音叉作受迫振动的速度共振幅频响应曲线的研究

实验报告音叉的受迫振动与共振实验

1. 测量自由状态下的音叉幅频特性曲线：
频率
电压
频率
电压
频率
电压
频率
电压
(Hz)
(V)
(Hz)
(V)
(Hz)
(V)
(Hz)
(V)
267.58 0.070 270.49 1.619 270.576 1.834 270.761 1.217
268.58 0.117 270.5 1.655 270.591 1.823 270.871 0.900
m(g)
8
13
18
23
28
本图像的方程为：��2
=
4��2 ��
��0
+
4��2 ��
��
由图可知：
4��2 ��
=
0.0318
×
10−5��2
∙
g−1
，
4��2 ��
��0
=
1.346110−5��2
令��02
=
��
, ��
=
2��
解方程可得�� = ��0��−�� cos (√��02 − ��2�� + ��0) + ��(�� + ��)
270.366 1.342 270.516 1.841 270.703 1.282 274.733 0.098

音叉的受迫振动与共振实验

2.13音叉的受迫振动与共振实验受迫振动与共振等现象在工程和科学研究中经常用到。

如在建筑、机械等工程中，经常须避免共振现象，以保证工程的质量。

而在一些石油化工企业中，常用共振原理，利用振动式液体密度传感器和液体传感器，在线检测液体密度和液位高度，所以受迫振动与共振是重要的物理规律受到物理和工程技术广泛重现。

【实验目的】（1）研究音叉振动系统在周期性外力作用下振幅与强迫力频率的关系，测量及绘制振动系统的共振曲线，并求出共振频率和振动系统振动的锐度，运用计算机进行实时测量，自动分析扫描的曲线。

（2）音叉共振频率与对称双臂质量关系曲线的测量，求出音叉共振频率与附在音叉双臂一定位置上相同物块质量的关系公式。

（3）通过测量共振频率的方法，测量一对附在音叉固定位置上物块的质量。

【实验原理】1．简谐振动与阻尼振动许多振动系统如弹簧振子的振动、单摆的振动、扭摆的振动等，在振幅较小而且在空气阻尼可以忽视的情况下，都可作简谐振动处理，即此类振动满足简谐振动方程（1）02022=+x dtx d ω（1）式的解为（2）)cos(0ϕω+=t A x 式中，A 为系统振动最大振幅，为圆频率，为初相位。

0ωϕ对弹簧振子振动圆频率，为弹簧劲度，为振子的质量，为弹簧的等效00m m K +=ωK m 0m 质量。

弹簧振子的周期满足T （3）)(4022m m K T +=π但实际的振动系统存在各种阻尼因素，因此（1）式左边须增加阻尼项。

在小阻尼情况下，阻尼与速度成正比，表示为，则相应的阻尼振动方程为dtdx β2（4）022022=++x dt dx dtx d ωβ式中为阻尼系数。

β2．受迫振动与共振阻尼振动的振幅随时间会衰减，最后会停止振动，为了使振动持续下去，外界必须给系统一个周期性变化的力（一般采用的是随时间作正弦函数或余弦函数变化的力），振动系统在周期性的外力作用下所发生的振动称为受迫振动，这个周期性的外力称为策动力。

音叉的受迫振动与共振实验(共享)

