振动测试技术模态实验报告
研究生课程论文
(2013-2014 学年第二学期)
振动测试技术
研究生：
提交日期：2014 年 7月 10日研究生签名：
学号学院机械与汽车工程学院
课程编号S0802013课程名称振动测试技术
学位类别硕士任课教师
教师评语：
成绩评定：分任课教师签名：年月日
模态试验大作业
0模态试验概述
模态试验（ modal test）又称试验模态分析。为确定线性振动系统的模态
参数所进行的振动试验。模态参数是在频率域中对振动系统固有特性的一种描
述，一般指的是系统的固有频率、阻尼比、振型和模态质量等。
模态试验中通过对给定激励的系统进行测量，得到响应信号，再应用模态参数辨识方法得到系统的模态参数。由于振动在机械中的应用非常普遍。振动信号中包含着机械及结构的内在特性和运行状况的信息。振动的性质体现着机械运行的品质，如车辆、航空航天设备等运载工具的安全性与舒适性；也反映
出诸如桥梁、水坝以及其它大型结构的承载情况、寿命等。同时，振动信号的
发生和提取也相对容易因此，振动测试与分析已成为最常用、最基本的试验手段之一。
模态分析及参数识别是研究复杂机械和工程结构振动的重要方法，通常需要通过模态实验获得结构的模态参数即固有频率、阻尼比和振型。模态实验的方法可以分为两大类：一类是经典的纯模态实验方法，该方法是通过多个激振器对结构进行激励，当激振频率等于结构的某阶固有频率，激振力抵消机构内部阻尼力时，结构处于共振状态，这是一种物理分离模态的方法。这种技术要
求配备复杂昂贵的仪器设备，测试周期也比较长；另一类是数学上分离模态的
方法，最常见的方法是对结构施加激励，测量系统频率响应函数矩阵，然后再
进行模态参数的识别。
为获得系统动态特性，常需要测量系统频响函数。目前频响函数测试技术可以分为单点激励单点测量( SISO) 、单点激励多点测量( SIMO) 、多点激励多点测量 ( MIMO) 等。单点激励一般适用于较小结构的频响函数测量，多点激励
适用于大型复杂机构，如机体、船体或大型车辆机构等。按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类，其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分。瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激
励和阶跃激励等几种方式。按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦
激励、随机激励及瞬态激励三类，其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随
机之分，瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激励和阶跃激励等几种方式。
振动信号的分析和处理技术一般可分为时域分析、频域分析、时频域分析和时间序列建模分析等。这些分析处理技术从不同的角度对信号进行观察和分
析，为提取与设备运行状态有关的特征信息提供了不同的手段。信号的时域分析包括时域统计分析、时域波形分析和时域相关分析。对评价设备运行状态和
故障诊断而言，时域分析往往是初步的。频域分析是机器状态监测中信号处理
的最重要、最常用的分析方法。工程上所测得的信号一般为时域信号，然而由
于故障的发生、发展往往引起信号频率结构的变化，为了通过所测信号了解、
观测对象的动态行为，往往需要频域信息。它能通过了解测试对象的动态特性，
对机械的状态做出评价并准确而有效的诊断机械故障和对故障进行定位，进而为防止故障的发生提供分析依据。通过频域分析把复杂的时间历程经傅里叶变
换分解为若干单一的谐波分量，可以获得信号的频率结构以及各谐波幅值和相
位信息。根据信号的性质及变换方法的不同，常用的频域分析方法有：频谱、
自功率谱、互功率谱、倒频谱、细化谱、相干函数、频响函数分析等，这些频
域分析的核心算法是快速傅里叶变换（FFT ）。
对非平稳或时变信号的分析方法统称为时频分析，它将时域和频域组合成
一体，兼顾到非平稳信号的要求。时频分析方法应用于设备状态监测与故障诊
断，可以很好的为确定设备的运行状态提供判断依据。时频分析中最重要的是
