應(yīng)與激振力之比。在〔3式中令可得阻抗矩陣<8>利用實際對稱矩陣的加權(quán)正交性,有其中矩陣稱為振型矩陣,假設(shè)阻尼矩陣C也滿足振型正交性關(guān)系代入〔8式得到<9>式中因此<10>上式中,,分別為第r階模態(tài)質(zhì)量和模態(tài)剛度〔又稱為廣義質(zhì)量和廣義剛度。分別為第r階模態(tài)頻率、模態(tài)阻尼比和模態(tài)振型。不難發(fā)現(xiàn),N自由度系統(tǒng)的頻率響應(yīng),等于N個單自由度系統(tǒng)頻率響應(yīng)的線形疊加。為了確定全部模態(tài)參數(shù),實際上只需測量頻率響應(yīng)矩陣的一列〔對應(yīng)一點激振,各點測量的或一行〔對應(yīng)依次各點激振,一點測量的就夠了。試驗模態(tài)分析或模態(tài)參數(shù)識別的任務(wù)就是由一定頻段內(nèi)的實測頻率響應(yīng)函數(shù)數(shù)據(jù),確定系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)——模態(tài)頻率、模態(tài)阻尼比和振型〔n為系統(tǒng)在測試頻段內(nèi)的模態(tài)數(shù)。3.3模態(tài)分析方法和測試過程3.3.1激勵方法為進行模態(tài)分析,首先要測得激振力及相應(yīng)的響應(yīng)信號,進行傳遞函數(shù)分析。傳遞函數(shù)分析實質(zhì)上就是機械導納,i和j兩點之間的傳遞函數(shù)表示在j點作用單位力時,在i點所引起的響應(yīng)。要得到i和j點之間的傳遞導納,只要在j點加一個頻率為的正弦的力信號激振,而在i點測量其引起的響應(yīng),就可得到計算傳遞函數(shù)曲線上的一個點。如果是連續(xù)變化的,分別測得其相應(yīng)的響應(yīng),就可以得到傳遞函數(shù)曲線。然后建立結(jié)構(gòu)模型,采用適當?shù)姆椒ㄟM行模態(tài)擬合,得到各階模態(tài)參數(shù)和相應(yīng)的模態(tài)振型動畫,形象地描述出系統(tǒng)的振動型態(tài)。根據(jù)模態(tài)分析的原理,我們要測得傳遞函數(shù)模態(tài)矩陣中的任一行或任一列,由此可采用不同的測試方法。要得到矩陣中的任一行,要求采用各點輪流激勵,一點響應(yīng)的方法；要得到矩陣中任一列,采用一點激勵,多點測量響應(yīng)的方法。實際應(yīng)用時,單擊拾振法,常用錘擊法激振,用于結(jié)構(gòu)較為輕小,阻尼不大的情況。對于笨重、大型及阻尼較大的系統(tǒng),則常用固定點激振的方法,用激振器激勵,以提供足夠的能量。還有一點是單點拾振法,當結(jié)構(gòu)常因過于巨大和笨重,以至于采用單點激振時不能提供足夠的能量,把我們感興趣的模態(tài)激勵出來?；蛘呤窃诮Y(jié)構(gòu)同一頻率時可能有多個模態(tài),這樣單點激振就不能把它們分離出來,這時就需要采用多點激振的方法,采用兩個甚至更多的激勵來激發(fā)結(jié)構(gòu)的振動。3.3.2結(jié)構(gòu)安裝方式在測試中使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)處于什么狀態(tài),是試驗準備工作的一個重要方面。一種經(jīng)常采用的狀態(tài)是自由狀態(tài)。即使試驗對象在任一坐標上都不與地面相連接,自由地懸浮在空中。如放在很軟的泡沫塑料上；或用很長的柔索將結(jié)構(gòu)吊起而在水平方向激振,可認為在水平方向處于自由狀態(tài)。另一種是地面支承狀態(tài),結(jié)構(gòu)上有一點或若干點與地面固結(jié)。如果在我們所關(guān)心的是實際情況支承條件下的模態(tài),這時,可在實際支承條件下進行試驗。