音叉的受迫振动与共振实验(共享)
音叉是一种能够发出声音的乐器，它的振动频率非常稳定。

在本次实验中，我们将使
用音叉来研究受迫振动和共振的现象。

本实验的目的是通过对音叉在不同频率下的受迫振
动和共振现象的观察，深入了解受迫振动和共振的规律和应用。

实验器材：
音叉、传声器、信号发生器、示波器等。

实验原理：
受迫振动是指物体振动受到外力的影响，强制振动。

外力的大小、方向和频率都会影
响振幅和频率的变化规律。

当外力频率与物体本身的振动频率相同时，就发生了共振现象。

共振能够引起振幅的急剧增加，结构破坏和噪音等问题，因此需要避免。

实验步骤：
第一步：将信号发生器连接到传声器，将传声器与示波器相连，设置示波器为X-Y模式。

第二步：将音叉竖直放置，用橡皮筋固定，用手拨动音叉，使其振动。

用示波器观察
到的波形确认音叉的振动频率。

第三步：将传声器放置在音叉旁，用信号发生器向音叉传递外力，改变外力的频率，
观察到音叉振动的效果，并记录下振幅和频率的变化规律。

第四步：通过调整信号发生器的频率，在相同的频率下观察到共振现象。

并记录下相
应的振幅和频率。

实验结果：
实验结果表明，当信号发生器输出的频率接近音叉自然频率时，音叉的振幅最大。

当
外力频率不等于音叉自然频率时，振动幅度逐渐减小。

这表明外力频率与音叉自然频率之
间存在着共振现象，声音会变得非常响亮。

然而，外力频率稍高或稍低于音叉自然频率时，振动幅度降至最低。

结论：。

受迫振动和共振的研究

受迫振动和共振的研究振动科学是物理学的重要组成部分。

其中受迫振动．．．．和共振．．问题的研究，不但在理论上涉及经典和现代物理科学的发展；更在工程技术领域受到极大的重视并不断取得新的成果。

例如：在建筑、机械等工程问题中，经常须避免“共振”现象的出现以保证工程质量；但目前新研发的很多仪器和装置的工作原理又是基于各种“共振”现象的产生；在微观科学研究领域中“共振”也已成为重要的研究手段。

本实验以音叉振动系统为研究对象，用电磁激振线圈的电磁力作为驱动力使音叉起振；并以另一电磁线圈作为检测振幅传感器，观测受迫振动系统的振幅与驱动力频率之间的关系，以研究“受迫振动”与“共振”现象及其规律。

一、实验目的（1）研究音叉振动系统在周期性外力作用下振幅与外力频率的关系，测绘其关系曲线，并求出系统的共振频率和系统的振动锐度（和品质因素Q 值有关的参量）；（2）通过改变音叉双臂同一位置处所加金属块的质量，研究系统的共振频率与系统质量的关系；（3）通过测量音叉的共振频率，确定未知物体的质量，以了解音叉式传感器的工作原理；（4）改变音叉阻尼状态，了解阻尼力对音叉系统的共振频率及其振动锐度的影响。

二、实验原理1．简谐振动与阻尼振动众所周知：弹簧振子、单摆、复摆、扭摆等振动系统在作小幅度振动，并且其所受各种阻尼力小到可以忽略的情况下，可视为简谐振动状态。

此类振动满足下述简谐振动．．．．方程： 02022=+x dtx d ω （1）上式的解为：)cos(00ϕω+=t A x （2）以理想弹簧振子为例：其固有角频率mK =0ω，K 为弹簧的劲度系数，m 为振动系统的有效质量，振幅A 和初位相0ϕ与振动系统的初始状态有关，系统的振动周期T =Km πωπ220=。

即振动周期仅与系统的质量及弹簧的劲度系数有关；由此可知：理想弹簧振子的振动频率f=m K T π211=。

但是，实际的振动系统存在各种阻尼因素。

仍以弹簧振子为例：其振动幅度在摩擦力（空气阻力、内力等）的阻尼下会逐步减小直到零——即阻尼振动．．．．状态。

音叉的受迫振动与共振实验201609-讲义

实验：音叉的受迫振动与共振【实验目的】1、了解音叉振动系统在驱动力和阻尼力作用下的运动规律。

2、学会用变量控制实验法研究振动系统的速度与其它相关量之间的关系。

3、掌握绘制系统振动速度与驱动力频率关系曲线的方法，并从曲线求出共振频率和锐度。

4、通过对音叉双臂振动与对称双臂质量关系的测量，研究音叉共振频率与附在音叉双臂一定位置上相同物块质量的关系。

【预备问题】1、何为位移共振？何为速度共振？2、振动曲线的锐度其值等于系统的品质因素，其物理意义是什么？3、实验中在音叉臂上加砝码时，为什么每次加砝码的位置要固定？【实验原理】系统在回复力的作用下做周期性运动的现象被称之为振动。

