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1、振动系统固有频率的测试第1页，本讲稿共16页目录一、一、实验目的实验目的二、二、实验装置实验装置三、三、实验原理实验原理四、四、实验步骤实验步骤五、实验结果五、实验结果第2页，本讲稿共16页实验目的实验目的v1.学习振动系统固有频率的测试方法；学习振动系统固有频率的测试方法；v2.学习共振动法测试振动固有频率的原理与学习共振动法测试振动固有频率的原理与方法；（幅值判别法和相位判别法）方法；（幅值判别法和相位判别法）v3.学习衰减振动波形自谱分析法测试振动系学习衰减振动波形自谱分析法测试振动系统固有频率的原理和方法。（自谱分析法统固有频率的原理和方法。（自谱分析法）第3页，本讲稿共16页实验装置
2、实验装置v1、振动系统：简、振动系统：简支梁、激振器。支梁、激振器。v2、测振系统：传、测振系统：传感器、感器、ZJY-601A型振动教学实验仪、型振动教学实验仪、INV303系列智能系列智能信号采集处理分析信号采集处理分析仪、计算机及仪、计算机及DASP大容量数据大容量数据采集与信号处理分采集与信号处理分析软件。析软件。第4页，本讲稿共16页实验原理实验原理对于振动系统，经常要测定其固有频率，最常用的方法就是用简对于振动系统，经常要测定其固有频率，最常用的方法就是用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。另一种方法是衰减法，用
3、冲击力激振，通过衰减振动波形自谱分另一种方法是衰减法，用冲击力激振，通过衰减振动波形自谱分析法测试振动系统固有频率。析法测试振动系统固有频率。第5页，本讲稿共16页实验原理实验原理1.简谐力激振简谐力激振:由简谐力作用下的强迫振动系统如由简谐力作用下的强迫振动系统如右图，其运动方程为：右图，其运动方程为：KCm方程式的解由自由振动基和强迫振动项两部分组成。由于阻尼的存在，自由方程式的解由自由振动基和强迫振动项两部分组成。由于阻尼的存在，自由振动基随时间不断的衰减消失，最后，只剩下强迫振动部分。振动基随时间不断的衰减消失，最后，只剩下强迫振动部分。第6页，本讲稿共16页实验原理实验原理式中：式中
4、：当强迫振动频率和系统固有频率相等时引起系统共振，共振时振幅和当强迫振动频率和系统固有频率相等时引起系统共振，共振时振幅和相位都有明显的变化，通过对这两个参数进行测量，我们可以判别系统相位都有明显的变化，通过对这两个参数进行测量，我们可以判别系统是否达到共振动点，从而确定出系统的各阶振动频率。是否达到共振动点，从而确定出系统的各阶振动频率。强迫振动解可写成：强迫振动解可写成：第7页，本讲稿共16页 在激振功率输出不变的情况下，由低到高调节激振器的激振频率，通过示波器，我们可在激振功率输出不变的情况下，由低到高调节激振器的激振频率，通过示波器，我们可以观察到在以观察到在 某一频率下，任一振动量（
5、位移、速度、加速度）幅值迅速增加，这就是机械某一频率下，任一振动量（位移、速度、加速度）幅值迅速增加，这就是机械振动系统的某阶固有频率。振动系统的某阶固有频率。1.2 相位判别法相位判别法 1.1幅值判别法幅值判别法相位判别法是根据共振时特殊的相位值以及共振动前后相位变化规律所提出来的一种相位判别法是根据共振时特殊的相位值以及共振动前后相位变化规律所提出来的一种共振判别法。在简谐力共振判别法。在简谐力激振的情况下，用相位法来判定共振是一种较为敏感的方法，而且共激振的情况下，用相位法来判定共振是一种较为敏感的方法，而且共振的频率就是系统的无阻尼固有频率，可以排除阻尼因素的影响。振的频率就是系统的
6、无阻尼固有频率，可以排除阻尼因素的影响。实验原理实验原理第8页，本讲稿共16页将激振信号输入到采集仪的第一通道（即将激振信号输入到采集仪的第一通道（即将激振信号输入到采集仪的第一通道（即将激振信号输入到采集仪的第一通道（即X X轴），加速度传感器输出信号输入到第二通轴），加速度传感器输出信号输入到第二通轴），加速度传感器输出信号输入到第二通轴），加速度传感器输出信号输入到第二通道（即道（即道（即道（即Y Y轴），此时两通道的信号分别为：轴），此时两通道的信号分别为：轴），此时两通道的信号分别为：轴），此时两通道的信号分别为：激振信号为：激振信号为：激振信号为：激振信号为：加速度信号为：加速度信
