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机械振动实验报告

机械振动实验报告

实验三：简谐振动幅值测量

一、实验目的

1、了解振动位移、速度、加速度之间的关系。

2、学会用压电传感器测量简谐振动位移、速度、加速度幅值

二、实验仪器安装示意图

三、实验原理

由简谐振动方程：f(t)?Asin(?t??)

简谐振动信号基本参数包括：频率、幅值、和初始相位，幅值的测试主要有三个物理量，位移、速度和加速度，可采取相应的传感器来测量，也可通过积分和微分来测量，它们之间的关系如下：

根据简谐振动方程，设振动位移、速度、加速度分别为x、v、a，其幅值分别为X、V、A：

x?Xsin(?t??)

v?x???Xcos(?t??)?Vcos(?t??)

a??x????2Xsin(?t??)?Asin(?t??)

式中：?——振动角频率 ?——初相位

所以可以看出位移、速度和加速度幅值大小的关系是：V??X,A??V??2X。

振动信号的幅值可根据位移、速度、加速度的关系，用位移传感器或速度传感器、加速度传感器进行测量，还可采用具有微积分功能的放大器进行测量。

在进行振动测量时，传感器通过换能器把加速度、速度、位移信号转换成电信号，经过放大器放大，然后通过AD卡进行模数转换成数字信号，采集到的数字信号为电压变化量，通过软件在计算机上显示出来，这时读取的数值为电压值，通过标定值进行换算，就可计算出振动量的大

小。

DASP软件参数设置中的标定

通过示波调整好仪器的状态（如传感器档位、放大器增益、是否积分以及程控放大倍数等）后，要在DASP参数设置表中输入各通道的工程单位和标定值。工程单位随传感器类型而定，或加速度单位，或速度单位，或位移单位等等。

传感器灵敏度为KCH（PC/U）（PC/U表示每个工程单位输出多少PC的电荷，如是力，而且参数表中工程单位设为牛顿N，则此处为PC/N；如是加速度，而且参数表中工程单位设为m/s2，则此处为PC/m/s2）；

INV1601B型振动教学试验仪输出增益为KE；积分增益为KJ（INV1601型振动教学试验仪的一次积分和二次积分KJ=1）；

INV1601B型振动教学试验仪的输出增益：

E加速度：K=10(mV/PC)

E

E速度：K=1

E

E位移：K=0.5

E

则DASP参数设置表中的标定值K为：

K?K ?K ?K(mV/U)

CH E J

四、实验步骤

1、安装仪器

把激振器安装在支架上，将激振器和支架固定在实验台基座上，并保证激振器顶杆对简支梁有一定的预压力（不要露出激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和INV1601B型振动教学试验放大仪的功放输出接口。把带磁座的加速度传感器放在简支梁的中部，输出信号接到

INV1601B型振动教学试验仪的加速度传感器输入端，功能档位拔到加速度计档的a加速度。

2、打开INV1601B型振动教学试验仪的电源开关，开机进入DASP2006标准版软件的主界面，选择单通道按钮。进入单通道示波状态进行波形示波。

3、在采样参数设置菜单下输入标定值K和工程单位m/s2,设置采样频率为4000Hz，程控倍数1倍。

4、调节INV1601B型振动教学试验仪频率旋钮到40Hz左右，使梁产生共振。

5、在示波窗口中按数据列表进入数值统计和峰值列表窗口，读取当前振动的最大值。

6、改变档位v(mm/s)、d(mm)进行测试记录。

7、更换速度和电涡流传感器分别测量a(m/s2)、v(mm/s)、d(mm)。

五、实验结果

1、实验数据

传感器类型

频率f（Hz）

a(m/s2)档

v(mm/s)档

d(mm)档

加速度

44.9

304

1085

393

速度

44.9

48

176

62

电涡流位移计

44.9

102

2、根据实测位移x，速度v，加速度a，按公式计算出另外两个物理量。

实测值 计算值

a(m/s2)

v(mm/s)

d(mm)

加速度304(m/s2)

108.5

39.3

速度176(mm/s)

480

124

位移102(mm)

205.6

4579.8

六、实验分析

实验数据反映出，在实验过程中，由于标定值设置的不当，导致出现较大范围的偏差。而根据实验原理，在相同的振动条件下，加速度、速度传感器和电涡流位移计测出的加速度、速度和位移值应该比较接近。

实验四：简谐波幅域统计参数的测定

一、实验目的

1、学习幅域各统计参量及其相互关系；

2、学会对振动波形幅域的测试和分析。

二、实验仪器安装示意图

三、实验原理

每一个振动量对时间坐标作出的波形，可以得到峰值、峰峰