振动是物质运动的基本形式之一，实际的振动系统总会受到各种阻尼，根据所受阻尼的情况，振动系统分为无阻尼自由振动系统和有阻尼振动系统两类。

系统的振动由于要克服内在或外在的各种阻尼而消耗自身的能量，如果系统没有补充能量，振动就会衰减，最终停止振动。

要使振动能持续下去，就必须对系统施加持续的周期性外力，以补充因各种阻尼而损失的能量。

振动系统在周期性外力作用下产生的振动叫做受迫振动。

当外加的驱动力的频率与振动系统的固有频率相同时，振动系统就会产生共振现象。

音叉是一个典型的振动系统，其二臂对称、振动相反，而中心杆处于振动的节点位置，净受力为零而不振动，我们将它固定在音叉固定架上是不会引起振动衰减的。

其固有频率可因其质量、音叉臂长短、粗细、材质不同而不同。

音叉具有广泛的应用，如用于产生标准的“纯音”、鉴别耳聋的性质、用于检测液位的传感器、用于检测液体密度的传感器、以及计时等等。

本实验借助于音叉，来研究受迫振动及共振现象。

用带铁芯的电磁线圈产生不同频率的电磁力，作为驱动力。

同样用电磁线圈来检测音叉振动，测量受迫振动系统振动与驱动力频率的关系，研究受迫振动与共振现象及其规律。

具有不直接接触音叉，测量灵敏度高等特点。

实验时，将一组电磁线圈置于钢质音叉臂的上下方两侧，并靠近音叉臂。

音叉的受迫振动与共振实验报告

音叉的受迫振动与共振实验报告
本次实验旨在通过对音叉的受迫振动与共振现象进行观察和研究，以加深对振
动和波动理论的理解，并验证实验中的相关理论知识。

实验过程中，我们使用了音叉、频率计、振动台等仪器，通过调节频率和振幅等参数，观察音叉的振动情况，记录实验数据，并进行分析和总结。

首先，我们将音叉固定在振动台上，通过频率计调节振动台的频率，使其与音
叉的固有频率相同，这时我们观察到音叉振幅明显增大，这就是共振现象。

共振是指当外力的频率与物体自身的固有频率相同时，物体的振幅会急剧增大的现象。

在实验中，我们通过改变振动台的频率，观察到了共振现象的发生，并记录了共振的频率和振幅数据。

其次，我们改变外力的频率，使其不等于音叉的固有频率，这时我们观察到音
叉的振动情况发生了变化，振幅减小，这就是受迫振动。

受迫振动是指外力对物体施加周期性作用力时，物体发生的振动。

在实验中，我们通过改变外力的频率，观察到了受迫振动的现象，并记录了受迫振动的频率和振幅数据。

通过实验数据的记录和分析，我们发现共振频率和受迫振动频率之间存在一定
的关系，共振频率大约等于音叉的固有频率，而受迫振动频率则可以通过外力的频率来控制。

这些实验结果验证了振动和波动理论中有关共振和受迫振动的相关知识，加深了我们对这些理论的理解。

总的来说，本次实验通过对音叉的受迫振动与共振现象进行观察和研究，验证
了振动和波动理论中的相关知识。

实验结果表明，共振频率和受迫振动频率之间存在一定的关系，这对我们进一步理解振动和波动现象具有重要意义。

希望通过本次实验，能够加深对振动和波动理论的理解，为今后的学习和科研工作打下坚实的基础。

音叉的速度共振与位移共振曲线的测量和研究

第29卷第2期　2010年2月实验室研究与探索R ESEARCH AND EXPLORATI ON I N L ABORAT OR YVol .29No .2　Feb.2010　音叉的速度共振与位移共振曲线的测量和研究倪　敏,　薛珍美(上海师范大学数理学院,上海200234)摘　要:利用接收线圈和压电换能片2种传感器测得音叉受迫振动的速度、位移共振曲线,通过实验比较和理论分析,证明这2种传感器所测得的物理量并不相同,同时分析和验证了2种幅频曲线的区别。

对影响位移共振曲线测量结果的阻尼系数进行讨论和分析,得出:用接收线圈做传感器测得的音叉共振曲线为速度共振曲线,而用压电换能片做传感器测得的音叉共振曲线为位移共振曲线。