但最好還是自由支承為佳。因為自由狀態(tài)具有更多的自由度。四、實驗步驟有一根梁如圖12-2所示,長〔x向500mm,寬<y向>50mm,欲使用多點敲擊、單點響應(yīng)方法做其z圖12-2梁的結(jié)構(gòu)示意圖和測點分布示意圖4.1測點的確定此梁在y、z方向尺寸和x方向〔尺寸相差較大,可以簡化為桿件,所以只需在x方向順序布置若干敲擊點即可〔本例采用多點敲擊、單點響應(yīng)方法,敲擊點的數(shù)目視要得到的模態(tài)的階數(shù)而定,敲擊點數(shù)目要多于所要求的階數(shù),得出的高階模態(tài)結(jié)果才可信。此例中x方向把梁分成十六等份,即可布十七個測點。選取拾振點時要盡量避免使拾振點在模態(tài)振型的節(jié)點上,此處取拾振點在六號點處。4.2儀器連接儀器連接如圖12-3所示,其中力錘上的力傳感器接動態(tài)采集分析儀的第一通道〔即振動測量通道,壓電加速度傳感器接第二通道〔振動測試通道。圖12-3儀器連接及傳感器分布示意圖4.3打開儀器電源,啟動DHDAS控制分析軟件,選擇頻響布局功能。在彈出的六個窗口內(nèi),分別顯示1-1通道的示波、1-2通道的示波、1-1通道的觸發(fā)數(shù)據(jù)、1-2通道的觸發(fā)數(shù)據(jù)、頻響函數(shù)數(shù)據(jù)和相干函數(shù)。4.4參數(shù)設(shè)置打開動態(tài)采集分析儀電源,啟動DHDAS軟件,選擇"模擬通道"設(shè)置采樣頻率、量程、傳感器靈敏度、輸入方式等參數(shù)。注：采樣頻率一般設(shè)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(shè)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(shè)置,傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。設(shè)置完畢后在"頻響分析"/"新建"/"輸入"添加"AI1-1","輸出"添加"AI1-2",正確輸入測點方向。設(shè)置"儲存方式"為"信號觸發(fā)"、"觸發(fā)通道"可以選擇"AI1-1"、"觸發(fā)量級"可以選擇"10%"、"延遲點數(shù)"可以設(shè)置"負延遲200點"、"平均次數(shù)"一般可以設(shè)置"10",即每個測點取10次頻響數(shù)據(jù)進行平均處理,若時間允許的話,可以再多進行幾次取平均。選擇"手動確認/濾除"即相當于預覽效果,滿意則確認保存,不滿意則重新測試。設(shè)置完畢進入測量界面。注意：移動敲擊時,當力錘移動到其他點進行敲擊測量時,就必須相應(yīng)的修改力錘通道的模態(tài)信息/節(jié)點欄內(nèi)的測點編號。每次移動力錘后都要新建文件。用力錘敲擊各個測點,觀察有無波形,如果有一個或兩個通道無波形或波形不正常,就要檢查儀器是否連接正確、導線是否接通、傳感器、儀器的工作是否正常等等,直至波形正確為止。使用適當?shù)那脫袅η脫舾鳒y點,調(diào)節(jié)量程范圍,直到力的波形和響應(yīng)的波形既不過載也不過小。"手動確認/濾除"打開后,軟件在每次敲擊采集數(shù)據(jù)后,提示是否保存該次試驗數(shù)據(jù)。需要學生判斷敲擊信號和響應(yīng)信號的質(zhì)量,判斷原則為：力錘信號無連擊,振動信號無過載。4.5數(shù)據(jù)預處理調(diào)節(jié)采樣數(shù)據(jù)采樣完成后,對采樣數(shù)據(jù)重新檢查并再次回放計算頻響函數(shù)數(shù)據(jù)。一通道的力信號加力窗,在力窗窗寬調(diào)整合適。對響應(yīng)信號加指數(shù)窗。設(shè)置完成后,回放數(shù)據(jù)重新計算頻響函數(shù)數(shù)據(jù)。