短时傅里叶变( STFT) 、小波变换 ( WT) 、 Wigner-Ville 时频分析和Hilbert-Huang 变换。
与经典的基于 FFT 的分析方法不同，时间序列分析方法是对采集到的振
动信号建立时间序列模型，通过对模型参数的分析识别系统的特性和状态。时间序列模型有自回归滑动平均模型( ARMA) ，自回归模型 ( AR) 和滑动平均模型 ( MA) 三种。
目前振动信号测量与分析在很多领域得到了广泛应用，测试和分析也发展
到了较高的水平。但仍然存在很多需要解决的问题。展望未来，有如下几方面
需要突破和发展：无线智能型传感器、传感器的微型化及纳米级结构的动力学
测试问题、更高速度的数字信号处理技术和更快的数据输出速度、激振力无法
测量情况下结构模态参数识别、非稳态信号的分析、非线性信号分析问题、微弱信号检
测问题、激光测振技术的进一步发展。
1实验目的
1.了解模态测试技术的原理和实施方法。
2.学会用“激励法”测量振动系统的模态与振型，通过软件求得系统的模态参
数。
3.初步掌握MESCOPE 软件的使用方法以及对模态测试结果的分析方法。
2 实验设备
上海北智14206 加速度传感器 2 个（ 9g， 0.5~8000Hz ），图 1（ A ）所示。PCB 模态力锤086C03 一个（ 0.1kg ，8kHz ，500lb ），图 1（ B）所示。 IOTECH ZonicBook618E 动态信号分析仪一台，图1（ C）所示。铸铁薄板一个，图 1
（ D ）所示。
（A ）
(B) (C)
(D)
图 1 实验器材
3 实验步骤
本实验测试对象是一块300mm × 300mm ，中央开圆孔（直径为100mm ），厚度为 8mm 的铁板，采用多点激励多点测量(SIMO) 测试方式。实验的原理是：
用力锤对被测物体进行激振，锤头内的力传感器和被测物体上的加速度传感器
同时记录下脉冲激励和被测物体的响应，经IOTECH 采集处理，传入计算机
进行进一步计算分析。数据采集完毕后，采用Mescope 模态分析软件，首先
对被测对象进行建模，导入数据进入模态分析，根据振动理论，分析系统在各
阶的模态，自动生成分析结果并可以生成振动的仿真动画、各阶频率、模态刚
度、模态阻尼比等参数。
3.1 实验平台的搭建
将力锤连接入IOTECH 的 1 号通道， 2 个加速度传感器分别接入2、 3 号通道。在被测物表面选取测点并编号（如图2），将加速度传感器置于物体的
24、 16 点，用数据线将IOTECH 与计算机连接，连接框图如图 3 所示。开启
计算机上的Z-Analyst 软件，调整软件即时显示窗口为FRF 窗口，冲击脉冲
Time 窗口，传感器响应time 窗口以及Coherence 窗口。
图 2 薄板测点编号
PCB 力锤被测平台加速度传感器
IOTECH
计算机
图 3 实验设备的连接框图
3.2 IOTECH参数设置
着先需要设置分析频率。由于所分析的结构简单，其固有频率比较小，因
面分析频率范围设在0~2000Hz ，奈奎斯特因子可以选取 2.56。选取输入信号
作为触发信号，由于力锤的力和操作人员有很大关系，因而可以选取10 次平
均以消除或降低误差，其相应设置见图4（ A ）。力锤连接的 1 号通道设为Reference，加速度传感器连接的2、 3 号通道设为Respond，并去掉其它通道
前面的勾号，同时选取合适的量程并输入灵敏度参数，其具体设置见图4（ B）。
FFT Setup 设置中， Reference Channel 加指数窗， Response Channel 加矩形窗，具体设置见图 4（ C）。
(A)
(B)
（C）
图 4 ez-analysis 数据采集参数设置
3.3 信号采集
用力捶依次敲击被测对象的每一个测点，设定为连续敲击，从每个点敲击10次。在图中显示力的时域信，以及各输出通道的时域信号。同时显示相干
和 RFR 窗口。实验中前 3 个点的采集数据如图 5 所示。对采集的数据进行保
存，每个点保存一个数据文件，然后用ezAnalys 将文件转化为可用于MEScope 处理的格式（unv ），主要保存数据的FRF 信息。
（ A ）
(B)
（ C）
图 5 实验的采集数据（第1-3 个点）
3.4 MEscope 模态分析
打开 MEscope 模态分析软件，将每个点的FRF 导入软件中进行模态分析，