实验的研究有利于学生对受迫振动和共振概念的深入理解,也有利于对2种传感器的正确运用。

关键词:音叉;速度共振;位移共振;接收线圈;压电换能片中图分类号:O 4233 文献标识码:A 文章编号:1006-7167(2010)02-0024-03Survey a nd R e sea rch of Tuni ng Fo rk ’s Ve l o c ityR e sonance and D isp lacem ent R e sonance C urve sN IM in,　XU E Z hen 2m ei(College of Mathe m atic s and Sc ience,Shangha i Nor m al U niversity,Shangha i 200234,China )Abstrac t:The rece iving l oop and peizoelectric transducer were used to m ea sur e the vel ocity and dis p lace m ent r e s onancecurves of a tuning f or k.It was de monstrated tha t the physical quantite smeasured by the t w o kinds of sens or are different thr ough experi m ental comparis on and theor e tical analysis .Also the difference bet ween the t wo a mplitude 2versus 2frequen 2cy cur ves wa s ana lyzed and demonstrated.A t the sa m e ti m e,the damping coeffic ient which af fects the m ea sure ment of the dis place m ent r e s onance curve was discussed and analyzed .It is conc luded that the tuning f or k ’s resonance curve m ea sur ed by the receiving loop is velocity r e s onance cur ve,while the one measured by piez oelectric transduce r is dis 2place ment resonance curve .The research on the experi m ent will deepen the students ’unde rstanding of certain concepts in for ced vibr ation and res onance,and will ensure a c orr ect use of the t wo kinds of sensor,and theref or e the experi m ent can be involved in the design physics experi m ent in universities .Key wor ds:tuning f ork;ve l oc ity r e s onance;displace m ent resonance;r ece iving coil;piez oe lec tric tr ansduce收稿日期66作者简介倪　敏(6),女,上海人,副教授,主要从事近代物理实验和普通物理实验教学。

音叉的受迫振动与共振

华中科技大学音叉的受迫振动与共振【实验目的】1.研究音叉振动系统在驱动力作用下振幅与驱动力频率的关系，测量并绘制它们的关系曲线，求出共振频率和振动系统振动的锐度。

2.通过对音叉双臂振动与对称双臂质量关系的测量，研究音叉共振频率与附在音叉双臂一定位置上相同物块质量的关系。

3.通过测量共振频率的方法，测量附在音叉上的一对物块的未知质量。

4.在音叉增加阻尼力情况下，测量音叉共振频率及锐度，并与阻尼力小情况进行对比。

【实验仪器】FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪（包括主机和音叉振动装置）、加载质量块（成对）、阻尼片、电子天平（共用）、示波器（选做用）【实验装置及实验原理】一．实验装置及工作简述FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪主要由电磁激振驱动线圈、音叉、电磁线圈传感器、支座、低频信号发生器、交流数字电压表（0～1.999V）等部件组成（图1所示）1.低频信号输出接口2.输出幅度调节钮3.频率调节钮4.频率微调钮5.电压输入接口6.电源开关7.信号发生器频率显示窗8.数字电压表显示窗9.电压输出接口10.示波器接口Y11.示波器接口X12.低频信号输入接口13.电磁激振驱动线圈14.电磁探测线圈传感器15.质量块16.音叉17.底座18.支架19. 固定螺丝图1 FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪装置图在音叉的两双臂外侧两端对称地放置两个激振线圈，其中一端激振线圈在由低频信号发生器供给的正弦交变电流作用下产生交变磁场激振音叉，使之产生正弦振动。

当线圈中的电流最大时，吸力最大；电流为零时磁场消失，吸力为零，音叉被释放，因此音叉产生的振动频率与激振线圈中的电流有关。

频率越高，磁场交变越快，音叉振动的频率越大；反之则小。

另一端线圈因为变化的磁场产生感应电流，输出到交流数字电压表中。

因为I=dB/dt，而dB/dt取决于音叉振动中的速度v，速度越快，磁场变化越快，产生电流越大，电压表显示的数值越大，即电压值和速度振幅成正比，因此可用电压表的示数代替速度振幅。

音叉的受迫振动与共振实验预习报告

音叉的受迫振动与共振实验预习报告一实验目的1. 研究音叉振动系统的受迫振动；2. 研究阻尼对音叉共振曲线的影响；3. 研究音叉双臂负载物的质量与位置对音叉固有频率的影响；二实验原理音叉是一个典型的振动系统，其二臂对称、振动相反，中心杆处于振动的节点位置，净受力为零而不振动。

因此外界对音叉振动的影响很小，音叉保持振动的能力很强，其品质因数（Q 值）很容易达到103的数量级。

音叉的固有频率由其材质和几何形状决定。

1.音叉的阻尼振动和受迫振动如果在驱动线圈上通以正弦信号，音叉振动的动力学方程可以写成：其中x为音叉上某固定点的位移，0为音叉的固有圆频率，δ > 0表征阻尼强度(Q ≡0/2δ)，为驱动电压的圆频率，正比于驱动电压的振幅。

