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实验九 用波耳共振仪研究受迫振动 【实验内容与步骤】 1．实验准备 将电器控制箱电源打开预热。检查静态时摇杆上端、摆轮长凹槽和摆轮光电门位置是否对齐，光电门I是否对准角度盘上方圆孔。用手将摆轮转动1个角度后放手，检查摆轮是否无明显摩擦，振幅及周期显示是否正常，若摆轮光电门H位置不当导致摆动或显示不正常，调节光电门位置。 按下电源开关,屏幕上出现电器控制箱与电脑主机相连的编号NO.0000X，过几秒钟后屏幕上显示如图1a“按键说明”字样。符号“t”为向左移动，“u”为向右移动，“p”为向上移动，“q”向下移动。 2．选择实验方式：根据是否连接电脑选择联网模式或单机模式，这两种方式下的操作完全相同。 3．测量系统的固有频率 自由振荡实验的目的，是为了测量摆轮的振幅与系统固有振动周期的关系。 在图1a状态按确认键,显示图b所示的实验类型,默认选中项为自由振荡,字体反白为选中。再按确认键显示:如图c 按键说明t 按键说明 t u → 选择项目 pq → 改变工作状态 确定 → 功能项确定 (a) 实验步骤 自由振荡 阻尼振荡 强迫振荡 (b) 阻尼 0 振幅 测量关00 回查 返回 周期 Ⅹ1 = 秒(摆轮) (c) 阻尼0 振幅 134 测量查01 ↑↓按确定键返回 周期 Ⅹ1 = 01.442 秒(摆轮) (d) 阻尼选择 阻尼1 阻尼2 阻尼3 (e) 10 0 阻尼2 振幅 测量关00 回查 返回 周期Ⅹ = 秒（摆轮） (f) 有机玻璃转盘档光杆置0°位置，用手转动摆轮160°左右，放开手后按“p”或“q”键,测量状态由“关”变为“开”, 控制箱开始记录实验数据, 振幅的有效数值范围为：160°～ 50°(振幅小于160°测量开，小于50°测量自动关闭)。测量显示关时,此时数据已保存。 查询实验数据,可按“t”或“u”键,选中回查,再按确认键如图d所示，表示第一次记录的振幅θ0 = 134°，对应的周期T = 1.442秒，然后按“p”或“q”键查看所有记录的数据, 该数据为每次测量振幅相对应的周期数值,回查完毕,按确认键,返回到图c状态。 自由振荡完成后,选中返回,按确认键回到前面图b进行其它实验。 4．测量阻尼系数β 在图b状态下,按“u”键,选中阻尼振荡, 按确认键显示如图e。阻尼分三个档次,阻尼1最小,根据自己实验要求选择阻尼档,例如选择阻尼2档, 按确认键显示:如图f。 首先将有机玻璃转盘档光杆置水平位置，用手转动摆轮160°左右，放手同时按“p”或“q”键,测量由“关”变为“开”并记录数据,仪器记录十组数据后,测量自动关闭,此时振幅大小还在变化,但仪器已经停止记数。阻尼振荡的回查同自由振荡类似,若改变阻尼档测量,重复阻尼以上操作步骤即可。 5. 测量受迫振动的幅度特性和相频特性曲线 = 秒（摆轮） = 秒（电机）阻尼 1 振幅测量关00周期1 电机关 返回周期×1 (g) = 秒（摆轮） = 秒（电机） 阻尼 1 振幅 测量关00周期1 电机关 返回 周期×1 (g) 10 = 秒（摆轮） 5 = 秒（电机） 阻尼 1 振幅 测量开01 周期10 电机开 返回 周期× (i) = 1.425 秒（摆轮） = 1.425 秒（电机） 阻尼 1 振幅 122 测量关00 周期 1 电机开 返回 周期×1 (h) 仪器在图b状态下,选中强迫振荡, 按确认键，在图g状态中选电机。按“p”或“q”键,让电机启动。此时保持周期为1，待摆轮和电机的周期相同，特别是振幅已稳定，变化不大于 1，表明两者已经稳定了，如图h, 方可开始测量。 测量前应先选中周期，按“p”或“q”键把周期由1(如图g)改为10(如图i),目的是为了减少误差,若不改周期,测量无法打开。再选中测量, 按下“p”或“q”键,测量打开并记录数据如图i。 一次测量完成，显示测量关后，读取摆轮的振幅值，并用闪光灯测定受迫振动位移与强迫力间的相位差。测量相位时应把闪光灯放在电动机转盘前下方,按下闪光灯按钮,根据频闪现象仔细观察相位差位置。 缓慢调节强迫力周期电位器，改变电机的转速。每次改变了强迫外力的周期，都需要返回到图h状态，选中周期为1，等待系统周期和振幅稳定后，再进行测量。 共