4.6模態(tài)分析幾何建模：自動創(chuàng)建矩形模型,輸入模型的長寬參數(shù)以及分段數(shù)；打開節(jié)點坐標欄,編寫測點號；導入頻響函數(shù)數(shù)據(jù)：從上述實驗得到數(shù)據(jù)文件內(nèi),將每個測點的頻響函數(shù)數(shù)據(jù)讀入模態(tài)軟件,注意選擇測量類型：單點拾振測量方式參數(shù)識別：首先光標選擇一個頻段的數(shù)據(jù),點擊參數(shù)識別按鈕,搜索峰值,計算頻率阻尼及留數(shù)〔振型。4.7振型編輯模態(tài)分析完畢以后可以觀察、打印和保存分析結(jié)果,也可以觀察模態(tài)振型的動畫顯示。圖12-4前四階振型4.8動畫顯示打開振型表文件和幾何模型窗口,在振型表文件窗口內(nèi),按數(shù)據(jù)匹配命令,將模態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)分配給幾何模型的測點。進入到幾何模型窗口,點擊動畫顯示按鈕,幾何模型將相應(yīng)模態(tài)頻率的振型以動畫顯示出來。在振型表文件內(nèi)鼠標選擇不同的模態(tài)頻率,幾何模型上就相應(yīng)的將其對應(yīng)的振型顯示出來,如圖12-4為簡支梁的前四階振型的彩色動畫顯示。在幾何模型窗口內(nèi),使用相應(yīng)按鈕可以動畫進行控制,如更換在視圖選擇中選取顯示方式：單視圖、多模態(tài)和三視圖；改變顯示色彩方式；振幅、速度和大小,以及幾何位置。五、實驗結(jié)果和分析5.1記錄模態(tài)參數(shù)模態(tài)參數(shù)第一階第二階第三階第四階第五階頻率阻尼比5.2打印出各階模態(tài)振型圖實驗十三線性掃頻法簡支梁模態(tài)測試一、實驗目的1.1學習線性掃頻法實驗模態(tài)分析原理；1.2學習線性掃頻法模態(tài)測試及分析方法。二、實驗儀器安裝示意圖圖13-1實驗裝置框圖三、實驗原理本實驗對簡支梁進行實驗模態(tài)分析使用的是測力法模塊,與錘擊法簡支梁模態(tài)測試基本一致,區(qū)別如下：3.1錘擊法簡支梁模態(tài)測試方法中,在測試輸入、輸出信號〔激勵、響應(yīng)信號的頻響關(guān)系〔頻響函數(shù)時,激勵力由力錘提供〔壓電式力傳感器接收信號；而線性掃頻法簡支梁模態(tài)實驗中,激勵信號為力傳感器拾取的掃頻信號源DH1301〔內(nèi)置小功率功放控制激振器激勵出來的激勵信號。3.2錘擊法簡支梁模態(tài)測試可以選用單點拾振法<跑激勵>,也可以選用單點激勵法<跑響應(yīng)>,而線性掃頻法簡支梁模態(tài)實驗由于移動激勵比較困難,工作量大,所以一般情況下多采用單點激勵法?？偟膩碚f,線性掃頻法簡支梁模態(tài)測試方法和錘擊法簡支梁模態(tài)測試方法在原理上是基本相同的。四、實驗步驟有一根梁如圖12-2所示,長〔x向555mm,寬<y向>50mm,欲采用線性掃頻方法做其z4.1測點的確定此梁在y、z方向尺寸和x方向〔尺寸相差較大,可以簡化為桿件,所以只需在x方向順序布置若干測點即可,測點的數(shù)目視要得到的模態(tài)的階數(shù)而定,測點數(shù)目要多于所要測量振型的階數(shù),得出的高階振型結(jié)果才真實可靠。同時注意要把激振位置作為簡支梁模態(tài)測試中的一個測點〔測得原點頻響。此例中在x方向把梁分成十六等份,布置十五個測點〔梁的兩個端點不作為測點。4.2連接儀器固定好JZ-1型接觸式激振器,并與DH1301連接好。力傳感器信號接入數(shù)據(jù)采集分析儀的第一通道,壓電式加速度傳感器信號接入第二通道。4.3數(shù)據(jù)采集及參數(shù)設(shè)置打開儀器電源,啟動DHDAS控制分析軟件,菜單選擇分析/頻響分析。