振動系統(tǒng)固有頻率的測試

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1、振 動 系 統(tǒng) 固 有 頻 率 的 測 試 目 錄一 、 實 驗 目 的二 、 實 驗 裝 置三 、 實 驗 原 理四 、 實 驗 步 驟五 、 實 驗 結(jié) 果 實 驗 目 的v1. 學 習 振 動 系 統(tǒng) 固 有 頻 率 的 測 試 方 法 ；v2. 學 習 共 振 動 法 測 試 振 動 固 有 頻 率 的 原 理 與方 法 ； （ 幅 值 判 別 法 和 相 位 判 別 法 ）v3.學 習 衰 減 振 動 波 形 自 譜 分 析 法 測 試 振 動 系統(tǒng) 固 有 頻 率 的 原 理 和 方 法 。 （ 自 譜 分 析 法 ） 實 驗 裝 置v1、 振 動 系 統(tǒng) ： 簡支 梁 、 激 振

2、 器 。v2、 測 振 系 統(tǒng) ： 傳感 器 、 ZJY-601A型 振 動 教 學 實 驗儀 、 INV303系 列智 能 信 號 采 集 處理 分 析 儀 、 計 算機 及 DASP大 容 量數(shù) 據(jù) 采 集 與 信 號處 理 分 析 軟 件 。 對 于 振 動 系 統(tǒng) ， 經(jīng) 常 要 測 定 其 固 有 頻 率 ，最 常 用 的 方 法 就 是 用 簡 諧 力 激 振 ， 引 起 系統(tǒng) 共 振 ， 從 而 找 到 系 統(tǒng) 的 各 階 固 有 頻 率 。 另 一 種 方 法 是 衰 減 法 ， 用 沖 擊 力 激 振 ，通 過 衰 減 振 動 波 形 自 譜 分 析 法 測 試 振 動 系統(tǒng)

3、 固 有 頻 率 。 由 簡 諧 力 作 用 下 的 強迫 振 動 系 統(tǒng) 如 右 圖 ， 其運 動 方 程 為 ： tFKxxCxm esin0 K Cm tF esin0 方 程 式 的 解 由 自 由 振 動 基 和 強 迫 振 動 項 兩部 分 組 成 。 由 于 阻 尼 的 存 在 ， 自 由 振 動 基 隨 時間 不 斷 的 衰 減 消 失 ， 最 后 ， 只 剩 下 強 迫 振 動 部分 。 實 驗 原 理 )sin( tAx e式 中 ： 4 22222 20 4)1( eemFA 222tan ee 當 強 迫 振 動 頻 率 和 系 統(tǒng) 固 有 頻 率 相 等 時 引起 系

4、 統(tǒng) 共 振 ， 共 振 時 振 幅 和 相 位 都 有 明 顯 的變 化 ， 通 過 對 這 兩 個 參 數(shù) 進 行 測 量 ， 我 們 可以 判 別 系 統(tǒng) 是 否 達 到 共 振 動 點 ， 從 而 確 定 出系 統(tǒng) 的 各 階 振 動 頻 率 。強 迫 振 動 解 可 寫 成 ： 在 激 振 功 率 輸 出 不 變 的 情 況 下 ， 由 低 到 高 調(diào) 節(jié) 激 振器 的 激 振 頻 率 ， 通 過 示 波 器 ， 我 們 可 以 觀 察 到 在 某 一 頻率 下 ， 任 一 振 動 量 （ 位 移 、 速 度 、 加 速 度 ） 幅 值 迅 速 增加 ， 這 就 是 機 械 振 動

5、系 統(tǒng) 的 某 階 固 有 頻 率 。 相 位 判 別 法 是 根 據(jù) 共 振 時 特 殊 的 相 位 值 以 及 共 振 動前 后 相 位 變 化 規(guī) 律 所 提 出 來 的 一 種 共 振 判 別 法 。 在 簡諧 力 激 振 的 情 況 下 ， 用 相 位 法 來 判 定 共 振 是 一 種 較 為敏 感 的 方 法 ， 而 且 共 振 的 頻 率 就 是 系 統(tǒng) 的 無 阻 尼 固 有頻 率 ， 可 以 排 除 阻 尼 因 素 的 影 響 。實 驗 原 理 tFF sin X軸 信 號 和 Y軸 信 號 的 相 位 差 為 90度 。 根 據(jù) 利 薩 如圖 原 理 可 知 ， 屏 幕

