开关变成离散信号(图4),采样开关起这理想脉冲发生器

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 max 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

四、具体实验步骤

（一）通过LabVIEW进行模拟信号的数据采集

1. 安装数据采集卡，根据数据采集卡接线指示（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

图一

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11010V ψ<=V 和22020V ψ<=V ，其中10V 和20V 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111Q β<

=t m ，其中11Q 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 ～10V 及21V ～20V 。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：

1

10

1111Q V V -＝

α 1

202121Q V V -＝α

3) 取走1Q ，在平面上加试重222Q β<=t m ，22Q 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 ～10V 和22V ～20V （见图二c 、d ）及影响系数：