2、利用音叉振动测量质量称m0为音叉的等效质量。

改变附加质量，测量对应的振动周期，可以得到音叉的等效质量与等效劲度系数。

需要指出的是，这两个量与固定质量块的位置是有关的。

由此原理可制作测量质量和密度的传感器。

3、音叉振动中的非线性现象音叉振动存在一定的非线性：振动频率与振幅有一定关系，阻尼也不完全与速度成正比。

三实验内容1. 测量音叉的阻尼振动，根据阻尼振动波形计算音叉的固有频率与品质因数。

2. 测量音叉共振的幅频特性曲线，根据共振曲线计算音叉的固有频率与品质因数。

3. 分别测量音叉双臂对称负载不同质量块时的共振频率，计算音叉的等效振子质量；并利用音叉振动频率与负载质量块m 之间的关系，测定未知质量块的质量。

四预习思考题1.驱动线圈和探测线圈都有永磁体芯，其作用是什么？当驱动线圈接近音叉振动臂时，音叉靠近永磁铁的部分被磁化。

我们把音叉被磁化的部分理解为一个小磁铁。

在线圈中通以交变电流，产生一个交变磁场，则小磁铁会受到一个交变的力。

2.我们用标准的受迫振动模型描述音叉的受迫振动，主要做了哪些近似？我们将音叉简化成一个弹簧振子，则振动周期这里m和k分别称为等效质量和等效劲度系数。

音叉受迫振动与共振实验报告

音叉的受迫振动与共振实验一、预备问题1、实验中策动力的频率为200Hz 时，音叉臂的振动频率为多少？2、实验中在音叉臂上加砝码时，为什么每次加砝码的位置要固定？二、引言实际的振动系统总会受到各种阻力。

系统的振动因为要克服内在或外在的各种阻尼而消耗自身的能量。

如果系统没有补充能量，振动就会衰减，最终停止振动。

要使振动能持续下去，就必须对系统振子施加持续的周期性外力，以补充因各种阻尼而损失的能量。

振子在周期性外力作用下产生的振动叫做受迫振动。

当外加的驱动力的频率与振子的固有频率相同时，会产生共振现象。

音叉是一个典型的振动系统，其二臂对称、振动相反，而中心杆处于振动的节点位置，净受力为零而不振动，我们将它固定在音叉固定架上是不会引起振动衰减的。

其固有频率可因其质量和音叉臂长短、粗细而不同。

音叉广泛应用于多个行业，如用于产生标准的“纯音”、鉴别耳聋的性质、用于检测液位的传感器、用于检测液体密度的传感器、以及计时等等。

本实验借助于音叉，来研究受迫振动及共振现象。

用带铁芯的电磁线圈产生不同频率的电磁力，作为驱动力，同样用电磁线圈来检测音叉振幅，测量受迫振动系统振动与驱动力频率的关系，研究受迫振动与共振现象及其规律。

具有不直接接触音叉，测量灵敏度高等特点。

三、实验原理1、音叉的电磁激振与拾振将一组电磁线圈置于钢质音叉臂的上下方两侧，并靠近音叉臂。

对驱动线圈施加交变电流，产生交变磁场，使音叉臂磁化，产生交变的驱动力。

接收线圈靠近被磁化的音叉臂放置，可感应出音叉臂的振动信号。

由于感应电流dt dB I / , dt dB /代表交变磁场变化的快慢,其值大小取决于音叉振动的速度,速度越快,磁场变化越快,产生的电流越大,从而使测得的电压值越大。

所以,接收线圈测量电压值获得的曲线为音叉受迫振动的速度共振曲线。

相应的输出电压代表了音叉的速度共振幅值。

1、简谐振动与阻尼振动物体的振动速度不大时，它所受的阻力大小通常与速率成正比，若以F 表示阻力大小，可将阻力写成下列代数式：dtdxF γγμ-=-= （1）式中γ是与阻力相关的比例系数，其值决定于运动物体的形状、大小和周围介质等的性质。

