波爾振動預(yù)習(xí)報告

實驗2.7波爾振動實驗（一）預(yù)習(xí)報告實驗2.8波爾振動實驗（二）預(yù)習(xí)報告實驗人姓名：合作者：學(xué)院：物理工程與科學(xué)技術(shù)學(xué)院專業(yè)：光信息科學(xué)與技術(shù)年級：級學(xué)號：日期：年月日室溫：℃相對濕度：%日期：年月日室溫：℃相對濕度：%【實驗?zāi)康摹坑^察和研究自由振動、阻尼振動、受迫振動的特性2.觀察和研究振動過程的拍頻、相圖、機械能轉(zhuǎn)換和守恒現(xiàn)象【儀器用具】儀器名稱數(shù)量型號技術(shù)指標(biāo)扭擺（波爾擺）1ZKY-BG固有振動頻率約0.5Hz秒表1DM3-008石英秒表，精度0.01s三路直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源1IT6322三路隔離，0-30V/1mV,0.3A/1mA臺式數(shù)字萬用表1DM30515-3/4位，1μV-1000V，10nA-10A，準(zhǔn)確度為讀數(shù)的0.025％數(shù)據(jù)采集器及轉(zhuǎn)動傳感器1SW850及CI6531最高采樣率1000Hz，分辨率0.25°，準(zhǔn)確度±0.009°實驗測控用計算機1IdeaCenterB320i一體臺式計算機【安全注意事項】【實驗內(nèi)容與步驟】實驗2.7手動測量測量扭擺在自由狀態(tài)下的固有振動頻率，并自由測量自由狀態(tài)下的阻尼系數(shù)β。實驗主要裝置如上圖所示，此時阻尼線圈不加電流也無驅(qū)動力矩作用于扭擺。將擺輪轉(zhuǎn)動到某一不太大的初始角度使其偏離平衡位置，并記錄初始偏轉(zhuǎn)角度。釋放擺輪讓其自由擺動，用秒表記錄擺輪來回擺動若干次后的時間和振幅。計算阻尼系數(shù)β和初始釋放角度之間的關(guān)系。分別選取大于50°和小于50°的初始角度釋放擺輪，重復(fù)1）、2)步驟，并討論阻尼系數(shù)和初始釋放角度間關(guān)系。表1不同初始角度釋放時擺輪的固有頻率和阻尼系數(shù)初始偏轉(zhuǎn)角度擺動次數(shù)時間振幅阻尼系數(shù)固有振動頻率觀察阻尼振動現(xiàn)象，測量阻尼系數(shù)β與阻尼電壓間關(guān)系用直流穩(wěn)壓電源給扭擺阻尼線圈加上7v電壓，電流限制在0.5A以內(nèi)。轉(zhuǎn)動擺輪使其偏離平衡位置并釋放，觀察擺動現(xiàn)象，并測量阻尼系數(shù)β。在0-10v間每隔1v以相同初始角度測量不同電壓嚇得阻尼系數(shù)β，并記錄阻尼電流。描繪阻尼系數(shù)隨阻尼電壓變化的關(guān)系曲線。表2加在阻尼線圈上的電壓對應(yīng)的阻尼系數(shù)β電壓012345678910阻尼電流阻尼系數(shù)β測量調(diào)速旋鈕位置與簡諧驅(qū)動力矩頻率間變化關(guān)系先將旋鈕逆時針調(diào)到底，用秒表記錄驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動若干周期的時間，計算驅(qū)動力矩的頻率。在1）的基礎(chǔ)上，順時針轉(zhuǎn)動驅(qū)動力矩調(diào)速旋鈕，重復(fù)1）步驟，每隔半圈測量一次驅(qū)動力矩的頻率。作驅(qū)動力頻率與調(diào)速旋鈕位置的關(guān)系曲線。表3不同旋鈕位置下的轉(zhuǎn)動頻率旋鈕位置轉(zhuǎn)動周期時間轉(zhuǎn)動頻率觀測共振現(xiàn)象阻尼線圈驅(qū)動電壓取7v，調(diào)速旋鈕逆時針調(diào)到底，使電機開始轉(zhuǎn)動，帶動擺輪作受迫振動。至振幅不再變化時記錄振幅。順時針轉(zhuǎn)動調(diào)速旋鈕，每隔半圈觀察并記錄擺輪受迫振動振幅，振幅最大值對應(yīng)頻率即為7v阻尼下的共振頻率。作受迫振動幅頻特性曲線和相頻特性曲線。由此找出共振頻率，并與實驗1測得固有頻率對比。表4旋轉(zhuǎn)位置與共振頻率旋轉(zhuǎn)位置頻率ωω/ω0振幅相位差實驗2.8計算機數(shù)據(jù)采集觀測波爾振動頻譜記錄一組波爾擺在7v阻尼、無驅(qū)動力狀態(tài)下擺動角度隨時間的變化關(guān)系曲線，并將該曲線做傅里葉變換得到振動的頻譜，由此確定波爾振動儀的固有振動頻率。用計算機分別記錄和觀測波爾振動儀自由振動、阻尼振動和受迫振動的頻譜并分析異同。調(diào)速旋鈕每調(diào)節(jié)半圈測一組數(shù)據(jù)，測不同驅(qū)動力矩頻率下受迫振動的頻譜，討論其異同。觀測波爾振動的相圖取一組角度和角速度隨時間變化的數(shù)據(jù)作相圖。討論相圖的物理意義。作自由振動、阻尼振動和受迫振動的相圖，討論其異同。調(diào)速旋鈕每調(diào)節(jié)半圈測一組數(shù)據(jù)