離散系統(tǒng)與連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的根本差別是：離散系統(tǒng)（圖3）有采樣開關(guān)存在，而連續(xù)系

統(tǒng)則無。連續(xù)信號(hào)經(jīng)過采樣開關(guān)變成離散信號(hào)（圖4）,采樣開關(guān)起這理想脈沖發(fā)生器的作

用，通過它將連續(xù)信號(hào)調(diào)制成脈沖序列。

圖3離散系統(tǒng)方塊圖圖4離散型時(shí)間函數(shù)

調(diào)制之后的信號(hào)中，包含與脈沖頻率相關(guān)的高頻頻譜（圖5）,相鄰兩頻譜不相重疊的

條件是：

Z22/max

其中：

A—采樣開關(guān)的采樣頻率

I￡*3|

/皿一連續(xù)信號(hào)頻譜中的最高頻率

這就是采樣定理，通常選擇采樣頻率時(shí)取四倍連

續(xù)信號(hào)的最大頻率。實(shí)驗(yàn)中，信號(hào)源產(chǎn)生頻率可調(diào)的

（6）

周期性信號(hào)，計(jì)算機(jī)通過A/D板將信號(hào)采集入內(nèi)存,

通過軟件示波器顯示出來，調(diào)整采樣頻率，可以得到圖5信號(hào)頻譜圖

不同的采樣結(jié)果，以波形圖直觀顯示出來。由此，可

考察波形失真程度。

三、實(shí)驗(yàn)使用的儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)裝置

1.裝有LabVIEW軟件和PCI-1200數(shù)據(jù)采集卡的計(jì)算機(jī)一臺(tái)

2.頻率計(jì)或信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)

3.外接端子板、數(shù)據(jù)采集板、計(jì)算機(jī)、組態(tài)軟件

基于LabVIEW的信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)主要包括信號(hào)發(fā)生器、DAQ數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)軟件

三部分組成。A/D數(shù)據(jù)采集采用NI公司PCMCIA接口的PCI-I200型多功能數(shù)據(jù)采集卡；L

abVIEW7.1軟件。

將PCI-1200數(shù)據(jù)采集卡插到計(jì)算機(jī)主板上的一個(gè)空閑的PCI插槽中，接好各種附件，

其驅(qū)動(dòng)程序就是NI-DAQ.附件包括一條50芯的數(shù)據(jù)線，一個(gè)型號(hào)為CB-50LP的轉(zhuǎn)接板，

轉(zhuǎn)接板直接與外部信號(hào)連接。

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——1圖設(shè)備與節(jié)點(diǎn)以及的層次關(guān)系圖

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圖6CB-50LP轉(zhuǎn)接板的引腳定義圖圖8采樣定理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)構(gòu)成圖

四、具體實(shí)驗(yàn)步驟

（一）通過LabVIEW進(jìn)行模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)采集

1.安裝數(shù)據(jù)采集卡，根據(jù)數(shù)據(jù)采集卡接線指示（圖6）連接線路，并檢查測(cè)試。

2.熟悉LabVIEW軟件中與數(shù)據(jù)采集相關(guān)的控件與設(shè)置項(xiàng)。

3.編制DAQ程序，并調(diào)試數(shù)據(jù)采集組態(tài)。

4.應(yīng)用該組態(tài)軟件進(jìn)行波形數(shù)據(jù)采集并存儲(chǔ)，信號(hào)種類設(shè)置為正弦波，分別設(shè)置

信號(hào)發(fā)生器頻率為50,100Hz,觀察并記錄波形變化。

5.設(shè)置信號(hào)種類為方波或鋸齒波，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。

（二）采樣定理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

1.按圖8連接線路，并檢查測(cè)試。

2.熟悉GcniDAQ軟件中與數(shù)據(jù)采集相關(guān)的控件與設(shè)置項(xiàng)。

3.編制、調(diào)試數(shù)據(jù)采集組態(tài)。

4.應(yīng)用該組態(tài)軟件進(jìn)行波形數(shù)據(jù)采集并存儲(chǔ)，信號(hào)種類設(shè)置為正弦波，分別設(shè)置