算出固有频率，阻尼系数，以及留数。在导入时根据点的不同修改DOF ’s。
图 6 MEScope 数据点的导入
为了能更清晰的观察结果，可以画出板材的结构图，进行动画仿真。其具
体步骤为：在MEscope 中新建一个Structure ，利用绘图工具，根据被测物体
的尺寸大致地画出被测对象的几何图形，并在图形上布置8× 4 的点阵。如图
7 所示。而后导入三个点的数据，DOFs 设置分别为：1Z:24Z, 2Z:24Z, 3Z:24Z ，
其中 1,2,3 分别表示三个敲击点， 4 表示加速度传感器所在的点，如图8 所示。
然后为8× 4 的点阵标上节点号，每个节点对应敲击点号及加速度传感器所在
的点。将采集到的实验结果导入到模型中，导入成功后，动画效果会自动显示。
图 7 绘制被测件的结构图
4实验结果
按照上述的方法对实验测量的结果导入到MEScope 软件中进行分析，各
点测量的结果经分析得到固频，阻尼系数，以及留数。图8（ A ）为频率响应函数（ RFR）重叠后的总体曲线，由此图可以看出被测物体固有频率的大致分布。图 8
（ B 、 C）为经 MEScope 计算得到的固有频率。从图中可知，当分析
频率范围设在了0 至 2000Hz ，软件在该频段中识别出了7 个模态。
（ A ）
（ B ）
（ C）
图8 MEScope 分析结果
为了能更好的观察系统的振型，在导入测量数据后，可以继续画出系统的
结构图，通过生成各阶固有频率的动画，可以直观的看到振动情况，其各振型如图 9 所示。
（ A ）一阶振型（ B ）二阶振型
（ C ）三阶振型（ D ）四阶振型
（ E）五阶振型（ F）六阶振型
（ G）七阶振型
图 9 模型各阶振型动画
5实验总结
1．力锤击振法属于瞬态测试技术的一种方法，该方法虽然简单，但也有
其固有的缺陷，比如敲击的方向和波形不易控制，重复性较差。反映在本次试
验上，由于敲击力度和时间间隔把握不是很好，每个点的10 次敲击相干性并不是太好，造成了其相干系数值并不在 1 附近波动。
2．为了能够获得比较准确的模态参数，试验的各个环节都必须经过恰当
的处理，否则会导致试验结果的错误与歪曲。在本试验中，各数据均不可避免
地混入了噪声，影响了结果的准确性。
3．在实验中被测对象要自由悬挂，真正的自由悬挂是不可行的，只能以
某种悬吊形式非常近似地实现自由悬置。为了得到更为精确的结果，可以用非常软的弹簧或绳索将构件悬吊于空间，或者将悬挂点设在结构的节点处。
4.试验的最终结果与测试点的个数有关。测试点越多，求得的模态参数越
精确。在要求不高的情况下，也可以采用单点激励单点输出的方法求模态参数。
振动系统的模态分析
理论力学振动系统模态分析实验实验目的： 1 •了解数字化测试技术的原理和做法。学习模态分析原理。 2. 学会用'‘锤击发”测量振动系统的模态参数与振型 二•实验仪器： 1. MSC-1型弹性力锤。 2. Yj9A压电加速度传感器。 3. ZJ-601A型震动教学试验仪。 三•实验装置示意图： 象）
匸电荷放大器二f接□箱匸计算机采集分析系统 四、实验原理： 本实验测试对象是弹，性梁。实验步骤与原理是：由力锤锤击被测物体，锤体内的力传 感器与被测物体上的加速度计同时记录下脉冲激励与被测物体的响应，震动教学试验仪放大 并转化为电压，经接□箱，传入计算机的采集分析系统记录。数据釆集完毕后，动用分析系 统，首先对数据进行传递函数分析，然后，进入模态分析，根据振动理论，分析系统在确定阶数后，进行质量或振型归一，自动生成分析结果并可以生成振动的动画显示，各阶频率、模态质量、模态刚度、模态阻尼比同时列岀。 五、实验步骤： 1. 准备工作：先将梁分画成所需的单元格，节点编号，将加速度计固定在梁的五分之二处（避免放在节点处）。 2. 设备连接：将力锤与加速度计与电荷放大器连接，按力锤与加速度计的灵敏度分别调好电荷放大器上的旋钮，并选好相应的滤波上限开矣。再将二信号输出端与接口箱相应频道相连。 3. 进入计算机采集分析系统参数设置部分，设定实验名称与各频道单位。 4. 进入计算机采集分析系统菜单中模态分析部分，画出被测对象的几何图形及节点号，给出约束条件。
5. 进入计算机采集分析系统的信号采集部分，开始实验。 6. 对17个测试位置依次进行敲击，没一个测试点进行三次。以减小误差。 7. 调用采集的数据，打开分析界面，调入波形。进行函数分析，模态拟合。 8. 振型编辑，质量归一，至此分析完毕，显示动画 9输出数据及计算结果，保存动画截图
