理论力学实验1理论力学实验1.doc

实验一：用“双踪示波比较法”测量简谐振动的频率 一、实验目的 1、了解“双踪示波比较法”测试未知信号频率的原理； 2、学习“双踪示波比较法”测量简谐振动的频率； 二、实验仪器安装示意图 三、实验原理 双踪示波比较法是采取双踪示波，同时看两个信号波形，其中一通道是已知频率的参考信息，另一通道是待测信号，通过对波形进行比较来确定简谐振动信号的频率。 双通道并行同步示波或采样信号，采用相同的采样频率Fs ,时间分辨率△t=1/Fs 是相同，不同频率的正弦信号反映到波形上就是一个周期内采样点数N不同，信号的频率为： 用光标读取已知频率为f0 参考信号的一个周期内的点数N1 ，再读取待测信号的频率N2 ，则被测信号的频率为： f0 N1 = fx N2 根据所测频率可以计算当前电机的转速：n = 60·fx （转/分钟） 四、实验步骤 1、开机进入DASP2000标准版软件的主界面，选择双通道按钮。进入双通道示波状态进行波形示波。 2、安装偏心激振电机 偏心激振电机的电源线接到调压器的输出端，电源线接到调压器的输入端（黄线为地线），一定要小心防止接错，要注意调压器的输入和输出端，防止接反。把调速电机安装在简支梁中部，对简支梁产生一个未知的激振力，电机转速（强迫振动频率）可用调压器来改变，把调压器放在“40”档左右，调好后在实验的过程中不要再改变点电机转速。 3、将ZJY-601测振仪功能信号发生器输出信号波形监视接到采集仪的第一通道。将速度传感器布置在激振电机附近，速度传感器测得的信号接到ZJY-601测振仪的第一通道速度传感器输入口上，输出信号接到采集仪的第二通道。 4、ZJY-601测振仪功能选择旋钮置速度计的“v(mm/s)”档，放大增益可以在试验中根据波形大小设置。 5、调节ZJY-601测振仪信号源频率，震动稳定后，按鼠标左键，停下来读数，把光标移到第一通道的一个波峰处，参考幅值在右窗口中读取最大值所对应的点号NC值，记作N1′，向右移到相邻的峰值处读取相应的点号NC值，记作N1″，第一通道正弦信号的一个周期内的点数N1 = N1′- N1″； 6、把光标移到第二通道的一个波峰处，参考幅值在右窗口中读取最大值所对应的点号N值，记作N2′，向右移到相邻的峰值处读取相应的点号Ｎ值，记作N２″，第一通道正弦信号的一个周期内的点数N２　=N2′- N2″； 7、改变参考信号频率，重复以上步骤，再做两次并记录试验数据。 8、按公式计算简谐振动的频率Fx 。 9、改变电机转速重复以上实验步骤。 五、实验结果和分析 用双踪示波比较法测试简谐振动的频率 实验次数 第一通道F0 = （Hz） 第二通道 N1′ N1″ N1 N2′ N2″ N2 Fx 平均值 转速n=60·Fx （转/分钟） 实验二：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； 实验仪器安装示意图 三、实验原理 由简谐振动方程：f(t)=Asin(ωt-) 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(ωt-) v=x`=ωXcos(ωt-)=V cos(ωt-) a=x``=- ω2Xsin(ωt-)= Asin(ωt-) 式中：ω——振动角频率 ——初相位 所以可以看出位移、速度、加速度幅值大小的关系是：V=ωX，A=ω2X，A=ωV 振动信号的幅值可以根据位移、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，就可以算出振动量的大小。 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。 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/U；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）