在新建的四個窗口內(nèi),分別顯示頻響函數(shù)數(shù)據(jù)、1-1通道的時間波形、相干函數(shù)和1-2通道的時間波形,平衡清零之后,等待采樣。打開DH1301掃頻信號發(fā)生器,調(diào)節(jié)類型為"線性掃頻"〔具體的DH1301的面板操作方法請用戶參考DH1301硬件說明書,設(shè)置起頻為10,止頻為500,掃速為1,按"確定",然后按下"開始",調(diào)節(jié)掃頻電壓,即可開始線性掃頻。點擊DHDAS軟件中的采樣按鈕,開始采樣。注意觀察頻響函數(shù)的變化。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置采樣頻率：1.28KHz<分析頻率取整,且采樣頻率的選取視用戶希望通過掃頻實驗得到簡支梁的頻率階數(shù)而定。實驗裝置配套的簡支梁選取1.28KHz〔通過實驗或有限元分析大致確定的采樣頻率即可掃出簡支梁的前四階頻率；如過希望得到較高階的頻率,則采樣頻率應(yīng)選得較高,如5.12KHz>；儲存方式：連續(xù)。平均方式：峰值保持。時域點數(shù)：視用戶所選取的采樣頻率而靈活調(diào)整,一般那情況下,保證頻率分辨率的值小于1.25即可。如選取1.28KHz的采樣頻率,建議選取1024或2048；如選取5.12KHz的采樣頻率,建議選取4096或者8192。通道參數(shù)設(shè)置工程單位和靈敏度：參考實驗十二。量程范圍：參考實驗十二的量程范圍選定原則,另外根據(jù)試驗者所期望達到的掃頻范圍靈活地加以調(diào)整。模態(tài)參數(shù)：編寫測點號和方向。如果測量1號點的頻響函數(shù)數(shù)據(jù),在1-1通道〔力信號的模態(tài)信息/節(jié)點欄內(nèi)輸入激振器的測點號<測點號固定>,測量方向輸入+Z；響應(yīng)通道〔加速度信號的模態(tài)信息/節(jié)點欄內(nèi)輸入1,方向為+Z；如果測量2號點的頻響函數(shù)數(shù)據(jù),在1-1通道〔力信號的模態(tài)信息/節(jié)點欄內(nèi)輸入激振器的測點號〔測點號固定,測量方向輸入+Z；響應(yīng)通道〔加速度傳感器信號的模態(tài)信息/節(jié)點欄內(nèi)輸入2；如果測量其它點的頻響函數(shù)數(shù)據(jù),依此類推。注意：移動加速度傳感器測量響應(yīng)信號時,當加速度傳感器移動到其他點進行測量時,就必須相應(yīng)的修改加速度傳感器通道的模態(tài)信息/節(jié)點欄內(nèi)的測點編號。每次移動加速度傳感器后都要新建文件。測試時觀察有無波形,如果有一個或兩個通道無波形或波形不正常,就要檢查儀器是否連接正確、導線是否接通、傳感器、儀器的工作是否正常等等,直至波形正確為止。根據(jù)DH1301輸出電壓的大小靈活調(diào)節(jié)量程范圍,在正式測試之前可進行預采樣大致觀察一下信號的大小,直到力的波形和響應(yīng)的波形既不過載也不過小。4.4數(shù)據(jù)預處理調(diào)節(jié)采樣數(shù)據(jù)采樣完成后,對采樣數(shù)據(jù)重新檢查,更改錯誤設(shè)置,重新計算頻響函數(shù)數(shù)據(jù)。4.5模態(tài)分析幾何建模：自動創(chuàng)建矩形模型,輸入模型的長寬參數(shù)以及分段數(shù)；打開節(jié)點坐標欄,編寫測點號；導入頻響函數(shù)數(shù)據(jù)：從上述實驗得到數(shù)據(jù)文件內(nèi),將每個測點的頻響函數(shù)數(shù)據(jù)讀入模態(tài)軟件,注意選擇測量類型：單點激勵法；參數(shù)識別：首先光標選擇一個頻段的數(shù)據(jù),點擊參數(shù)識別按鈕,搜索峰值,計算頻率阻尼及留數(shù)〔振型。4.6振型編輯同實驗十二。4.7動畫顯示同實驗十二。