振动测试实验报告
振动测试实验报告 振动测试实验报告 引言： 振动测试是一种常用的实验方法，用于评估物体在振动环境中的性能和可靠性。本文将介绍一次振动测试实验的过程和结果，并对实验结果进行分析和讨论。 实验目的： 本次实验的目的是评估一款新型电动牙刷在振动环境下的性能。通过对电动牙 刷进行振动测试，我们可以了解其在振动环境下的工作状态和可靠性，为产品 的改进和优化提供参考。 实验装置： 本次实验使用了一台专业的振动测试设备，该设备能够模拟不同频率和幅度的 振动环境。同时，还配备了传感器和数据采集系统，用于测量和记录电动牙刷 在振动环境下的振动情况。 实验过程： 1. 准备工作：将电动牙刷固定在振动测试设备上，并确保其稳定性和安全性。 2. 参数设置：根据实验要求，设置振动测试设备的振动频率和振动幅度。 3. 数据采集：启动振动测试设备，并开始采集电动牙刷在振动环境下的振动数据。 4. 实验记录：记录电动牙刷在不同振动条件下的振动情况，包括振动幅度、频 率和持续时间等。 5. 数据分析：对采集到的振动数据进行分析，评估电动牙刷在振动环境下的性 能和可靠性。
实验结果： 经过振动测试，我们得到了以下实验结果： 1. 振动幅度对电动牙刷的性能影响较大：当振动幅度较小时，电动牙刷的工作 正常，但振动幅度过大时，电动牙刷的工作效果明显下降。 2. 振动频率对电动牙刷的性能影响较小：在一定范围内，振动频率对电动牙刷 的工作效果没有显著影响。 3. 振动时间对电动牙刷的性能影响较小：电动牙刷在短时间内的振动环境下工 作正常，但在长时间振动后，可能出现性能下降或故障。 结果分析： 根据实验结果，我们可以得出以下结论： 1. 电动牙刷的振动幅度应控制在合理范围内，过大或过小都会影响其工作效果。 2. 振动频率对电动牙刷的性能影响较小，可以在一定范围内进行调整。 3. 长时间的振动可能会导致电动牙刷的性能下降或故障，因此在设计和生产过 程中需要考虑其耐振性能。 结论： 通过本次振动测试实验，我们对电动牙刷在振动环境下的性能进行了评估。实 验结果表明，振动幅度对电动牙刷的工作效果影响较大，而振动频率和时间对 其影响较小。在产品设计和生产中，需要合理控制振动幅度，并考虑其耐振性能，以提高产品的可靠性和稳定性。 附录： 本次实验所使用的振动测试设备和数据采集系统的详细参数如下： 1. 振动测试设备型号：XXXX
振动测试技术实验报告
振动测试技术实验报告 2020-11-17
目录 实验一机械振动基本参数测量 (2) 一、实验目的 (2) 二、实验内容 (2) 三、实验系统框图 (2) 四、实验原理 (2) 五、测量过程 (4) 六、实验结果与分析 (4) 实验二用自由衰减法测量单自由度系统固有频率和阻尼比 (6) 一、实验目的 (6) 二、实验系统框图 (6) 三、实验原理 (6) 四、实验方法 (8) 实验三用共振法测简支梁的固有频率、阻尼比和振型 (10) 一、实验目的 (10) 二、实验系统框图 (10) 三、实验原理 (10) 四、仪器参数设置 (12) 五、实验步骤 (13) 六、实验结果与分析 (13) 七、思考题 (15) 实验四用正弦扫频、随机和敲击激励测简支梁的频率响应函数 (16) 一、实验目的 (16) 二、实验系统框图 (16) 三、实验原理 (16) 四、实验方法 (19) 五、实验结果记录与分析 (20) 六、思考题 (21) 实验五用锤击法测量简支梁的模态参数 (23) 一、实验目的 (23) 二、实验系统框图 (23) 三、实验原理 (23) 四、实验步骤 (26) 五、实验结果和分析 (29) 实验六用不测力模态分析法测量简支梁的模态参数 (31) 一、实验目的 (31) 二、实验系统框图 (31) 三、实验原理 (31) 四、实验步骤 (32) 五、实验结果和分析 (33)
