离散系统与连续时间系统的根本差别是：离散系统(图3)有采样开

离散系统与连续时间系统的根本差别是：离散系统（图3）有采样开关存在，而连续系统则无。连续信号经过采样开关变成离散信号（图4），采样开关起这理想脉冲发生器的作用，通过它将连续信号调制成脉冲序列。

图3 离散系统方块图

图4 离散型时间函数

调制之后的信号中，包含与脉冲频率相关的高频频谱（图5），相邻两频谱不相重叠的条件是：

max

2f f s

其中：

s

f ---采样开关的采样频率 m ax

f ---连续信号频谱中的最高频率

这就是采样定理，通常选择采样频率时取四倍连续信号的最大频率。实验中，信号源产生频率可调的周期性信号，计算机通过A/D 板将信号采集入内存，通过软件示波器显示出来，调整采样频率，可以得到不同的采样结果，以波形图直观显示

出来。由此，可考察波形失真程度。

三、实验使用的仪器设备及实验装置

1. 装有LabVIEW 软件和PCI-1200数据采集卡的计算机一台

2. 频率计或信号发生器一台

3. 外接端子板、数据采集板、计算机、组态软件

基于LabVIEW 的信号测试系统主要包括信号发生器、DAQ 数据采集卡和计算机软件三部分组成。A/D 数据采集采用NI 公司PCMCIA 接口的PCI-1200型多功能数据采集卡；L abVIEW 7.1软件。

将PCI-1200数据采集卡插到计算机主板上的一个空闲的PCI 插槽中，接好各种附件，其驱动程序就是NI-DAQ 。附件包括一条50芯的数据线，一个型号为CB-50LP 的转接板，转接板直接与外部信号连接。

图5 信号频谱图

LabVIEW

进行模拟

信号的数

计算机调理端子板信号发生器

据采集

1. 安装

数据采集

示（图6）连接线路，并检查测试。

2. 熟悉LabVIEW软件中与数据采集相关的控件与设置项。

3. 编制DAQ程序，并调试数据采集组态。

4. 应用该组态软件进行波形数据采集并存储，信号种类设置为正弦波，分别设置信号发生器频

率为50，100Hz，观察并记录波形变化。

5. 设置信号种类为方波或锯齿波，重复上述实验。

（二）采样定理验证实验

1. 按图8连接线路，并检查测试。

2. 熟悉 GeniDAQ软件中与数据采集相关的控件与设置项。

3. 编制、调试数据采集组态。

4. 应用该组态软件进行波形数据采集并存储，信号种类设置为正弦波，分别设置信号发生器频

率为50，100Hz，采集频率设置为50、100、150、200、300、500Hz，观察并记录波形变化，体验采样定理的正确性。

五、实验准备及预习要求

1．认真阅读实验指导书，在老师答疑和同学讨论的基础上，完成实验准备任务：

1).了解数据采集及其硬件（A/D变换器和数据采集卡）选择的基本知识；

2).熟悉G语言编程环境和虚拟仪器的含义；

1.理解采样定理的意义；

2.实验前可以参考的书籍：《现代测试技术与数据处理》、《LabVIEW7.1测试技术与仪器应用》等。

六、实验报告内容及格式

1．实验目的

2．实验内容

3．实验装置

4．实验原理（测试实验系统图）

5．实验步骤

6．实验结果与分析（包括实验数据、处理图形、主要关系式和有关程序）7．思考题解析

七、开课教师及联系方式

开课教师：刘艳明伍耐明

联系方式：82317426

“振动测量和轴系动平衡实验” 教学实验指导书

教学实验编号： 041701-3 （可不填）

教学实验名称：振动测量和轴系动平衡实验（中文）

Oscillation Measurement and Shafting Inertia Balance （英文）

学分/学时：1学分/16学时

适用专业：发动机、工程热物理、宇航、气动、汽车专业

先修课程和环节：了解振动测量的基本原理；振动传感器（位移，速度，加速度）的工作原理；振动信号的描述；机械振动基本参量的常用测量方法。

一、实验目的

1、掌握刚性转子现场动平衡的基本作业；

2、掌握有关测量仪器的使用；

3、通过实验了解动静法的工程应用。

二、实验内容及基本原理

实验内容即是对一多圆盘刚性转子用两平面影响系数法进行动平衡。

工作转速低于最低阶段临界转速的转子称为刚性转子，反之称为柔性转子。本实验采取一种刚性转子动平衡常用的方法――两平面影响系数法。该方法无需专用平衡机，只要一般的振动测量，适合在转子工作现场进行平衡作业。

根据理论力学的动静法原理：一匀速旋转的长转子，其连续分布的离心惯性力系可向质心C简化为

一个合力

（主向量）

R和一个

合力偶

Mc（主矩），

见图一。

如果转子

的质心恰

在转轴上，

且转轴恰

好是转子

的惯性主

轴，则合

力R和合

力偶矩

Mc的值

均为零，

这种情况

图一

称转子是平衡的；反之，不满足上述条件的转子是不平衡的。不平衡转子的轴承与轴颈之间产生交变的作用力和

反作用力，可引起轴承座和转轴本身的强烈振动，从而影响机器的工作性能和工作寿命。

刚性转子动平衡的目标是，使离心惯性力的合力和合力偶矩的值趋近于零。为此，我们可以在转子上任意选定两个截面Ⅰ，Ⅱ――称校正平面，在离轴心一定距离1r ，2r ――称校正半径，与转子上某一参考标记成夹角1θ和1θ处，分别附加一块质量为1m 、2m 重块――称校正质量。如能使两个质量1m 和

2m 的离心惯性力（其大小分别为211m ωr 和222m ωr ，ω为转动角速度）的合力和合力偶正好与原不平

衡转子的离心惯性力相平衡，那么就实现了刚性转子的动平衡。

两平面影响系数法的过程如下：

1) 在额定的工作转速或任选的平衡转速下，检测原始不平衡引起轴承或轴颈A 、B 在 某方位的振动动量

1

1010V ψ<=V 和

2

2020V ψ<=V ，其中

10

V 和

20

V 是振动位移，速度或加速度的

幅值，1ψ和2ψ是振动信号对转子上参考标记有关的参考脉冲的相位角。

2) 根据转子的结构，选定年两个校正平面Ⅰ、Ⅱ，并确定校正半径1r 、2r ，现在平面 Ⅰ上加一试重

1

11Q β<=t m ，其中

1

1Q m t =为试重质量，1β为试重相对参考标记的方位角，以顺转向

为正。在相同转速下测量轴承A 、B 的振动量11V 和21V 。

矢量关系见图二a 、b 。显然，矢量11V ～

10

V 及21V ～

20

V 。为平面Ⅰ上加试重1Q 所引

起的轴承振动的变化，称为试重1Q 的效果矢量。方位角为零度的单位试重的效果矢量称为影响系数。因而，我们可以由下面式子求影响系数：

110

1111Q V V -＝

α

1

20

2121Q V V -＝

α

3) 取走1Q ，在平面上加试重

2

22Q β<=t m ，

2

2Q m t =为试重质量，2β为试重方

位角。同样测得轴承A 、B 的振动量12V 和22V ，从而求得效果矢量12V ～10

V 和22V ～

20

V （见图二c 、

d ）及影响系数：