7、号为：加速度信号为：加速度信号为：加速度判别共振加速度判别共振:X轴信号和轴信号和Y轴信号的相位差为轴信号的相位差为90度。根据利萨如图原理可知，屏幕上的图象应是度。根据利萨如图原理可知，屏幕上的图象应是一个正椭圆。一个正椭圆。共振时，共振时，实验原理实验原理第9页，本讲稿共16页实验原理实验原理 2、自谱分析法自谱分析法:当系统做自由衰减振动时包含了各阶当系统做自由衰减振动时包含了各阶频率成分，时域波形反映了各阶频率下自频率成分，时域波形反映了各阶频率下自由衰减波形的线性叠加，通过对时域波形由衰减波形的线性叠加，通过对时域波形做做FFT转换就可以得到其频谱图，从而我转换就可以得到其频谱图，从
8、而我们可以从频谱图中峰值处得到系统的固有们可以从频谱图中峰值处得到系统的固有频率。频率。第10页，本讲稿共16页1 1、幅值判别法测量、幅值判别法测量1.11.1安装仪器安装仪器 把电动接触式激振器安装在底座上，调节电动接触式激振器高度，让接触头对把电动接触式激振器安装在底座上，调节电动接触式激振器高度，让接触头对简支梁产生一定的预压力，使激振杆上的红线与激振器端面平齐为宜。把激振器简支梁产生一定的预压力，使激振杆上的红线与激振器端面平齐为宜。把激振器的信号输入端用连接线接到的信号输入端用连接线接到ZJY-601A型振动教学实验仪的功放输出接口。型振动教学实验仪的功放输出接口。把带磁座的加速度
9、传感器放在把带磁座的加速度传感器放在简支梁上，输出信号接到简支梁上，输出信号接到ZJY-601A型振动教学型振动教学实验仪的实验仪的加速度传感器输入端，功能档位拨到加速度传感器输入端，功能档位拨到加速度加速度档的档的a加速度加速度。实验步骤实验步骤第11页，本讲稿共16页1.2开机开机 打打开开ZJY-601A型型振振动动教教学学实实验验仪仪的的电电源源开开关关，调调大大功功放放输输出出按按钮钮，注注意意不不要要过过载载，从从0开开始始调调节节频频率率按按钮钮，当当简简支支梁梁产产生生振振动动，振振动动最最大大时时，记记录录当当前前频频率。率。进入进入DASP2000标准版软件的主界面，选择单
10、通道按钮。进入单通道示波状标准版软件的主界面，选择单通道按钮。进入单通道示波状态进行波形示波。态进行波形示波。1.3测量测量实验步骤实验步骤第12页，本讲稿共16页 2、相位判、相位判别别法法测测量量 2.1 将将激激励励信信号号源源输输出出端端信信号号波波形形监监视视，接接入入采采集集仪仪第第一一通通道道（X轴轴），加加速速度度传传感感器器输输出出信信号号经经ZJY-601A型型振振动动教教学学实实验验仪仪后后接接入入采采集集仪仪第第二二通通道道（Y轴轴）。加加速速度度传传感感器器放在放在距离梁端距离梁端1/3处处。2.2 用用DASP2000标标准准版版双双通通道道中中的的利利莎莎如如图图
11、示示波波，调调节节激激振振器器的的频频率率，观观察察图图像像的的变变化化情情况况，用用ZJY-601A型型振振动动教教学学实实验验仪仪加加速速度度档档的的a进进行行测测量量，观观察察图图像像，根根据据共共振振时时的判别法原理，来确定共振频率。的判别法原理，来确定共振频率。2.3 可可通通过过ZJY-601A型型振振动动教教学学实实验验仪仪“输输出出增增益益”旋旋钮钮调调节节传传感感器器测测试试通通道道信信号号的的大大小小，调调节节“波波形形监监视视调调节节”旋旋钮钮调节信号源输出信号幅值大小。调节信号源输出信号幅值大小。实验步骤实验步骤第13页，本讲稿共16页实验步骤实验步骤3 3、衰减振动法
12、测量、衰减振动法测量 v3.1安装仪器安装仪器把带磁座的加速度传感器放在简支梁上，把带磁座的加速度传感器放在简支梁上，输出信号接到输出信号接到ZJY-601A型振动教学实验仪的型振动教学实验仪的加速度传感器输入端，功能档位拨到加速度传感器输入端，功能档位拨到加速度加速度档的档的a加速度加速度，输出信号接到采集仪的输出信号接到采集仪的第一通第一通道道。第14页，本讲稿共16页 3.2 3.2 开机开机 进进入入DASP2000标标准准版版软软件件的的主主界界面面，选选择择单单通通道道按按钮钮。进进入入单单通通道道波波谱双显状态谱双显状态示波。示波。3.3 测量测量 敲敲击击简简支支梁梁中中部部，就就可可看看到到时时域域波波形形和和频频谱谱显显示示，谱谱峰峰就就是是系系统统的的固固有有频率频率。实验步骤实验步骤第15页，本讲稿共16页实验结果实验结果测试方法固有频率固有频率幅值判别法24.3相位判别法24.4自谱判别法24.8第16页，本讲稿共16页