实验一 机械振动基本参数测量 一、实验目的 1、掌握位移、速度和加速度传感器工作原理及其配套仪器的使用方法。 2、掌握电动式激振器的工作原理、使用方法和特点。 3、熟悉简谐振动各基本参数的测量及其相互关系。 二、实验内容 1、用位移传感器测量振动位移。 2、用压电加速度传感器测量振动加速度。 3、用电动式速度传感器测量振动速度。 三、实验系统框图 实验设备及接线如图所示 四、实验原理 在振动测量中，振动信号的位移、速度、加速度幅值可用位移传感器、速度传感器或加速度传感器来进行测量。 图1-2-1 测试系统框图 动态信号采集器 简支梁 激振器 信号发生器 功率放大器 电荷放大器 变换器 计算机 速度传感器 位移传感器 加速度传感器
模态分析试验报告-
《建筑结构的模态分析试验》 实验报告 专业土木工程 班级 学号 姓名 教师 建工实验中心 2010年3月 振动测试与模态分析实验报告 一、实验人员 3组：
二、试验目的 1.培养学生采用实验与理论相结合的方法来处理工程中的振动问题。 2.通过实验使学生掌握振动测试系统的基本组成、了解振动测试的常用测量方法以及模态分析技术。模态分析技术已发展成为解决工程振动问题的重要手段。 3.了解模态分析软件的使用方法。 三、试验内容 1、学习模态分析原理； 2、学习模态测试及分析方法。 通过对框架模型的模态试验分析，测定出基础模型的模态参数：固有频率、阻尼比、振型图，并通过实验观察了解框架结构的动力参数，从而掌握模态分析的基本原理及分析方法。 四、试验的基本要求 （1）掌握振动测试系统的构成及操作。 （2）了解振动测试的常用测量方法。激振、锤击 (3)了解数据采集系统的操作步骤。 (4)了解对已采集到的数据进行模态分析的方法与步骤。 五、试验仪器（表1） 单轴加速度传感器、力锤、动态信号分析仪LMS和计算机等力锤用于激励实验对象。 力传感器用于拾取激励信号并转换成为电荷信号。 加速度计用于拾取响应信号并转换成为电荷信号。 AZ804-A四通道电荷电压放大信号调理仪，用于将电荷信号放大
成为适合测量的电压信号。 AZ208数据采集箱信号采集分析系统包括抗混滤波器、A／D变换器、结构动态分析软件、计算机、打印机。 用安装有力传感器的力锤敲击实验对象上的若干个点。力传感器拾取激励力的信号，安装在实验对象的某测点上的加速度计拾取响应信号．经电荷放大器放大后输入信号采集系统。实验仪器框图如图1所示。 力信号接入信号采集器的第1通道，响应信号依次接入信号采集器的其他通道。 表1 试验仪器的硬件及软件
振动测试技术模态实验报告
研究生课程论文 (2013-2014学年第二学期) 振动测试技术 研究生： 提交日期：2014年7月10日研究生签名：
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模态试验大作业 0 模态试验概述 模态试验（modal test）又称试验模态分析。为确定线性振动系统的模态参数所进行的振动试验。模态参数是在频率域中对振动系统固有特性的一种描述，一般指的是系统的固有频率、阻尼比、振型和模态质量等。 模态试验中通过对给定激励的系统进行测量，得到响应信号，再应用模态参数辨识方法得到系统的模态参数。由于振动在机械中的应用非常普遍。振动信号中包含着机械及结构的内在特性和运行状况的信息。振动的性质体现着机械运行的品质，如车辆、航空航天设备等运载工具的安全性与舒适性；也反映出诸如桥梁、水坝以及其它大型结构的承载情况、寿命等。同时，振动信号的发生和提取也相对容易因此，振动测试与分析已成为最常用、最基本的试验手段之一。 模态分析及参数识别是研究复杂机械和工程结构振动的重要方法，通常需要通过模态实验获得结构的模态参数即固有频率、阻尼比和振型。模态实验的方法可以分为两大类：一类是经典的纯模态实验方法，该方法是通过多个激振器对结构进行激励，当激振频率等于结构的某阶固有频率，激振力抵消机构内部阻尼力时，结构处于共振状态，这是一种物理分离模态的方法。这种技术要求配备复杂昂贵的仪器设备，测试周期也比较长；另一类是数学上分离模态的方法，最常见的方法是对结构施加激励，测量系统频率响应函数矩阵，然后再进行模态参数的识别。 为获得系统动态特性，常需要测量系统频响函数。目前频响函数测试技术可以分为单点激励单点测量( SISO)、单点激励多点测量( SIMO) 、多点激励多点测量( MIMO)等。单点激励一般适用于较小结构的频响函数测量，多点激励适用于大型复杂机构，如机体、船体或大型车辆机构等。按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类，其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分。瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激励和阶跃激励等几种方式。按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦 1