华科物理实验——音叉的受迫振动与共振

（包括零阻尼）作受迫振动时的共振频率及相应的Umax。
答：数据记录如下：
（1）
据实验数据可得：无阻尼情况下作受迫振动的共振频率为263.817Hz，相应的Umax=1.563V。
不确定度分析：因为是单次测量，所以，因为B类不确定度主要是仪器误差，故对频率，对电压
答：当阻尼块从音叉内侧向外沿音叉臂轴线方向平移时，阻尼会增大，故交流数字电压表上所测得的电压峰值会减小。而当阻尼块垂直于音叉臂轴线方向平移时，阻尼会减小，故交流数字电压表上所测得的电压峰值会减小。
2、在重复测量时，前后的实验结果可能不完全一致，可能的原因有哪些呢？
答：可能原因：
（1）实验仪器有系统误差，比如说接收装置的灵敏度，发出频率的稳定性等，这些不可避免。
3、绘制周期平方T2与质量m的关系图，分析其特点和意义。
答：数据如下：
注： s
根据实验数据，Excel软件作图如下：
据图的拟合曲线为：
结果分析：据图可知T2与m成正比，且实验测得的数据误差较小。由此可由测量音叉的振动周期来测量未知质量，并可制作测量质量和密度的传感器。
【拓展问题】
1、平移阻尼块的位置，可能会发生什么现象？
锐度计算：
结果分析：就速度共振而言，有无阻尼情况下的位移最大处的频率取值应该是一样的，但本次测量中，在无阻尼情况下，f0=263.817Hz；在有阻尼情况下，f0=263.688Hz。二者并不相等，应该是受了位移共振的影响，使得有阻尼情况下共振频率偏小。
相对误差，故误差可忽略。
此外，从锐度的计算来看，，所以阻尼使得速度在共振频率附近的变化幅度略微减小，这是正常的，因为设想阻尼无穷大的情况下，速度不再变化。
故共振频率 , 0.001V
（2）

音叉的受迫振动与共振实验数据处理

音叉的受迫振动与共振实验数据处理
音叉的受迫振动与共振实验是一种常见的物理实验,下面是一些可能用到的数据处理方法：
1. 振幅-频率曲线的绘制
通过对同一音叉加以不同频率的外力,得到不同频率下音叉的振幅大小,可以在图表中绘制出振幅-频率曲线。

在共振频率附近,振幅最大,可以得到共振频率和谐振动的特征。

2. 共振频率的测定
通过振幅-频率曲线的绘制,可以得到共振频率的位置。

也可以通过实验数据的分析,找到振幅最大值对应的频率,得到共振频率。

3. 峰宽度的测定
共振频率附近的振幅-频率曲线是一个峰形状,可以使用半高宽或者全宽度来描述该峰的大小。

具体方法可以通过寻找曲线上峰值处的一半振幅对应位置,计算其对应的频率差来得到半高宽或全宽度。

4. 误差分析
在实验中,可能会产生一些误差,比如仪器误差、人为误差等。

需要对实验结果进行误差分析,采用科学合理的方法估算误差,并在结果中给出误差范围,以保证实验数据的准确性和可靠性。

以上是一些可能用到的数据处理方法,具体的数据处理方法还需要根据实验的具体情况进行选择。

实验5 音叉的受迫振动与共振

实验5 音叉的受迫振动与共振【实验目的】1.研究音叉振动系统在驱动力作用下振幅与驱动力频率的关系，测量并绘制它们的关系曲线，求出共振频率和振动系统振动的锐度。

2.通过对音叉双臂振动与对称双臂质量关系的测量，研究音叉共振频率与附在音叉双臂一定位置上相同物块质量的关系。

3.通过测量共振频率的方法，测量附在音叉上的一对物块的未知质量。

4.在音叉增加阻尼力情况下，测量音叉共振频率及锐度，并与阻尼力小情况进行对比。

【实验仪器】FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪（包括主机和音叉振动装置）、加载质量块（成对）、阻尼片、电子天平（共用）、示波器（选做用）【实验装置及实验原理】一．实验装置及工作简述FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪主要由电磁激振驱动线圈、音叉、电磁线圈传感器、支座、低频信号发生器、交流数字电压表（0～1.999V）等部件组成（图1所示）1.低频信号输出接口2.输出幅度调节钮3.频率调节钮4.频率微调钮5.电压输入接口6.电源开关7.信号发生器频率显示窗8.数字电压表显示窗9.电压输出接口10.示波器接口Y11.示波器接口X12.低频信号输入接口13.电磁激振驱动线圈14.电磁探测线圈传感器15.质量块16.音叉17.底座18.支架19. 固定螺丝图1 FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪装置图在音叉的两双臂外侧两端对称地放置两个激振线圈，其中一端激振线圈在由低频信号发生器供给的正弦交变电流作用下产生交变磁场激振音叉，使之产生正弦振动。

当线圈中的电流最大时，吸力最大；电流为零时磁场消失，吸力为零，音叉被释放，因此音叉产生的振动频率与激振线圈中的电流有关。

频率越高，磁场交变越快，音叉振动的频率越大；反之则小。

另一端线圈因为变化的磁场产生感应电流，输出到交流数字电压表中。

因为I=dB/dt，而dB/dt取决于音叉振动中的速度v，速度越快，磁场变化越快，产生电流越大，电压表显示的数值越大，即电压值和速度振幅成正比，因此可用电压表的示数代替速度振幅。

