1、PAGE PAGE 9PAGE 1振動(dòng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí) 驗(yàn) 守 則 和 要 求1.要按時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，不得擅自離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室；2.進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)保持室內(nèi)安靜和整潔，要愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，未經(jīng)教師同意，不得亂動(dòng)儀器設(shè)備；3.為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，課前應(yīng)認(rèn)真預(yù)習(xí)本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中有關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，基本了解實(shí)驗(yàn)原理，明確實(shí)驗(yàn)要求；4.實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)認(rèn)真聽(tīng)取指導(dǎo)教師對(duì)儀器的構(gòu)造、原理及安全操作、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)的講解；5.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備就緒后，必須請(qǐng)教師檢查認(rèn)可后，方能打開(kāi)電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；6.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如有違犯實(shí)驗(yàn)守則而不聽(tīng)教師指導(dǎo)者，教師可作相應(yīng)處理；7.實(shí)驗(yàn)記錄經(jīng)教師檢查認(rèn)可后方可離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室；8.實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)將實(shí)

2、驗(yàn)裝置恢復(fù)原狀，布置整齊；9.實(shí)驗(yàn)報(bào)告是處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算有關(guān)參數(shù)，繪制有關(guān)圖線，按時(shí)送交教師審閱。目 錄 TOC o 1-1 h z HYPERLINK l _Toc88536828 實(shí)驗(yàn)一 單自由度系統(tǒng)自由振動(dòng)實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc88536828 h 1 HYPERLINK l _Toc88536829 試驗(yàn)二 單自由度系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)7實(shí)驗(yàn)一 單自由度系統(tǒng)自由振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 測(cè)定振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f；2.測(cè)定振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼系數(shù)n；3.觀察小阻尼情況下系統(tǒng)振動(dòng)按照幾何級(jí)數(shù)衰減的情況；4.掌握用初干擾法測(cè)定系統(tǒng)動(dòng)力特性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法；5

3、.掌握測(cè)振儀器的使用方法。二 、實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)振系統(tǒng)框圖拾振器彈簧片測(cè) 振放大器數(shù)據(jù)采集儀微機(jī)圖一三 、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)裝置如圖一所示，水平臺(tái)面（其質(zhì)量為M）被四個(gè)下端固定的相同彈簧片對(duì)稱支撐著，這樣便構(gòu)成一個(gè)小阻尼單自由度水平振動(dòng)系統(tǒng)，其臺(tái)面的水平位移按下面的規(guī)律變化。振動(dòng)幅值在兩條對(duì)數(shù)曲線間變化如圖二所示：圖二由理論力學(xué)知，相鄰振幅之比為： ，這個(gè)比值稱為振幅減縮率。如果對(duì)上式兩端取自然對(duì)數(shù)得，式中叫對(duì)數(shù)減縮率。 為了準(zhǔn)確計(jì)算出值，一般取十個(gè)完整的波形取平均值進(jìn)行計(jì)算，則上式改寫(xiě)為（Aj+1是振動(dòng)j次后的幅值）。阻尼系數(shù)測(cè)振系統(tǒng)如框圖一所示，傳感器采用891-2型速度傳感器，其技術(shù)參數(shù)如表一，該

4、傳感器固定于振動(dòng)平臺(tái)正上方與物體振動(dòng)方向相一致,其輸出電壓與振動(dòng)物體速度成正比，由速度傳感器輸出的電壓信號(hào)通過(guò)專用導(dǎo)線與891型測(cè)振放大器輸入端相連接，經(jīng)過(guò)放大器放大或積分（微分）后，將電壓信號(hào)再送到INV306DF型數(shù)據(jù)采集儀輸入端，由采集儀進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換后，輸入給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)在測(cè)振軟件的支持下，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)的自動(dòng)采集、振動(dòng)波形的屏幕顯示和實(shí)時(shí)處理，在計(jì)算機(jī)上可方便的測(cè)得系統(tǒng)振動(dòng)的各種振動(dòng)特性參數(shù)如周期T,頻率f和振幅A等?？捎?jì)算出系統(tǒng)的阻尼系數(shù)。 這里所使用的方法是初干擾法，即給系統(tǒng)一個(gè)初位移或初速度，使系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)。表一 891-2型拾振器技術(shù)指標(biāo) 檔位技術(shù)指標(biāo) 參量1234

5、加速度中速度大速度小速度靈敏度（或）0.1或0.57130阻尼常數(shù)7或50.650.650.65最大量程位移（mm,p-p）7030015速度（m/s,p-p）1.41.80.5加速度（m/s2,p-p）40通頻帶（Hz,dB）0.5-801-1000.5-1002-100輸出負(fù)荷電阻（k）300300300300與891型放大器配接后的分辨率位移（m）110-7110-6410-8速度（m/s）110-7110-6410-8加速度（m/s2）110-5或210-6四 、實(shí)驗(yàn)方法及步驟1.閱讀儀器使用說(shuō)明書(shū)，熟悉各儀器面板旋鈕的作用；2.將速度傳感器放置在振動(dòng)體上，使傳感器與振動(dòng)體振動(dòng)方向保持

