《機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)2014

1紙質(zhì)版為機(jī)電系實(shí)驗(yàn)室公用，請(qǐng)勿帶走！ 1機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)（2014版）中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院作者：廖平、易念恩實(shí)驗(yàn)一簡(jiǎn)諧振動(dòng)振幅與頻率測(cè)量 注意：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后請(qǐng)將’C：\測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)’文件夾和自己的實(shí)驗(yàn)圖表拷貝回去，里面有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)電子版和空白實(shí)驗(yàn)報(bào)告電子版。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饧ふ衿?、加速度傳感器、電荷放大器的工作原理；熟悉并掌握激振器、加速度傳感器、電荷放大器的使用方法；了解機(jī)械振動(dòng)與振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置的組成以及安裝、調(diào)試方法；熟悉并掌握振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成；熟悉配套激振儀器與測(cè)振儀器的操作和使用方法。根據(jù)測(cè)得的電壓值求被測(cè)物體的加速度。二、實(shí)驗(yàn)儀器及原理 1、機(jī)械振動(dòng)綜臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置(安裝雙簡(jiǎn)支梁) 1套2、激振器 1套3、加速度傳感器 1只4、電荷放大器TS5863 1臺(tái)5、信號(hào)發(fā)生器TS1212B l臺(tái)6、電腦 l臺(tái)7、測(cè)試軟件 l套8、采集卡 l套 雙簡(jiǎn)支梁的簡(jiǎn)諧振動(dòng)振幅與頻率測(cè)量實(shí)驗(yàn)原理如圖1所示：信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器TS1212B采集卡電荷放大器激振器加速度傳感器雙簡(jiǎn)支梁電腦電腦圖1簡(jiǎn)諧振動(dòng)振幅與頻率測(cè)量原理圖

三、實(shí)驗(yàn)方法及步驟打開(kāi)所有儀器電源，TS5863電荷放大器設(shè)置為100mv/UNIT。將TS1212B信號(hào)發(fā)生器（開(kāi)關(guān)在后面左邊）的幅度旋鈕逆時(shí)鐘調(diào)至最小，設(shè)置TS1212B信號(hào)發(fā)生器為“手動(dòng)”模式，調(diào)節(jié)“手動(dòng)掃頻”至固定頻率(30~60Hz任意自選)，順時(shí)針調(diào)節(jié)幅度旋鈕使其輸出電壓為2V（左邊起每過(guò)一個(gè)點(diǎn)代表加1V）。打開(kāi)桌面程序“測(cè)試技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件最新版”，點(diǎn)擊菜單“高速采集”─＞“中斷采集”從對(duì)話框中點(diǎn)擊按鈕“選擇采集卡型號(hào)”─＞“select”，掃描通道設(shè)置為0.點(diǎn)擊軟件界面右下方按鈕“采集”，記錄軟件界面右邊的頻率（Hz，精確到個(gè)位）與振幅（V-伏特）。根據(jù)公式計(jì)算出加速度，加速度（m/s2）=振幅/100mv（TS5863功率放大器設(shè)置為100mv/UNIT時(shí)適用）。重復(fù)步驟4、5五次（做同一組數(shù)據(jù)時(shí)不要改變TS1212B信號(hào)發(fā)生器的幅度與頻率），制成下面表格后計(jì)算平均值。注意：軟件界面顯示的頻率應(yīng)該與儀器顯示的頻率基本一致，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以軟件顯示為準(zhǔn)。如果二者相差太遠(yuǎn)或者軟件界面顯示的頻率一直為0.98HZ為設(shè)備故障。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與分析1、本測(cè)試方法能否測(cè)量非簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率？（結(jié)論：能夠測(cè)量，P32，2.3.6、2.3.7）2、表格形式次數(shù)12345平均值頻率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、考核與報(bào)告（要求附原理圖）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分組，每組人數(shù)4人，每個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間為0.5小時(shí)，采用指導(dǎo)教師演示與學(xué)生獨(dú)立操作相結(jié)合的形式完成本實(shí)驗(yàn)。要求：1、每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后經(jīng)實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師確認(rèn)后，方可離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室；2、每個(gè)學(xué)生都要采用統(tǒng)一格式，獨(dú)立填寫(xiě)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；3、指導(dǎo)教師對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分。