信號(hào)發(fā)生器頻率為50,100Hz,采集頻率設(shè)置為50、100、150、200、300、500Hz,

觀察并記錄波形變化，體驗(yàn)采樣定理的正確性。

五、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及預(yù)習(xí)要求

1.認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，在老師答疑和同學(xué)討論的基礎(chǔ)上，完成實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備任務(wù)：

1）.了解數(shù)據(jù)采集及其硬件（A/D變換器和數(shù)據(jù)采集卡）選擇的基本知識(shí)；

2）.熟悉G語言編程環(huán)境和虛擬儀器的含義；

1.理解采樣定理的意義；

2.實(shí)驗(yàn)前可以參考的書籍：《現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)與數(shù)據(jù)處理》、《LabVIEW7.1測(cè)試技術(shù)與儀器應(yīng)

用》等。

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容及格式

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3.實(shí)驗(yàn)裝置

4.實(shí)驗(yàn)原理（測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖）

5.實(shí)驗(yàn)步驟

6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、處理圖形、主要關(guān)系式和有關(guān)程序）

7.思考題解析

七、開課教師及聯(lián)系方式

開課教師：劉艷明伍耐明

聯(lián)系方式：82317426

心C簡化為一個(gè)合力（主向量）R和一個(gè)合力偶Me（主矩），見圖一。如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)心恰

在轉(zhuǎn)軸上，且轉(zhuǎn)軸恰好是轉(zhuǎn)子的慣性主軸，則合力R和合力偶矩Me的值均為零，這種情況

稱轉(zhuǎn)子是平衡的；反之，不滿足上述條件的轉(zhuǎn)子是不平衡的。不平衡轉(zhuǎn)子的軸承與軸頸之間

產(chǎn)生交變的作用力和反作用力，可引起軸承座和轉(zhuǎn)軸本身的強(qiáng)烈振動(dòng)，從而影響機(jī)器的工作

性能和工作壽命。

剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的目標(biāo)是，使離心慣性力的合力和合力偶矩的值趨近于零。為此，我們

可以在轉(zhuǎn)子上任意選定兩個(gè)裁面I,H一—稱校正平面，在離軸心一定距離J一一稱校

正半徑，與轉(zhuǎn)子上某一參考標(biāo)記成夾角仇和4處，分別附加一塊質(zhì)量為m2重塊一一

稱校正質(zhì)量。如能使兩個(gè)質(zhì)量ni1和m?的離心慣性力（其大小分別為和m24&2,

“為轉(zhuǎn)動(dòng)角速度）的合力和合力偶正好與原不平衡轉(zhuǎn)子的離心慣性力相平衡，那么就實(shí)現(xiàn)

了剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡。

兩平面影響系數(shù)法的過程如下：

1）在額定的工作轉(zhuǎn)速或任選的平衡轉(zhuǎn)速下，檢測(cè)原始不平衡引起軸承或軸頸A、B在

某方位的振動(dòng)動(dòng)量V1o=Mok*和V20=M0|＜甲2,其中Mol和Mol是振動(dòng)位移，速度

或加速度的幅值，筆和甲2是振動(dòng)信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)子上參考標(biāo)記有關(guān)的參考脈沖的相位角。

2）根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，選定年兩個(gè)校正平面I、H,并確定校正半徑7、「2,現(xiàn)在平面

