弹性结构振动响应测试.docVIP

实验十 弹性结构振动响应测试 实验目的 掌握振动系统的组成原理及构件振动的测试方法； 了解所用仪器的工作原理及使用方法。 实验要求 学会使用spectra(softest)软件进行数据采集及数据文件记录； 学会使用MATLAB软件进行FFT分析，会出被测试件的振动频谱图。 实验环境 谱分析软件VS302USB； MATLAB7.1； 信号噪声发生器ZN1681； 功率放大器GF—10； 激振器 JZ-2A； 试件 0.5m×0.5m×2㎜； 加速度传感器 YD5； 电荷放大器SD-6A； 通用计算机P4 1.7/256； 试件支架； Microphone输入线。 实验内容、步骤 实验内容：测量薄板在宽带激励下稳态振动响应，测试系统如下图所示。 图1 稳态振动测试系统 实验步骤： 熟悉系统中各仪器的使用方法，检查系统连接的正确性。 将信号发生器的“输出控制”旋钮、功放的“增益调节”旋钮及电荷放大器的“输出”旋钮反时针置于最小位置，打开计算机及其它仪器。 打开spectra(softest)软件包，可在操作桌面上观察到时域及频域窗口（或通过view命令设置），通过MODE命令设置为实时方式（real time），打开RUN按钮，即可观察到实时信号的时域及相应的频域波形。窗口下的状态栏显示有信号强度、采样频率、通道数等信息显示。 将功放“输入选择”开关置于AC 位置，输出方式设置为“恒压”，“增益调节”旋钮旋至“0时10分”位置，电荷放大器的“输出”旋钮置于10mv/m/s2档，缓慢调节信号发生器的“输出控制”旋钮，可听见试件被激励的声音，同时可在CRT 上观察到相应的时域及频域波形。在调节信号发生器的“输出控制”旋钮时，要观察功放的输出电压表不要超过0.4V，若未达到，则可通过功放上的“增益调节”旋钮调至0.4V。此外，应注意信号幅度应比本地噪声高出10dB以上，否则要检查被测信号的有效性。 进行数据记录时，应将操作桌面上的MODE设置为记录方式（RECORDER）。此时按下REC按钮即可开始采集数据，（其采样频率可用OPTION命令中的SETTING来设定或使用默认值，其范围为11025～44100Hz），采样时间一般控制在2秒即可，按下STOP按钮结束采样。 打开FILE命令，将数据以“文件名.WAV”格式存入F盘，文件名自定。检验数据是否以存盘，可用MODE命令中的后处理方式（post process）进行观察。 最小化spectra，打开MATLAB软件包，在该软件操作桌面上打开存在F盘的“文件名.WAV”数据文件，注意操作时，文件类型选为ALL FILE（*.*），确认后，即可看到所记录的声音文件处于IMPORT WIZARD的文件行，点击FINISH钮，将其调入内存，此时在工作空间窗口即可看到数据以构架数组的变量形式存于内存中。 在COMMAND命令窗口，输入文件名即可看到data及fs两个子项，输入“文件名.data”，回车后，将显示出所有的采样数据。 可选其中一部分数据进行FFT，所选数据的长度N应符合N=2m，一般选N为2048或4096，可采用赋值语句将所选数据赋给另一变量，语句为y=文件名.data(1:4096)。即将原数据中的第1～4096个数据赋给变量y，此时可在工作空间窗口看到该变量，右键点击该变量，即可直接用所给命令Plot画数据图。 对创建的数据数组y进行FFT，语句为Y=fft(y)，其中Y是一个复数数组。 计算Nyquest频率fn=fs/2及相应的频率刻度，并形成频率轴上的一维数组w，语句为 w=linspace(1,fn,N/2)，其中linspace为线性等分命令，1为数组的第一个数据，fn为数组的最后一个数据，N/2为数据总数。 取Y的模Ya，语句为Ya=abs(Y(1:N/2))。 作频谱图，语句为Plot(w,Ya)。 在频谱图上，可用放大、缩小及加辅助线等功能，确定有关峰点的频率值及相应的幅度。 实验结果 画出0～1000Hz的振动频谱图，标出各共振峰的频率； 对应最低频率的共振峰，按半功率法求损耗因子η。 最底峰附近的fft波形图： 半功率点为：， ， 共振频率为： 由得出。 讨论思考题 根据频谱图分析试件的振动模态。 试件的频谱图如下： 由上图可以看出当激振频率比较低时该试件的振幅比较大，共振峰值比较密集，即低频时候模态密度较大；当激振频率处于中品部分时，模态的共振峰值相对于低频来说较低；而高频部分共振几乎不明显，模态密度更小，也就是时候说当激振频率较高时，试件不容易发生共振。 试 件 信号发生器 激振器 功率放大器 电荷放大器 加速度 传感器 加速度 传感器