振动测试实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除 振动测试实验报告 篇一：振动实验报告l 机械振动实验报告 1.测量简支梁的固有频率和振型 1.1实验目的 用激振法测量简支梁的固有频率和固有振型。掌握多自由度系统固有频和振型的简单测量方法。 1.2实验原理 共振法测量振动系统的固有频率是比较常用的方法之一。共振是指当激振频率达到某一特定值时，振动量的振动幅值达到极大值的现象。本次试验主要利用调整激振频率使简支梁达到位移振动幅值的方法来测量简支梁的一阶，二阶以及三阶固有频率以及从计算机上读取其当时的振型！ 1.3实验内容与结果分析 (1)将激振器通过顶杆连接到简支梁上（注意确保顶杆
与激振器的中心线在一直线上），激振点位于简支梁中心偏左50mm处（已有安装螺孔），将信号发生器输出端分别与功率放大器和数据采集仪的输入端连接，并将功率放大器与激振器相连接。 (2)用双面胶纸（或传感器磁座）将加速度传感器A粘贴在简支梁上5#测点（实验时固定不动，用于与其他测点比较相位），将加速度传感器连接，将电荷放大器输出端与数据采集仪的输入端连接。 (3)将信号发生器和功率放大器的幅值旋钮调至最小，打开所有仪器电源。打开控制计算机，打开做此次试验所需的测试软件，进入页面设置好各项参数。通过调节激振频率，观察简支梁位置幅值振动情况。可以通过放在简支梁上的装有一定量塑质小球的小型透明容器直观的观察里面小球的 振动情况，小球振动越厉害，也就说明简支梁振动的位移幅值越大；还可以通过分辨简支梁在不同激振频率下的发出的振动声音，声音越大，说明振动幅值越大！ （4）通过（3）中的方法，可以测量出在简支梁在某一激振频率范围内的振动幅值，则此激振频率就是我们需要测量的一阶，二阶以及三阶固有频率，在测出固有频率的同时将计算机上画出的各阶振型的图像保存，以便结果的分析。 （5）在完成所有的试验内容之后，通过记录下的实验数据分析实验的结果。所得的实验结果如下：测得的简支梁
振动设计分析实验报告
振动设计分析实验报告 1. 引言 振动设计分析是一门重要的工程学科，广泛应用于机械工程、结构设计以及产品开发等领域。振动设计分析实验通过对不同振动系统进行测试和分析，以评估系统的振动性能和特性。本实验旨在通过测量不同振动系统的振幅、频率和相位等参数，以及对系统进行模态分析，并通过分析实验结果来探索振动设计的理论与应用。 2. 实验目的 - 学习使用振动测量设备和仪器； - 了解振动设计的基本原理和分析方法； - 熟悉模态分析的操作流程； - 掌握振动设计分析实验的基本技巧。 3. 实验设备和仪器 本实验所使用的设备和仪器包括： 1. 振动传感器； 2. 振动测量仪器； 3. 示波器； 4. 计算机。
4. 实验步骤 1. 配置振动传感器并连接到振动测量仪器； 2. 将振动传感器安装在待测试振动系统上，确保其与系统紧密接触； 3. 打开振动测量仪器和示波器，并进行仪器校准； 4. 调节振动系统的频率和振幅，测量并记录不同参数； 5. 进行模态分析实验，记录系统的固有频率和振动模态； 6. 将实验数据导入计算机，进行数据处理和分析； 7. 分析实验结果，评估振动系统的性能和特点。 5. 实验结果与分析 通过实验测量和分析，我们得到了以下结果： 1. 不同振动系统的频率和振幅； 2. 振动系统的固有频率和振动模态。 根据实验结果，我们可以评估振动系统的性能和特性，并进一步优化设计方案。例如，通过调整振动系统的频率和振幅，我们可以使系统在工作范围内达到最佳的振动效果。 6. 实验总结 本实验通过振动设计分析实验，我们学习了振动设计的基本原理和分析方法，并熟悉了模态分析的操作流程。同时，我们掌握了使用振动测量
振动测试技术模态实验报告
研究生课程论文(2013-2014学年第二学期) 振动测试技术 研究生：
