机械振动基础实验指导书

目录

实验一振动信号采集与处理相关软件和硬件设计介绍 (2)

实验二单自由度系统阻尼比的测定 (6)

实验三二自由度系统频响函数的测定 (9)

实验一 振动信号采集与处理相关软件和硬件设计介绍

一、 实验目的

1、熟悉振动信号采集与处理软件的基本功能和设置方法；

2、熟悉硬件中各通道代表的意义和设置方式；

3、掌握基本振动测试流程。

二、 振动信号采集和处理软件简介

软件名称

YE6251力学教学装置。 软件介绍 左面板

下面板

至少应为实验所需最大频率的2倍

力锤信号用信号触发，电磁激振器信号可选连续采样 试件类型

不用的通道双击使其为错号，使用的通道使其为对号

实验中可以使用的方法

采样状态栏

上面板和右面板

某测试全图

三、 振动信号采集和处理硬件简介

试件

单自由度系统

模拟单自由度的质量块、阻尼、弹簧系统振动。本实验台的力学模型如下：

时间波形 傅立叶分析

传函幅值，需设置输入和输出通道,用右键

仪器的软件开关 开始采样或停止采样

峰谷

值

等光标选择

缩小x

轴图形显示

放大x

轴图形显示

缩小y

轴图形显示

放大y

轴图形显示

自动量程

二自由度系统

模拟二自由度的质量块、阻尼、弹簧系统振动。本实验台的力学模型如下：

激励设备

力锤

给试件施加脉冲激振力并通过其内置的压力传感器感应力信号。有四个锤头，分别用来测量不同的频段，同时对应不同刚度的材料，本实验以铝制锤头为最佳。

信号发生器（通道2）

产生一定频率的电信号，分为手动调频和自动扫频两种操作方式。手动调频用于产生固定的激励频率；自动扫频是仪器在设定的频段内自动循环扫描。

功率放大器（通道1）

本实验台中，接在信号发生器的后端，电磁激振器的前端。由于信号发生器产生的频率信号通常较小，因此在将其传送到激振器之前，需要将信号通过功率放大器进行放大。

电磁激振器

对试件进行激励。

采集设备

位移传感器

采用非接触式感应试件位移。

加速度传感器

感应试件加速度。

力和加速度复合传感器

其输出包含两路信号：力和加速度。一般感应激振器的激振力并响应试件的加速度。

位移测量仪（通道4）

本实验台中，位移测量仪用来测量电涡流位移传感器的信号幅值大小，同时将该信号输入计算机以便于数据分析。

力测量仪（通道5）

通过该通道实时测量力值大小，同时将该信号输入计算机以便于数据分析。

加速度测量仪（通道6和通道7）

测量加速度传感器的电信号大小，同时将该信号输入计算机以便于数据分

析。通过对该信号进行一次积分和二次积分，可获得速度和位移信号。

分析设备

YE6251设备和计算机

当各个通道产生或采集信号时，YE6251设备首先进行滤波以及数字和模拟信号之间的转换等处理，而后传送到计算机，使用软件进一步数据处理并将信号实时显示出来。

四、实验流程示例

示例1

示例2

五、实验报告内容

写出实验目的及实验现象等。

实验二 单自由度系统阻尼比的测定

一、 实验目的

1、 设计两种单自由度系统阻尼比的测定方法；

2、 观察实验现象并比较两种方法优劣，进行误差分析。

二、 实验中可能用到的仪器

单自由度系统、力锤、位移传感器、激振器、力和加速度复合传感器、功率放大器、信号发生器、力测量仪、加速度测量仪等。

三、 理论公式

第一种方法 利用位移共振和加速度共振的差异求解阻尼比 位移共振激励频率

n

d n d d f f

ωωλ==

221ζ-= 加速度共振激励频率

221/1ζλ-===

n

a i a a f f

ωω 联立上述两式可得

2

/12/1a

d a d f f -=-=

λλζ a d n f f f =

第二种方法 利用对数衰减率求解阻尼比

)()(ln d T t u t u +=δ2)(12ln ζ

πζ

ζωζωζω-=

==+--d n T t t T e e d n n πζ2≈ π

δ

ζ2=

第三种方法 利用半功率带宽求解阻尼比

ζζλ-+=21A n A A f f λ= ζζλ++=21B n B B f f λ=

ζλλλ2=-=∆A B A B f f f -=∆=n f λ∆

n

f f

∆=

21ζ 第四种方法 利用1=λ时位移振幅放大系数求解阻尼比

说明 为与教材对应，此组公式中的符号f 表示正弦激励力振幅；d T 表示运动传递率，为输

出与输入之比，实验中用传函幅值可直接得出该变量，在低频状态下，也可将d T 理解为柔度。

当0≤λ<<1时（实验中取1.0=λ左右即可），位移振幅

k

f B d 0

≈

从而 d B f k 0=＝d

T 1 当1=λ时

ζ

21

0k f B d =

d

d T k k f B 1

21210⋅==

ζ 四、 实验结果