五、實驗結(jié)果和分析5.1記錄模態(tài)參數(shù)并打印出各階模態(tài)振型圖模態(tài)參數(shù)第一階第二階第三階第四階第五階頻率阻尼實驗十四隨機激勵法簡支梁模態(tài)測試一、實驗目的1.1學習隨機激勵法實驗模態(tài)分析原理；1.2學習隨機激勵法模態(tài)測試及分析方法。二、實驗儀器安裝示意圖圖14-1實驗裝置框圖三、實驗原理本實驗對簡支梁進行實驗模態(tài)分析采用的模態(tài)分析方法為測力法模塊,與錘擊法簡支梁模態(tài)測試基本一致,區(qū)別如下：3.1錘擊法簡支梁模態(tài)測試方法中,在測試輸入、輸出信號〔激勵、響應(yīng)信號的頻響關(guān)系〔頻響函數(shù)時,激勵力由力錘提供〔壓電式力傳感器接收信號；而隨機激勵法簡支梁模態(tài)實驗中,激勵信號為DH1301控制激振器產(chǎn)生的隨機激勵信號〔同為壓電式力傳感器接收信號。3.2錘擊法簡支梁模態(tài)測試可以選用單點拾振法<跑激勵>,也可以選用單點激勵法<跑響應(yīng)>；而隨機激勵法簡支梁模態(tài)實驗由于移動激勵比較困難,工作量大,所以一般情況下多采用單點激勵法?？偟膩碚f,隨機激勵法簡支梁模態(tài)測試方法和錘擊法簡支梁模態(tài)測試方法在原理上是基本相同的。四、實驗步驟有一根梁如圖12-2所示,長〔x向555mm,寬<y向>50mm,欲使用多點敲擊、單點響應(yīng)方法做其z4.1測點的確定此梁在y、z方向尺寸和x方向〔尺寸相差較大,可以簡化為桿件,所以只需在x方向順序布置若干測點即可,測點的數(shù)目視要得到的模態(tài)的階數(shù)而定,測點數(shù)目要多于所要測量振型的階數(shù),得出的高階振型結(jié)果才真實可靠。同時注意要把激振位置作為簡支梁模態(tài)測試中的一個測點〔測得原點頻響。此例中在x方向把梁分成十六等份,布置十五個測點〔梁的兩個端點不作為測點。4.2連接儀器固定好JZ-1型接觸式激振器,并與DH1301連接好。力傳感器信號接入數(shù)據(jù)采集分析儀的第一通道,壓電式加速度傳感器信號接入第二通道。4.3數(shù)據(jù)采集及參數(shù)設(shè)置打開儀器電源,啟動DHDAS控制分析軟件,菜單選擇頻響布局功能。在新建的六個窗口內(nèi),分別顯示1-1通道的示波、1-2通道的示波、1-1通道的觸發(fā)數(shù)據(jù)、1-2通道的觸發(fā)數(shù)據(jù)、頻響函數(shù)數(shù)據(jù)和相干函數(shù),平衡清零之后,等待采樣。打開DH1301掃頻信號發(fā)生器,調(diào)節(jié)類型為"隨機"〔具體的DH1301的面板操作方法請用戶參考DH1301硬件使用說明書,按"確定",然后按下"開始",即可開始輸出隨機信號。點擊DHDAS軟件中的存儲按鈕,開始采樣。注意觀察頻響函數(shù)的變化。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置采樣頻率：1KHz儲存方式：連續(xù)平均方式：線性平均平均次數(shù)：建議較高,一般要求100次以上。時域點數(shù)：視用戶所選取的采樣頻率而靈活調(diào)整,一般情況下,保證頻率分辨率的值小于1.25即可。如選取1KHz的采樣頻率,建議選取1024或2048通道參數(shù)設(shè)置工程單位和靈敏度：參考實驗十二。量程范圍：根據(jù)用戶所設(shè)置的隨機信號的輸出電壓而靈活調(diào)整。模態(tài)參數(shù)：編寫測點號和方向。如果測量1號點的頻響函數(shù)數(shù)據(jù),在1-1通道〔隨機信號的模態(tài)信息/節(jié)點欄內(nèi)輸入激振器的測點號<激振器的測點號固定>,測量方向輸入+Z,響應(yīng)通道〔加速度傳感器信號的模態(tài)信息/節(jié)點欄內(nèi)輸入1,方向為+Z；如果測量2號點的頻響函數(shù)數(shù)據(jù),在