模态试验大作业 0 模态试验概述 模态试验（modal test）又称试验模态分析。为确定线性振动系统的模态参数所进行的振动试验。模态参数是在频率域中对振动系统固有特性的一种描述，一般指的是系统的固有频率、阻尼比、振型和模态质量等。 模态试验中通过对给定激励的系统进行测量，得到响应信号，再应用模态参数辨识方法得到系统的模态参数。由于振动在机械中的应用非常普遍。振动信号中包含着机械及结构的内在特性和运行状况的信息。振动的性质体现着机械运行的品质，如车辆、航空航天设备等运载工具的安全性与舒适性；也反映出诸如桥梁、水坝以及其它大型结构的承载情况、寿命等。同时，振动信号的发生和提取也相对容易因此，振动测试与分析已成为最常用、最基本的试验手段之一。 模态分析及参数识别是研究复杂机械和工程结构振动的重要方法，通常需要通过模态实验获得结构的模态参数即固有频率、阻尼比和振型。模态实验的方法可以分为两大类：一类是经典的纯模态实验方法，该方法是通过多个激振器对结构进行激励，当激振频率等于结构的某阶固有频率，激振力抵消机构内部阻尼力时，结构处于共振状态，这是一种物理分离模态的方法。这种技术要求配备复杂昂贵的仪器设备，测试周期也比较长；另一类是数学上分离模态的方法，最常见的方法是对结构施加激励，测量系统频率响应函数矩阵，然后再进行模态参数的识别。 为获得系统动态特性，常需要测量系统频响函数。目前频响函数测试技术可以分为单点激励单点测量( SISO)、单点激励多点测量( SIMO) 、多点激励多点测量( MIMO)等。单点激励一般适用于较小结构的频响函数测量，多点激励适用于大型复杂机构，如机体、船体或大型车辆机构等。按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类，其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分。瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激励和阶跃激励等几种方式。按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类，其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分，瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激励和阶跃激励等几种方式。 振动信号的分析和处理技术一般可分为时域分析、频域分析、时频域分析和时间序列建模分析等。这些分析处理技术从不同的角度对信号进行观察和分析，为提取与设备运行状态有关的特征信息提供了不同的手段。信号的时域分析包括时域统计分析、时域波形分析和时域相关分析。对评价设备运行状态和
悬臂梁模态分析实验报告
悬臂梁模态分析实验报告 一、实验目的 通过对悬臂梁进行模态分析实验，了解悬臂梁在不同振动模态下的固 有频率和振型，并验证计算模态分析结果的准确性。 二、实验原理 悬臂梁是一种常见的结构形式，其在振动过程中会出现不同的振动模态，每个振动模态对应一个固有频率和振型。模态分析是通过实验或计算 的方法，确定一个结构在振动中的固有频率和振型的过程。 在本实验中，我们选择一根长度为L的悬臂梁，将其固定在一个支撑 架上。在悬臂梁上施加一个外力，使梁发生振动。利用振动传感器测量悬 臂梁不同位置处的振动加速度，并通过信号处理来得到悬臂梁的模态信息。 三、实验器材和仪器 1.悬臂梁：长度为L、直径为d的悬臂梁 2.支撑架：用来支撑悬臂梁的架子 3.外力施加装置：用来在悬臂梁上施加外力的装置 4.振动传感器：用来测量悬臂梁不同位置的振动加速度 5.信号处理器：用来对振动信号进行处理和分析的设备 四、实验步骤 1.将悬臂梁固定在支撑架上，并调整支撑架的角度和高度，使悬臂梁 处于水平状态。
2.在悬臂梁上选择一个合适的位置，安装振动传感器，并将传感器连接到信号处理器上。 3.利用外力施加装置，在悬臂梁上施加一个单一方向的外力。 4.启动信号处理器，并进行振动信号的采集和处理。 5.分析处理后的振动信号数据，得到悬臂梁的固有频率和振型。 五、实验结果及讨论 根据实验数据，我们得到了悬臂梁的固有频率和振型，并与理论计算值进行比较。整个实验过程中，我们进行了多次实验，分别在不同的外力大小下进行了振动测试。通过对比实验数据和计算结果，验证了模态分析方法的准确性。 六、实验结论 通过模态分析实验，我们成功地确定了悬臂梁在不同振动模态下的固有频率和振型，并验证了计算模态分析结果的准确性。这对于进一步研究和应用悬臂梁的振动特性具有重要的意义。 七、实验心得 通过本次实验，我深刻了解了悬臂梁的振动特性和模态分析的原理和方法。实验过程中，我学会了如何正确选择和安装振动传感器，以及如何对振动信号进行分析处理。这对于我的科研工作和学术发展具有重要的帮助和指导意义。