I上加一試重Qi=〃?“〈修，其中町I=|Qj為試重質(zhì)量，4為試重相對(duì)參考標(biāo)記的方位

角，以順轉(zhuǎn)向?yàn)檎?。在相同轉(zhuǎn)速下測(cè)量軸承A、B的振動(dòng)量V”和V2J

矢量關(guān)系見圖二a、bo顯然，矢量V”?Yo及V21?V”。為平面【上加試重Q1所引

起的軸承振動(dòng)的變化，稱為試重Q1的效果矢量。方位角為零度的單位試重的效果矢量稱為

影響系數(shù)。因而，我們可以由下面式子求影響系數(shù)：

3）取走Q「在平面.上加試重Q2=，％2〈分，叫2TQ2I為試重質(zhì)量，色為試重方

位角。同樣測(cè)得軸承A、B的振動(dòng)量V12和V22,從而求得效果矢量V|2?Mo和V22?丫20

（見圖二C、d）及影響系數(shù)：

4）校正平面1、II上所需的校正量P[=<仇和P2=m2<02,可通過解矢量方程

組求得：

即6+。12巴=一匕0

%1耳+a22P2=-匕0

或

m1=國、1112=|周為校正質(zhì)量,4,%為校正方向角。

求解矢量方程組最好是使用計(jì)算機(jī)。要求自編計(jì)算機(jī)兩平面影響系數(shù)法動(dòng)平衡實(shí)用程

序。

5）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在轉(zhuǎn)子上安裝校正質(zhì)量，重新啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，如振動(dòng)已減小到滿意程度,

則平衡結(jié)束，否則可重復(fù)上面步驟，再進(jìn)行一次修正平衡。

三、實(shí)驗(yàn)使用的儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)裝置

測(cè)試系統(tǒng)如圖三所示，

1、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)

轉(zhuǎn)子軸上固定有四個(gè)圓盤，兩端用含油軸承支承。電動(dòng)機(jī)通過橡膠軟管拖動(dòng)轉(zhuǎn)軸，用自

耦調(diào)壓器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。最高工作轉(zhuǎn)速為4000%11n,遠(yuǎn)低于轉(zhuǎn)子一一軸承系統(tǒng)得固有頻率。

2、電渦流位移計(jì)及ST-5000A型動(dòng)平衡儀

電渦流位移計(jì)包括探頭和前置器。探頭前端有一扁型線圈，由前置器提供高頻（2MHz）

電流。當(dāng)它靠近金屬導(dǎo)體測(cè)量對(duì)象時(shí)，后者表面產(chǎn)生感應(yīng)電渦流。間隙變化，電渦流的強(qiáng)弱

隨之變化,線圈的供電電流也發(fā)生變化，從而再串連了線圈的電容上產(chǎn)生被調(diào)制的電壓信號(hào),

此信號(hào)經(jīng)過前置器的調(diào)節(jié)、檢波、放大，成為在一定范圍內(nèi)與間隙大小成比例的直流或低頻

交流電壓信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)使用兩個(gè)電渦流計(jì)，分別檢測(cè)兩個(gè)軸承座的水平振動(dòng)位移。兩路位移

信號(hào)通過切換開關(guān)依次饋入動(dòng)平衡儀，以光電變換器給出的電脈沖為參考,進(jìn)行同頻檢測(cè)（濾

除諧波干擾）和相位比較后，在動(dòng)平衡儀面板上數(shù)顯出振動(dòng)位移的幅值、相位及轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。

同頻檢測(cè)前后的振動(dòng)位移波形，通過電子示波器隨時(shí)觀察。

用以測(cè)量平衡加重的質(zhì)量

4、用電表

用以調(diào)整電渦流探頭的安裝位置（初始間隙）。

四、具體實(shí)驗(yàn)步驟

1、按圖三所示連接測(cè)試儀器及傳感器。

2、打開平衡儀和示波器電源，預(yù)熱2分鐘。

3、轉(zhuǎn)速傳感器桿頭調(diào)整：適當(dāng)調(diào)整傳感頭端面與標(biāo)志塊（凹?jí)K）之間的距離，同時(shí)觀

察轉(zhuǎn)速顯示窗口卜方的指示燈以表示綠色“OK”燈亮，紅色不亮為最佳位置，綠色燈滅為

太遠(yuǎn)，調(diào)整時(shí)注意凹?jí)K不處在傳感器的端面為合適。

4、調(diào)整兩個(gè)電渦流探頭的位置，使其前端距離軸承座測(cè)量表面約1mm,這時(shí)用力用表

測(cè)量前置器的輸出，應(yīng)約為-8.0V,因該電渦流位移的靈敏度為8.0%]”]，線性范圍。?