2019-音叉实验实验报告-范文word版 (10页)

本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==音叉实验实验报告篇一：实验报告音叉实验报告音叉的受迫振动物理科学与技术学院 13级弘毅班吴雨桥 201X3010201X2【实验目的】(1)研究振动系统在周期外力作用下振幅和强迫圆频率之间的关系。

(2)测绘振动系统的共振曲线。

(3)应用李萨如图形测量音叉振动频率。

【实验器材】电磁激振系统、示波器、低频信号发生器、毫伏表。

【仪器介绍】电磁激振系统由电磁激振线圈、音叉、压电换能片、阻力片和阻尼油杯及升降台组成。

电磁激振线圈在正弦交变电流的作用下产生交变磁场激振音叉，音叉的振动频率是正弦电流频率的两倍。

将音叉的机械振动能转换为电信号并送到示波器的Y轴输入端，同时将正弦交流信号送到示波器X轴输入端，经过适当调整则可在示波器的荧光屏看到“∞”形图像。

【实验原理】振动系统受F=Hcospt外力的持续作用所产生的振动，称为受迫振动。

振动系统的受迫振动经过一段时间后达到稳定的振动状态，它的振动频率就是强迫力的频率，与系统的固有频率无关。

其振幅为 A= 相位差为(h=????φ = arctan2??????02???2=arctan????02????(??2???02)当强迫力的圆频率p趋近于振动系统的固有圆频率ω0时，受迫振动的振幅急剧增大，并有一极大值，这种现象称为共振。

共振时圆频率为ωr 、相位差为φr ，当阻尼系数β极小时，可得ωr≈ω0，φr=。

2??利用李萨如图形测未知频率：把两个不同频率的正弦电压分别从示波器的X轴和Y轴输入，如果这两个电压的频率为整数比，示波器上就会得到稳定的图形，这些图形被称为李萨如图形，其形状不仅与这两个正弦电压的频率比值有关，而且与它们的初始相位和相位差有关。

【实验内容和实验数据】1.仪器连接。

用屏蔽导线将低频信号发生器的输出端与激振线圈的电压输入端、示波器“X轴输入”端连接，用屏蔽导线将压电换能片的信号输出端与示波器的“Y轴输入”端、毫伏表的电压输入端连接。

音叉作受迫振动的速度共振幅频响应曲线的研究

音叉作受迫振动的速度共振幅频响应曲线的研究
陈思;陈骏逸
【期刊名称】《实验技术与管理》
【年(卷),期】2007(024)012
【摘要】在音叉作"受迫振动与共振"实验中,运用计算机对音叉作受迫振动的幅频响应曲线进行了精确测量,测到速度共振幅频响应曲线,研究了该曲线与位移共振幅频响应曲线在规律与特性上的区别.这一结果对教学和物理规律的深入研究将有很大帮助.
【总页数】4页(P48-50,56)
【作者】陈思;陈骏逸
【作者单位】复旦大学,物理系,上海,200433;复旦大学,物理系,上海,200433【正文语种】中文
【中图分类】O321;G642.423
【相关文献】
1.音叉的速度共振与位移共振曲线的测量和研究 [J], 倪敏;薛珍美
2.基于幅-频曲线的系统时域响应特性评价方法 [J], 石立华;周璧华;陈彬;高成
3.稳定受迫振动系统位移和速度共振的幅值计算与能量转换 [J], 王长荣
4.音叉受迫振动的实验研究 [J], 郭悦韶
5.黏弹性轴向运动梁非线性受迫振动稳态幅频响应 [J], 丁虎;陈立群;戈新生
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音叉的速度共振与位移共振曲线的测量和研究

第29卷第2期　2010年2月实验室研究与探索R ESEARCH AND EXPLORATI ON I N L ABORAT OR YVol .29No .2　Feb.2010　音叉的速度共振与位移共振曲线的测量和研究倪　敏,　薛珍美(上海师范大学数理学院,上海200234)摘　要:利用接收线圈和压电换能片2种传感器测得音叉受迫振动的速度、位移共振曲线,通过实验比较和理论分析,证明这2种传感器所测得的物理量并不相同,同时分析和验证了2种幅频曲线的区别。

