悬臂梁固有频率测试实验数据处理

实验题目：悬臂梁固有频率测试实验数据处理

一、实验要求以下：

1. 用振动测试的方法，识别一阻尼结构的（悬臂梁）一阶固有频率和阻尼系数；

2. 了解小阻尼结构的衰减自由振动形态；

3. 选择传感器，设计测试方案和数据处理方案，测出悬臂梁的一阶固有频率和阻尼

根据测试曲线，读取数据，识别悬臂梁的一阶固有频率和阻尼系数。

二、实验内容

识别悬臂梁的二阶固有频率和阻尼系数。

三、测试原理概述：

1，瞬态信号可以用三种方式产生，有脉冲激振，阶跃激振，快速正弦扫描激振。

2，脉冲激励用脉冲锤敲击试件，产生近似于半正弦的脉冲信号。信号的有效频率取决于脉冲持续时间τ，τ越小则频率范围越大。

3.幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法来表示。

频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，可以看到共振时的频率，也就可以得到悬臂梁的固有频率

实验步骤及内容

1，按要求，把各实验仪器连接好接入电脑中，然后在悬臂梁上粘紧压电式加速度传感器打开计算机，。。

2，打开计算机，启动计算机上的“振动测试及谱分析.vi ”。

3，选择适当的采样频率和采样点数以及硬件增益。点击LabVIEW 上的运行按钮（Run ）观察由脉冲信号引起梁自由衰减的曲线的波形和频谱。

4，尝试输入不同的滤波截止频率，观察振动信号的波形和频谱的变化。

5，尝试输入不同的采样频率和采样点数以及硬件增益，观察振动信号的波形变化。

6，根椐最合适的参数选择，显示最佳的结果。然后按下“结束按钮，完成信号采集。最后我选择

f为512HZ,采样点数N为512点。

的参数是：采样频率

s

7，记录数据，copy读到数据的程序，关闭计算机。

第一次实验数据记录及分析：

为了准确读取数据，可以在原程序中增加一个可以读取框图。

是第一组衰减振荡信号的数据图。任意选取其中幅值较大的连续的7个幅值，得到如下数据及处理如下：

111111112345671111112340.13806;0.12707;0.11365;0.10632;0.09167;0.09045;0.0818413;331815;473314;614714;d d d d A A A A A A A T s T s T s T s ========-==-==-==-=234567幅值：时间：T =4s ,T =18s ,T =33s,T =47s,T =61s, T =74s, T =88s;

1156746113;887414d d T s T s

=-==-=

11171222

110.053980.089510.08951;0.014253770.034452 6.28

14,11410.01425313.99858()

1HZ 1n d d n A IN IN A T s T S T δδξπξξωωω=

=======

=-=⨯-=-=11d d n n d 从得到的周期可知，T ，而T 得T 为有阻尼的信号周期，T 为无阻尼信号的周期。

另外，从时域图中可以看到在频率测量出阻尼固的频率为36.88，根据212

2

1

36.8836.88375

110.014253

n ωξωξ

-=

=

=--d

得，

第二次实验记录，以下第一个框图为了准确读取数据，在原程序中增加一个可以自动捕抓功能

的读取框图。

后面两个是原来程序的框图，记录数据和处理数据如下。

以上是第二次的实验曲线，任意选取其中幅值较大的连续的7个幅值，得到如下数据及处理如下：

22222123452267122221

2

3

4

0.3886;0.32634;0.30681;0.2885;0.23479;0.22625;0.19939

241014;382414;523814;665214;

d d d d A A A A A A A T

s T

s T

s T

s ========-==-==-==-=234567时间：T =10s ,T =24s ,T =38s,T =52s,T =66s, T =80s, T =94s;225622806614;948014(,)

d d T s T s A T =-==-=表示第二次数据的幅值和时间;

22172222

22

2

110.38830.111130.11113;0.017696

60.199392 6.28

1411410.0176913.99781()

1HZ.1n d d n n A IN

IN A T s T S T δδξπξξωωξω========

=-=⨯-=-=-=

d d N n d 从得到的周期可知，T ，而T 得T 为有阻尼的信号周期，T 为无阻尼信号的周期。同样，从时域图中可以测到的阻尼固的频率为36.84根据得，2

2

2

36.84577HZ

110.01769

ξ=

=--

以上是第三次实验的曲线，任意选取其中幅值较大的连续的7个幅值，数据读取及处理如下：以下框图是为了准确读取数据，在原程序中增加一个可以自动捕抓功能的。

33333123453367133331

2

3

4

0.6134;0.53772;0.50598;0.43884;0.38147;0.3656;0.31921

301515;433013;574314;715714;

d d d d A A A A A A A T

s T

s T

s T

s ========-==-==-==-=234567幅值：时间：T =15s ,T =30s ,T =43s,T =57s,T =71s, T =85s, T =99s;335633857113;998514,d d T s T s A T =-==-=表示第二次数据的幅值和时间

31337332232

110.6134

0.108860.10886;0.0173346

60.319212 6.28

1411410.01733413.9979()

136.86n d d A IN

IN A s T S T δδξπξξ========

=-=-=-3d d N n 从得到的周期可知，T ，而T 得T 为有阻尼的信号周期，T 为无阻尼信号的周期。

同样，从时域图中可以测量到梁的有阻尼固的频率在频率为时，所以在此组数据中，3232

2

1

36.86.136.76552(HZ)

110.017334

n n ωωωξωξ

=-=

=

=--d d

d 采有阻尼固的频率＝根据得，从上面的数据处理中可知：

1ξ＝0.014253; 2ξ=0.01769; 3ξ=0.017334; 136.88375()n HZ ω= 236.84577(HZ)n ω= 336.76552(HZ)n ω=

则阻尼比可采为： 123

0.016433

ξξξξ++=

=;

无阻尼固有频率为： 12336.87109()3

n n n

n HZ ωωωω++=

=