《机械振动基础》实验指导书2014

1纸质版为机电系实验室公用，请勿带走！ 1机械振动基础实验指导书（2014版）中南大学机电工程学院作者：廖平、易念恩实验一简谐振动振幅与频率测量 注意：实验结束后请将’C：\测试技术实验教学’文件夹和自己的实验图表拷贝回去，里面有实验指导书电子版和空白实验报告电子版。一、实验目的了解激振器、加速度传感器、电荷放大器的工作原理；熟悉并掌握激振器、加速度传感器、电荷放大器的使用方法；了解机械振动与振动控制实验装置的组成以及安装、调试方法；熟悉并掌握振动测试系统的组成；熟悉配套激振仪器与测振仪器的操作和使用方法。根据测得的电压值求被测物体的加速度。二、实验仪器及原理 1、机械振动综台实验装置(安装双简支梁) 1套2、激振器 1套3、加速度传感器 1只4、电荷放大器TS5863 1台5、信号发生器TS1212B l台6、电脑 l台7、测试软件 l套8、采集卡 l套 双简支梁的简谐振动振幅与频率测量实验原理如图1所示：信号发生器信号发生器TS1212B采集卡电荷放大器激振器加速度传感器双简支梁电脑电脑图1简谐振动振幅与频率测量原理图

三、实验方法及步骤打开所有仪器电源，TS5863电荷放大器设置为100mv/UNIT。将TS1212B信号发生器（开关在后面左边）的幅度旋钮逆时钟调至最小，设置TS1212B信号发生器为“手动”模式，调节“手动扫频”至固定频率(30~60Hz任意自选)，顺时针调节幅度旋钮使其输出电压为2V（左边起每过一个点代表加1V）。打开桌面程序“测试技术教学实验软件最新版”，点击菜单“高速采集”─＞“中断采集”从对话框中点击按钮“选择采集卡型号”─＞“select”，扫描通道设置为0.点击软件界面右下方按钮“采集”，记录软件界面右边的频率（Hz，精确到个位）与振幅（V-伏特）。根据公式计算出加速度，加速度（m/s2）=振幅/100mv（TS5863功率放大器设置为100mv/UNIT时适用）。重复步骤4、5五次（做同一组数据时不要改变TS1212B信号发生器的幅度与频率），制成下面表格后计算平均值。注意：软件界面显示的频率应该与仪器显示的频率基本一致，实测数据以软件显示为准。如果二者相差太远或者软件界面显示的频率一直为0.98HZ为设备故障。四、实验数据整理与分析1、本测试方法能否测量非简谐振动的频率？（结论：能够测量，P32，2.3.6、2.3.7）2、表格形式次数12345平均值频率40.0440.0440.0440.0440.0440.04振幅0.0390.0290.0340.0290.0340.033加速度m/s20.00390.00290.00340.00290.00340.0033五、考核与报告（要求附原理图）实验进行分组，每组人数4人，每个实验时间为0.5小时，采用指导教师演示与学生独立操作相结合的形式完成本实验。要求：1、每个学生在实验后经实验室指导教师确认后，方可离开实验室；2、每个学生都要采用统一格式，独立填写详细的实验报告；3、指导教师对每个实验报告评分。

实验二机械振动系统固有频率测量一、实验目的以双简支梁为例，了解和掌握机械振动系统幅频特性曲线的测量方法。观察共振产生的过程和条件；测量单自由度系统强迫振动并绘制幅频特性曲线；根据幅频特性曲线确定系统的固有频率和阻尼比。二、实验仪器及原理 1、机械振动综台实验装置(安装双简支梁) 1套2、激振器 1套3、加速度传感器 1只4、电荷放大器 1台5、信号发生器 l台6、电脑 l台7、测试软件 l套8、采集卡 l套 双简支梁的简谐振动振幅与频率测量实验原理如图1所示：信号发生器信号发生器采集卡电荷放大器激振器加速度传感器双简支梁电脑电脑图2机械振动系统固有频率测量原理图三、实验方法及步骤打开所有仪器电源，TS5863电荷放大器设置为100mv/UNIT。将TS1212B信号发生器（开关在后面左边）的幅度旋钮调至最小，设置TS1212B信号发生器为“手动”模式，调节“手动扫频”至固定频率(16Hz)，调节幅度旋钮使其输出电压为2V（左边起每过一个点代表加1V）。打开桌面程序“测试技术教学实验软件最新版”，点击菜单“高速采集”─＞“中断采集”从对话框中点击按钮“选择采集卡型号”─＞“select”，扫描通道设置为0.点击按钮“采集”，记录软件界面右边的频率（精确到个位）与振幅。根据公式计算出加速度，加速度（m/s2）=振幅/100mv（TS5863功率放大器设置为100mv/UNIT时适用）。保持TS1212B信号发生器的幅度恒定（做同一组数据时不要改变TS1212B信号发生器的幅度），将信号发生器的频率增加1Hz（原来是16Hz则调整为17Hz；原来是17Hz则调整为18Hz；以此类推）。重复步骤4、5、6，直到信号发生器的频率>30Hz则停止实验。四、实验数据整理与分析1、将数据（见下表）交给老师确认（ω为软件界面记录的频率，X为对应的加速度。）ω16Hz17Hz18Hz19Hz20Hz21Hz22Hz23HzX0.0440.0470.0490.1070.1170.0390.0390.10724Hz25Hz26Hz27Hz28Hz29Hz30Hz0.2080.6250.2980.1610.1270.0980.0882、用matlab拟合出加速度幅频特性曲线（见右图）；3、根据加速度幅频特性曲线，找出系统的固有频率；4、根据公式计算阻尼比ξ。固有频率固有频率五、考核与报告（要求附幅频特性曲线图与计算公式）同实验一

实验三机械振动系统频响函数测试一实验目的以双简支梁为例，了解和掌握机械振动系统频响函数的测试方法，了解常用简单振动测试仪器的使用方法。观察共振产生的过程和条件；绘制频响函数曲线。根据频响函数曲线求得系统0~150Hz的全部固有频率。二、实验仪器及原理同实验一三实验方法与步骤打开所有仪器电源，TS5863电荷放大器设置为100mv/UNIT。将TS1212B信号发生器（开关在后面左边）打开，调节幅度旋钮使其输出电压为2V（左边起每过一个点代表加1V），设置TS1212B信号发生器为“自动”模式。打开桌面程序“测试技术教学实验软件最新版”，点击菜单“多通道采集”并点击按钮“采集”，等待采集完成后点击按钮“是”，数据将保存到“C：\测试技术实验教学\data.txt”文件中。（软件采集并记录的是激振器的激励电压信号（黄色波形）及加速度传感器的响应信号（红色波形））打开桌面程序MATLAB，并打开“C：\测试技术实验教学\Hfx”文件（程序源代码见后页，要求附在实验报告中），按F5执行该文件，该文件自动打开上一步存盘的data.txt文件并分析。将2个结果图表另存为（SAVEAS命令）JPG图片（形式