2mmo

5、轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)壓器旋鈕，啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，供電電壓可從零快速調(diào)到120V左右，待轉(zhuǎn)子已啟動(dòng)

后，再退回到80V左右，以獲得較慢轉(zhuǎn)速。

6、用調(diào)壓器慢慢升速。從動(dòng)平衡儀上觀察轉(zhuǎn)速、振幅、相位度數(shù)的變化。在轉(zhuǎn)速從

2000%^至3°00%）in之間'選擇一比較穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速lb，并使其穩(wěn)定不變。從動(dòng)平衡儀

上分別讀出轉(zhuǎn)子原始不平衡引起左（A）、右（B）軸承座振動(dòng)位移的幅值和相位角V|o〈筆

及丫2。＜￥2。

7、轉(zhuǎn)速回零。在平面（號(hào)圓盤）上任選方位加一試重m”。記錄m〃的值（用天平測(cè)

量，可取其在5?8克），及固定點(diǎn)的相位角（以凹面邊緣為準(zhǔn)作為參考標(biāo)記算起。順轉(zhuǎn)向?yàn)?/p>

正）。

8、啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，新調(diào)到平衡轉(zhuǎn)速測(cè)出I平面加重后，兩個(gè)軸承座振動(dòng)位移的幅值

和相位角（VUWV2I）,,

9、轉(zhuǎn)速回零。在n平面（4號(hào)圓盤）上任選方位加一試重m,2,拆除m,2。測(cè)量記錄

I1k的值及其固定方位角僅2。

10、轉(zhuǎn)速重新調(diào)到汽。測(cè)出II平面加試重后，兩個(gè)軸承座振動(dòng)位移的幅值和相位角

（%和V22）。

11、自編程序計(jì)算。

12、按II步，求出的平衡質(zhì)量mrm2及校正相位角4、名在校正平面I,II

重新加重。然后將轉(zhuǎn)速調(diào)到再測(cè)量記錄兩個(gè)軸承座振動(dòng)的幅值和相位角。

13、計(jì)算平衡率（即平衡前后振動(dòng)幅值的差與未平衡振幅值的百分比），如高于80%,

實(shí)驗(yàn)可結(jié)束。否則應(yīng)尋找平衡效果不良原因重做。

14、停機(jī)，關(guān)掉電源，拆除電源。拆除平衡質(zhì)顯，使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)復(fù)原。

五、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及預(yù)習(xí)要求

認(rèn)真閱讀本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，必要時(shí)預(yù)先到實(shí)驗(yàn)室看看實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)量儀器，對(duì)照儀器閱讀

ST-5000A型多功能性柔性轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用說明書，學(xué)會(huì)操作使用本儀器，并請(qǐng)求

有關(guān)教師答疑或?qū)W生自行討論。

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容及格式

實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容要求：

1.寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、裝置及步驟。

2.實(shí)驗(yàn)記錄和計(jì)算結(jié)果整理成表格，格式可參考陽錄一。

3.分析討論實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4.*參考圖二，畫出實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的矢量關(guān)系圖。

5.畫出實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)圖。

6.*自編一套應(yīng)用程序。把本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)輸入自編程序，求解出校正量。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式如下：

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3、實(shí)驗(yàn)裝置

4、實(shí)驗(yàn)原理（測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖）

5、實(shí)驗(yàn)步驟

6、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、處理圖形、主要關(guān)系式和有關(guān)程序）

7、思考題解析

七、開課教師及聯(lián)系方式

開題教師：伍耐明劉艷明；聯(lián)系方式：82317426

附錄：

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表（供參考）平衡轉(zhuǎn)速11=2750/^,實(shí)驗(yàn)日期:

A軸承I平面B軸承【平面

幅值相位幅值相位

原始振動(dòng)