6、上 的 圖 象 應(yīng) 是 一 個 正 橢 圓 。 )sin(2 tYy共 振 時 ， 2, n實 驗 原 理 實 驗 原 理 2、 自 譜 分 析 法 : 當 系 統(tǒng) 做 自 由 衰 減 振 動 時 包 含 了 各 階頻 率 成 分 ， 時 域 波 形 反 映 了 各 階 頻 率 下 自由 衰 減 波 形 的 線 性 疊 加 ， 通 過 對 時 域 波 形做 FFT轉(zhuǎn) 換 就 可 以 得 到 其 頻 譜 圖 ， 從 而 我們 可 以 從 頻 譜 圖 中 峰 值 處 得 到 系 統(tǒng) 的 固 有頻 率 。 把 帶 磁 座 的 加 速 度 傳 感 器 放 在 加 速度 傳 感 器 輸 入 端 ， 功

7、能 檔 位 撥 到 加 速 度 檔 的 a加速 度 。 實 驗 步 驟 打 開 ZJY-601A型 振 動 教 學 實 驗 儀 的 電 源 開 關(guān) ，調(diào) 大 功 放 輸 出 按 鈕 ， 注 意 不 要 過 載 ， 從 0開 始調(diào) 節(jié) 頻 率 按 鈕 ， 當 簡 支 梁 產(chǎn) 生 振 動 ， 振 動 最 大時 ， 記 錄 當 前 頻 率 。 1.3測 量 實 驗 步 驟 2、 相 位 判 別 法 測 量 2.1 將 激 勵 信 號 源 輸 出 端 信 號 波 形 監(jiān) 視 ， 接 入 采 集 儀第 一 通 道 （ X軸 ） ， 加 速 度 傳 感 器 輸 出 信 號 經(jīng) ZJY-601A型 振 動

8、教 學 實 驗 儀 后 接 入 采 集 儀 第 二 通 道 （ Y軸 ） 。 加 速 度 傳 感 器 放 在 距 離 梁 端 1/3處 。 2.2 用 DASP2000標 準 版 雙 通 道 中 的 利 莎 如 圖 示 波 ，調(diào) 節(jié) 激 振 器 的 頻 率 ， 觀 察 圖 像 的 變 化 情 況 ， 用 ZJY-601A型 振 動 教 學 實 驗 儀 加 速 度 檔 的 a進 行 測 量 ， 觀 察圖 像 ， 根 據(jù) 共 振 時 的 判 別 法 原 理 ， 來 確 定 共 振 頻 率 。 2.3 可 通 過 ZJY-601A型 振 動 教 學 實 驗 儀 “ 輸 出 增 益 ”旋 鈕 調(diào) 節(jié)

9、傳 感 器 測 試 通 道 信 號 的 大 小 ， 調(diào) 節(jié) “ 波 形 監(jiān)視 調(diào) 節(jié) ” 旋 鈕 調(diào) 節(jié) 信 號 源 輸 出 信 號 幅 值 大 小 。實 驗 步 驟 實 驗 步 驟3、 衰 減 振 動 法 測 量 v3.1安 裝 儀 器 把 帶 磁 座 的 加 速 度 傳 感 器 放 在 簡 支 梁 上 ，輸 出 信 號 接 到 ZJY-601A型 振 動 教 學 實 驗 儀 的加 速 度 傳 感 器 輸 入 端 ， 功 能 檔 位 撥 到 加 速 度檔 的 a加 速 度 ， 輸 出 信 號 接 到 采 集 儀 的 第 一 通道 。 3.2 開 機 進 入 DASP2000標 準 版 軟 件 的 主 界 面 ， 選 擇單 通 道 按 鈕 。 進 入 單 通 道 波 譜 雙 顯 狀 態(tài) 示 波 。 3.3 測 量 敲 擊 簡 支 梁 中 部 ， 就 可 看 到 時 域 波 形 和 頻譜 顯 示 ， 譜 峰 就 是 系 統(tǒng) 的 固 有 頻 率 。實 驗 步 驟 實 驗 結(jié) 果測 試 方 法 固 有 頻 率幅 值 判 別 法 24.3相 位 判 別 法 24.4自 譜 判 別 法 24.8