實(shí)驗(yàn)二機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊噪p簡(jiǎn)支梁為例，了解和掌握機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)幅頻特性曲線的測(cè)量方法。觀察共振產(chǎn)生的過(guò)程和條件；測(cè)量單自由度系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)并繪制幅頻特性曲線；根據(jù)幅頻特性曲線確定系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比。二、實(shí)驗(yàn)儀器及原理 1、機(jī)械振動(dòng)綜臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置(安裝雙簡(jiǎn)支梁) 1套2、激振器 1套3、加速度傳感器 1只4、電荷放大器 1臺(tái)5、信號(hào)發(fā)生器 l臺(tái)6、電腦 l臺(tái)7、測(cè)試軟件 l套8、采集卡 l套 雙簡(jiǎn)支梁的簡(jiǎn)諧振動(dòng)振幅與頻率測(cè)量實(shí)驗(yàn)原理如圖1所示：信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器采集卡電荷放大器激振器加速度傳感器雙簡(jiǎn)支梁電腦電腦圖2機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率測(cè)量原理圖三、實(shí)驗(yàn)方法及步驟打開(kāi)所有儀器電源，TS5863電荷放大器設(shè)置為100mv/UNIT。將TS1212B信號(hào)發(fā)生器（開(kāi)關(guān)在后面左邊）的幅度旋鈕調(diào)至最小，設(shè)置TS1212B信號(hào)發(fā)生器為“手動(dòng)”模式，調(diào)節(jié)“手動(dòng)掃頻”至固定頻率(16Hz)，調(diào)節(jié)幅度旋鈕使其輸出電壓為2V（左邊起每過(guò)一個(gè)點(diǎn)代表加1V）。打開(kāi)桌面程序“測(cè)試技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件最新版”，點(diǎn)擊菜單“高速采集”─＞“中斷采集”從對(duì)話框中點(diǎn)擊按鈕“選擇采集卡型號(hào)”─＞“select”，掃描通道設(shè)置為0.點(diǎn)擊按鈕“采集”，記錄軟件界面右邊的頻率（精確到個(gè)位）與振幅。根據(jù)公式計(jì)算出加速度，加速度（m/s2）=振幅/100mv（TS5863功率放大器設(shè)置為100mv/UNIT時(shí)適用）。保持TS1212B信號(hào)發(fā)生器的幅度恒定（做同一組數(shù)據(jù)時(shí)不要改變TS1212B信號(hào)發(fā)生器的幅度），將信號(hào)發(fā)生器的頻率增加1Hz（原來(lái)是16Hz則調(diào)整為17Hz；原來(lái)是17Hz則調(diào)整為18Hz；以此類推）。重復(fù)步驟4、5、6，直到信號(hào)發(fā)生器的頻率>30Hz則停止實(shí)驗(yàn)。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與分析1、將數(shù)據(jù)（見(jiàn)下表）交給老師確認(rèn)（ω為軟件界面記錄的頻率，X為對(duì)應(yīng)的加速度。）ω16Hz17Hz18Hz19Hz20Hz21Hz22Hz23HzX0.0440.0470.0490.1070.1170.0390.0390.10724Hz25Hz26Hz27Hz28Hz29Hz30Hz0.2080.6250.2980.1610.1270.0980.0882、用matlab擬合出加速度幅頻特性曲線（見(jiàn)右圖）；3、根據(jù)加速度幅頻特性曲線，找出系統(tǒng)的固有頻率；4、根據(jù)公式計(jì)算阻尼比ξ。固有頻率固有頻率五、考核與報(bào)告（要求附幅頻特性曲線圖與計(jì)算公式）同實(shí)驗(yàn)一

實(shí)驗(yàn)三機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)頻響函數(shù)測(cè)試一實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊噪p簡(jiǎn)支梁為例，了解和掌握機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)頻響函數(shù)的測(cè)試方法，了解常用簡(jiǎn)單振動(dòng)測(cè)試儀器的使用方法。觀察共振產(chǎn)生的過(guò)程和條件；繪制頻響函數(shù)曲線。根據(jù)頻響函數(shù)曲線求得系統(tǒng)0~150Hz的全部固有頻率。二、實(shí)驗(yàn)儀器及原理同實(shí)驗(yàn)一三實(shí)驗(yàn)方法與步驟打開(kāi)所有儀器電源，TS5863電荷放大器設(shè)置為100mv/UNIT。將TS1212B信號(hào)發(fā)生器（開(kāi)關(guān)在后面左邊）打開(kāi)，調(diào)節(jié)幅度旋鈕使其輸出電壓為2V（左邊起每過(guò)一個(gè)點(diǎn)代表加1V），設(shè)置TS1212B信號(hào)發(fā)生器為“自動(dòng)”模式。打開(kāi)桌面程序“測(cè)試技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件最新版”，點(diǎn)擊菜單“多通道采集”并點(diǎn)擊按鈕“采集”，等待采集完成后點(diǎn)擊按鈕“是”，數(shù)據(jù)將保存到“C：\測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)\data.txt”文件中。（軟件采集并記錄的是激振器的激勵(lì)電壓信號(hào)（黃色波形）及加速度傳感器的響應(yīng)信號(hào)（紅色波形））打開(kāi)桌面程序MATLAB，并打開(kāi)“C：\測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)\Hfx”文件（程序源代碼見(jiàn)后頁(yè)，要求附在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中），按F5執(zhí)行該文件，該文件自動(dòng)打開(kāi)上一步存盤的data.txt文件并分析。將2個(gè)結(jié)果圖表另存為（SAVEAS命令）JPG圖片（形式