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1、振动系统固有频率的测试,目录,一、实验目的,二、实验装置,三、实验原理,四、实验步骤,五、实验结果,实验目的,1.学习振动系统固有频率的测试方法；2.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）3.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）,实验装置,1、振动系统：简支梁、激振器。2、测振系统：传感器、ZJY-601A型振动教学实验仪、INV303系列智能信号采集处理分析仪、计算机及DASP大容量数据采集与信号处理分析软件。,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谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频
2、率。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。,实验原理,1.简谐力激振:由简谐力作用下的强迫振动系统如右图，其运动方程为：,K,C,m,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。,实验原理,式中：,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：,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 某
3、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。,1.2 相位判别法,1.1 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。,实验原理,将激振信号输入到采集仪的第一通道（即X轴），加速度传感器输出信号输入到第二通道（即Y轴），此时两通道的信号分别为：,激振信号为：,加速度信号为：,加速度判别共振:,X轴信号和Y轴信号的相位差为90度。根据利萨如图原理可知，屏幕上的图象应是一个正
4、椭圆。,共振时，,实验原理,实验原理,2、自谱分析法: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由衰减波形的线性叠加，通过对时域波形做FFT转换就可以得到其频谱图，从而我们可以从频谱图中峰值处得到系统的固有频率。,1、幅值判别法测量,1.1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ZJY-601A型振动教学实验仪的功放输出接口。,把带磁座的加速度传感器放在简支梁上，输出信号接到ZJY-601A型振动教学实验仪的加速度传感器输入端，功能档位拨
5、到加速度档的a加速度。,实验步骤,1.2开机,打开ZJY-601A型振动教学实验仪的电源开关，调大功放输出按钮，注意不要过载，从0开始调节频率按钮，当简支梁产生振动，振动最大时，记录当前频率。,进入DASP2000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。,1.3测量,实验步骤,2、相位判别法测量 2.1 将激励信号源输出端信号波形监视，接入采集仪第一通道（X轴），加速度传感器输出信号经ZJY-601A型振动教学实验仪后接入采集仪第二通道（Y轴）。加速度传感器放在距离梁端1/3处。2.2 用DASP2000标准版双通道中的利莎如图示波，调节激振器的频率，观察图像的变化
6、情况，用ZJY-601A型振动教学实验仪加速度档的a进行测量，观察图像，根据共振时的判别法原理，来确定共振频率。2.3 可通过ZJY-601A型振动教学实验仪“输出增益”旋钮调节传感器测试通道信号的大小，调节“波形监视调节”旋钮调节信号源输出信号幅值大小。,实验步骤,实验步骤,3、衰减振动法测量 3.1安装仪器 把带磁座的加速度传感器放在简支梁上，输出信号接到ZJY-601A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档的a加速度，输出信号接到采集仪的第一通道。,3.2 开机 进入DASP2000标准版软件的主界面，选择单通道按钮。进入单通道波谱双显状态示波。,3.3 测量 敲击简支梁中部，就可看到时域波形和频谱显示，谱峰就是系统的固有频率。,实验步骤,实验结果,