6、一致；3.按圖一連線，891-2型傳感器輸出線接到891測(cè)振放大器的“輸入”孔， 放大器的輸出插頭輸入到INV306DF數(shù)據(jù)采集儀的輸入插孔上，數(shù)據(jù)采集儀的輸出通過(guò)專用排線與計(jì)算機(jī)輸入接口相連，這樣就構(gòu)成了一個(gè)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。將速度傳感器微型開(kāi)關(guān)2接通可測(cè)速度（1接通測(cè)加速度），測(cè)振放大器上排的“參數(shù)選擇”開(kāi)關(guān)K3置于1檔或2檔時(shí)為直通，可用來(lái)測(cè)加速度或速度;置于3檔時(shí)積分檔，用來(lái)測(cè)量小位移；置于4圖四放大器后面板圖三放大器前面板檔時(shí)為積分檔，用來(lái)測(cè)量大位移。下面一排旋鈕為“放大倍數(shù)選擇”開(kāi)關(guān)，K2從1檔到10檔，放大倍數(shù)逐漸增大，一般開(kāi)始放到1檔K2與K3配合后的放大倍數(shù)見(jiàn)表二，根據(jù)要測(cè)的量使

7、二者配合適當(dāng)。表二 放大器各檔位放大倍數(shù)放大 開(kāi)關(guān)倍數(shù) 位置 參數(shù)選擇檔位123456789101直通10205010020050010002000400050002直通1251020501002004005003積分（K11=30）51025501002505001000200025004積分（K12=10）1251020501002004005004.接通電源，預(yù)熱后，啟動(dòng)測(cè)試軟件INV專業(yè)版等初始化完成后（約一分鐘），點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)采集”后，再點(diǎn)擊“隨機(jī)采樣”，先點(diǎn)擊屏幕第二項(xiàng)“示波”，敲擊一下振動(dòng)物體，顯示屏上如果出現(xiàn)振動(dòng)波形則實(shí)驗(yàn)連線正常。再點(diǎn)擊“采樣參數(shù)”，輸入實(shí)驗(yàn)名：振動(dòng)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)號(hào)

8、：1；采樣頻率：200；通道數(shù)：1；程控放大倍數(shù)1.0等，其它參數(shù)已設(shè)好。一般情況下，未經(jīng)教師許可不要變動(dòng)。點(diǎn)擊右下方“完成”即可，點(diǎn)擊“邊采邊顯”敲擊振動(dòng)物體后計(jì)算機(jī)即可對(duì)振動(dòng)波形信號(hào)進(jìn)行一邊顯示一邊采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行存盤(pán)，對(duì)已采集的波形，采集完成，可點(diǎn)擊“停止”，可通過(guò)點(diǎn)擊“左滾”或“右滾”進(jìn)行回放。如果認(rèn)為波形不滿意，可按上述步驟重新進(jìn)行采集，直到滿意后進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)分析。返回主菜單，點(diǎn)擊“信號(hào)分析”，點(diǎn)擊“調(diào)入”輸入所記錄的實(shí)驗(yàn)名：振動(dòng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)號(hào)1等，點(diǎn)擊“確定”，該組測(cè)試數(shù)據(jù)即調(diào)入屏幕。點(diǎn)擊“頻域”，點(diǎn)擊“自譜分析（A）”，點(diǎn)擊“確定”，即可得到該振動(dòng)體的固有頻率f，點(diǎn)擊“”返回，點(diǎn)擊“

9、時(shí)域”，點(diǎn)擊“單蹤時(shí)域分析（S）”；點(diǎn)擊“確定”顯示屏上顯示振動(dòng)波形后可移動(dòng)光標(biāo)在正弦波形上找i個(gè)波峰的最大值后（A1），點(diǎn)擊左中“收數(shù)”此時(shí)該點(diǎn)值計(jì)算機(jī)已記錄，從第i個(gè)最大值點(diǎn)（即剛才收數(shù)向右數(shù)十個(gè)完整波形后用鼠標(biāo)箭頭點(diǎn)擊第i+10個(gè)點(diǎn)的波峰值（A10），再點(diǎn)擊“收數(shù)”，然后再點(diǎn)擊“列表”，則波形兩個(gè)峰值點(diǎn)的最大振幅即Ai和Ai+10的表格的形式顯示在屏幕上，兩個(gè)峰值點(diǎn)的時(shí)間差值除以十即為振動(dòng)體的周期T。圖五為振動(dòng)體振幅隨時(shí)間衰減的波形圖，圖中第一個(gè)波形的最大振幅為0.0882m，第十個(gè)波形的最大振幅為0.0627m，可通過(guò)橫坐標(biāo)時(shí)間以內(nèi)有幾個(gè)波形來(lái)測(cè)出振動(dòng)體的固有頻率f，也可由圖六幅頻特性