对影响位移共振曲线测量结果的阻尼系数进行讨论和分析,得出:用接收线圈做传感器测得的音叉共振曲线为速度共振曲线,而用压电换能片做传感器测得的音叉共振曲线为位移共振曲线。

实验的研究有利于学生对受迫振动和共振概念的深入理解,也有利于对2种传感器的正确运用。

关键词:音叉;速度共振;位移共振;接收线圈;压电换能片中图分类号:O 4233 文献标识码:A 文章编号:1006-7167(2010)02-0024-03Survey a nd R e sea rch of Tuni ng Fo rk ’s Ve l o c ityR e sonance and D isp lacem ent R e sonance C urve sN IM in,　XU E Z hen 2m ei(College of Mathe m atic s and Sc ience,Shangha i Nor m al U niversity,Shangha i 200234,China )Abstrac t:The rece iving l oop and peizoelectric transducer were used to m ea sur e the vel ocity and dis p lace m ent r e s onancecurves of a tuning f or k.It was de monstrated tha t the physical quantite smeasured by the t w o kinds of sens or are different thr ough experi m ental comparis on and theor e tical analysis .Also the difference bet ween the t wo a mplitude 2versus 2frequen 2cy cur ves wa s ana lyzed and demonstrated.A t the sa m e ti m e,the damping coeffic ient which af fects the m ea sure ment of the dis place m ent r e s onance curve was discussed and analyzed .It is conc luded that the tuning f or k ’s resonance curve m ea sur ed by the receiving loop is velocity r e s onance cur ve,while the one measured by piez oelectric transduce r is dis 2place ment resonance curve .The research on the experi m ent will deepen the students ’unde rstanding of certain concepts in for ced vibr ation and res onance,and will ensure a c orr ect use of the t wo kinds of sensor,and theref or e the experi m ent can be involved in the design physics experi m ent in universities .Key wor ds:tuning f ork;ve l oc ity r e s onance;displace m ent resonance;r ece iving coil;piez oe lec tric tr ansduce收稿日期66作者简介倪　敏(6),女,上海人,副教授,主要从事近代物理实验和普通物理实验教学。

音叉的受迫振动与共振实验报告

音叉的受迫振动与共振实验报告音叉的受迫振动与共振实验报告引言：共振是物理学中一个重要的现象，它在各个领域都有广泛的应用。

本次实验旨在通过研究音叉的受迫振动与共振现象，深入理解其原理和特性。

实验目的：1. 研究音叉在受迫振动下的振动特性；2. 探究音叉共振的条件和特点；3. 分析共振现象的应用领域。

实验装置：1. 音叉：选用频率可调的音叉，以便观察不同频率下的振动现象；2. 电磁振子：用于受迫振动实验，通过电流激励产生振动；3. 示波器：用于观察和记录振动信号。

实验步骤：1. 将音叉固定在支架上，并调整其频率为初始状态；2. 将电磁振子的线圈与音叉相对应的位置，通过电流激励使音叉振动；3. 通过示波器观察和记录音叉的振动信号；4. 逐渐调整电磁振子的频率，观察音叉的振动情况；5. 记录共振出现的频率，并进行数据分析。

实验结果与分析：通过实验观察和记录，我们得到了音叉在受迫振动下的振动特性。

当电磁振子的频率与音叉的固有频率相同时，音叉共振现象明显，振幅增大。

而当频率偏离音叉的固有频率时，振幅逐渐减小，最终趋于平衡。

我们进一步分析了共振现象的条件和特点。

首先，共振现象发生的条件是电磁振子的频率与音叉的固有频率相等。

其次，共振时音叉的振动幅度最大，能量传递最为有效。

最后，共振现象在不同频率下都会出现，但只有在频率接近音叉的固有频率时，共振效应才会显著。

共振现象在实际生活中有广泛的应用。

例如，共振现象在桥梁工程中起到重要作用。

当桥梁受到外力作用时，如果外力频率与桥梁固有频率相近，就会引发共振，导致桥梁振幅增大，甚至发生破坏。

因此，在桥梁设计中需要考虑共振现象，以避免潜在的危险。

结论：通过本次实验，我们深入了解了音叉的受迫振动与共振现象。

我们通过观察和记录音叉的振动信号，研究了共振现象的条件和特点。

同时，我们也了解到共振现象在桥梁工程等领域的应用。

通过这次实验，我们对共振现象有了更深入的认识，也增加了我们对物理学原理的理解。

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