试验一振动测试系统的搭建和简谐振动振幅频率测量.PDF

实验一 振动测试系统的搭建 和简谐振动振幅、频率测量 一、实验目的 1、掌握压电加速度传感器和电荷放大器的性能与使用方法。 2 、掌握基于虚拟仪器技术的振动测量方法。 3、掌握测试信号的频率域分析方法。 二、实验设备 Labview8.2 软件、NI CompactDAQ 数据采集系统、普通计算机、加速度 压电式传感器、电荷放大仪、等强度悬臂实验梁、振动电机，电机调速装置 和导线若干。 三、实验原理 1.1 振动测试简介 机械振动是各种机器工作过程中经常发生的现象，振动问题是机械工程 领域一个十分重要的研究课题。但工程实践中复杂的振动现象并非都能通过 理论分析得出可靠结果，此时往往需要求助于实验手段。而且理论分析结果 的正确性也需要通过实践来验证，这就使振动测试在振动研究中占有重要地 位。 一般振动测试分为两类：一类是测量存在振动的对象某些点的位移、速 度和加速度，在时域中得出振动的强度。通过频谱分析估计振动的根源，用 于故障诊断与分析。这类测试本身相对并不复杂，但后续的处理涉及到更多 的理论问题，不属于本次实验的内容；另一类是对结构施加激励使其振动， 通过振动测试研究结构的力学动态特性。本次实验进行这一类测试。 1.2 振动测试系统硬件结构 振动测试实验系统硬件结构如图 1-1 所示。 我们用可调速的振动电机使被测悬臂梁产生受迫振动。被测梁的振动信 1 号经压电晶体加速度传感器拾振、电荷放大器将电荷转变为电压并放大后传 递到数据采集卡。同时振动信号还可以通过交替变化的应变信号测得。 传感器 振动电机 电荷放大器 数 据 采 计算机 集 应变放大器 卡 图 1-1 振动测试实验系统 1.3 振动测试系统软件结构 系统软件结构如图 1-2 所示。 加速度信号 振动频率 数据采集 数字滤波 加窗 频谱分析 速度 位移 积分 积分 图 1-2 虚拟仪器振动测试实验系统软件结构 数字滤波部分采用 Analyze→Signal Processing→filters 函数子模板 的巴特沃斯滤波函数Butterworth Filter，设置为低通滤波，滤除信号中的 噪声和不需要的频率成分。根据本次实验条件选择滤波器截止频率400Hz。 积分模块用 Analyze→Signal Processing Time→Domain 函数子面板中 的Integral x(t)函数。它的算法是： 1 n y i ∑(xi−1 +4xi +xi+1)dt i 1，2，KK，n - 1 (1-1) 6 i 1 式中 n 为数组长度。 积分函数进行加速度变化率的累加，求得当前速度。再进行速度变化率 的累加，求得当前位移。 为了减小