10、曲線圖找到振動(dòng)體的固有頻率。五、測(cè)試結(jié)果固有頻率振幅A1振幅A10對(duì)數(shù)減縮率阻尼系數(shù)n試驗(yàn)二 單自由度系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測(cè)定懸臂梁振動(dòng)系統(tǒng)在不同阻尼情況下的幅頻特性曲線；2.掌握共振法測(cè)定固有頻率的實(shí)驗(yàn)方法；3.學(xué)習(xí)激振設(shè)備及測(cè)振儀器的使用方法。二 、實(shí)驗(yàn)裝置及設(shè)備簡(jiǎn)圖均質(zhì)懸臂梁長(zhǎng)450mm，截面2212mm2的A3鋼懸臂梁一根；集中質(zhì)量塊M=448克（含阻尼元件質(zhì)量）；阻尼器；SF-2型掃描信號(hào)發(fā)生器；GF-10型功率放大器；JZ-1型激振器；WFC-1型測(cè)振儀；3036型X-Y記錄儀JZ-1型激振器阻尼器WFC-1型測(cè)振儀3036型x-y記錄儀GF-10型功率放大器SF-2

11、型掃描信號(hào)發(fā)生器渦流拾振器圖一三、 實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)所用均質(zhì)懸臂梁在其自由端固定一集中質(zhì)量塊m，使該系統(tǒng)可近似地看成小阻尼單自由度振動(dòng)系統(tǒng)，由理論分析可知，當(dāng)該振動(dòng)系統(tǒng)受諧波激振時(shí)，若激振頻率與該系統(tǒng)的固有頻率相重合時(shí)，系統(tǒng)將出現(xiàn)較大的振幅，即產(chǎn)生共振現(xiàn)象，此時(shí)的激振頻率為振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，若激振頻率偏離系統(tǒng)的固有頻率，振幅明顯減小，振幅是通過(guò)非接觸式渦流拾振器和測(cè)振儀組成的測(cè)量系統(tǒng)，可直接測(cè)出或通過(guò)x-y記錄儀的橫坐標(biāo)曲線高度來(lái)表現(xiàn)。本實(shí)驗(yàn)中，所用的方法仍然是共振法。在激振系統(tǒng)中，用SF-2型掃描信號(hào)發(fā)生器作信號(hào)源，經(jīng)功率放大器放大后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)在頻率連續(xù)自由掃描下激振。將SF-2型掃

12、描信號(hào)發(fā)生器給出與頻率相對(duì)應(yīng)的直流電壓接至3036型X-Y記錄儀的X軸，WFC-1型測(cè)振儀的輸出信號(hào)接3036型X-Y記錄儀的Y軸，這樣便可自動(dòng)繪制出幅頻特性曲線。改變系統(tǒng)的阻尼，可自動(dòng)繪制出不同阻尼情況下的幅頻特性曲線。阻尼器采用活塞在油缸中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻尼，改變活塞柱面與油缸壁間的間隙，可達(dá)到改變阻尼的目的。其構(gòu)造如圖二所示。共振梁油缸蓋油缸活塞調(diào)整座圖二四 實(shí)驗(yàn)方法及步驟SF-2型掃描信號(hào)發(fā)生器及3036型X-Y記錄儀屬貴重精密電子儀器，使用前必須閱讀使用說(shuō)明書(shū)，掌握使用方法，然后再動(dòng)手操作，本實(shí)驗(yàn)中不另作介紹。試驗(yàn)準(zhǔn)備1.按圖一安裝激振及測(cè)量系統(tǒng)，各儀器之間按測(cè)量要求用專用導(dǎo)線連接，SF-

13、2型的“正弦輸出”接功率放大器“輸入”，“直流輸出1”接3036型的X軸，測(cè)振儀輸出接3036型“Y”軸，傳感器及激振器安裝如圖一所示。 2.調(diào)整阻尼器的位置，使活塞與油缸壁間的間隙沿圓周大致相等。實(shí)驗(yàn)過(guò)程1.根據(jù)說(shuō)明書(shū)，熟悉儀器各旋鈕的作用；2.將功率放大器輸出旋鈕放到最小位置；3.所有儀器旋鈕、開(kāi)關(guān)按說(shuō)明書(shū)要求置于待用狀態(tài)，打開(kāi)各儀器電源，預(yù)熱10分鐘；4.調(diào)SF-2的“幅度調(diào)節(jié)”旋鈕，使“正弦輸出”電壓為1V，用“頻率下限”及“頻率上限”電位器將下限與上限頻率調(diào)到10HZ50HZ，頻率上/下限琴鍵置于下限位置，掃描時(shí)間撥至6分鐘；5.將測(cè)振儀及拾振器按圖一的要求調(diào)好，衰減旋鈕置于最大量程處；6.調(diào)節(jié)3036型X-Y記錄儀，設(shè)定記錄筆的起始位置，對(duì)X軸及Y軸將量程范圍切換開(kāi)關(guān)調(diào)到適當(dāng)位置，（若輸入電壓不能估計(jì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)