振动测试报告
振动测试报告 振动测试报告 1. 测试目的 本次振动测试的目的是评估被测试物体的振动性能，包括振动幅值、频率、振动加速度等参数，并分析测试结果，以确定物体的振动特征及其对周围环境的影响。 2. 测试装置 本次振动测试使用的测试装置为振动测试仪。该仪器可以测量被测试物体的振动幅值、频率和振动加速度等参数，并能将测试结果传输到计算机进行数据分析和图形展示。 3. 测试过程 （1）准备被测试物体，并将其正确安装在测试装置上。 （2）调整振动测试仪的参数，包括测试频率、振幅范围等。 （3）启动振动测试仪，并记录测试数据。 （4）重复多次测试，以确保测试结果的准确性和可靠性。 （5）结束测试，并将测试数据保存。 4. 测试结果
根据测试数据分析，被测试物体的振动幅值为x（单位），频 率为y（单位），振动加速度为z（单位），符合国家标准 （或设计要求）。 5. 结论 根据本次振动测试的结果和分析，被测试物体的振动性能良好，并满足国家标准（或设计要求）。同时，根据测试结果还可以对被测试物体的振动特征进行进一步的研究和改进，以提高其振动性能和减少对周围环境的影响。 6. 建议 根据本次振动测试的结果，建议在后续的生产和使用过程中加强对被测试物体的质量控制和检验，以确保其振动性能稳定和可靠。同时，建议对被测试物体的振动特征进行进一步研究，以优化其设计和制造工艺，提高其振动性能和减小对周围环境的影响。 7. 附图和数据 在测试报告中可以附上测试过程中记录的数据表格和图表，以便更直观地呈现测试结果和分析。 以上为本次振动测试的报告，希望对您有所帮助。如有任何疑问或需要进一步的解释，请随时与我们联系。
振动测试报告
振动测试报告 随着科技的发展，振动测试在各行各业中扮演着重要的角色。 它通过对物体的振动特性进行分析和评估，帮助人们了解其性能、结构和稳定性，从而为产品设计改进、故障诊断和工程优化等方 面提供有力的支持。本报告旨在对某产品的振动测试结果进行详 细分析和解读，为进一步改进和提高产品性能提供依据。 1. 测试目的 振动测试的目的是检测和评估产品的振动性能，包括振动频率、振动幅值、振动模态等。通过振动测试，我们可以了解产品在正 常运行状态下的振动特性，进而判断其工作可靠性、舒适度和性 能稳定性。本次测试的目的是为了评估产品的振动性能，并基于 测试结果提出改进和优化的建议。 2. 测试方法 在本次测试中，我们采用了高精度的振动测量仪器，包括加速 度计和振动分析仪。我们将仪器安装在产品特定位置上，并进行 不同频率和幅值的振动测试。同时，我们记录了产品在不同工况 下的振动数据，并进行了数据分析和处理。
3. 测试结果分析 根据测试数据，我们对产品的振动性能进行了综合分析和解读。首先，我们得到产品在不同频率下的振动幅值，绘制了振动频率- 振动幅值曲线。通过分析曲线，我们发现产品在某个特定频率下 存在明显的共振现象，该频率附近的振动幅值较大。这对产品的 正常运行和稳定性产生了一定的影响，需要进行改善和优化。 其次，我们对产品的振动模态进行了分析。通过振动模态测试，我们确定了产品的主要振动模态，并对其进行了频率和振动形态 的研究。通过对振动模态的分析，我们可以了解产品在不同工况 下的振动特性和振幅分布情况，有助于设计和优化产品结构。 4. 改进建议 基于对测试结果的分析和解读，我们提出以下改进和优化的建议： 首先，针对产品在某个频率下的共振问题，我们建议对产品结 构进行优化和改进。通过调整结构参数和材料选择，可以有效减 小产品在共振频率附近的振动幅值，提高产品的工作可靠性和稳 定性。
模态分析实验报告
模态分析实验报告 1.引言 模态分析是一种常用的结构动力学方法，旨在研究结构在不同频率下 的振动特性，对于结构设计和加固具有重要意义。本实验旨在通过模态分 析方法，研究一个简单的结构体系的固有频率和振型。 2.实验目标 通过实验测量和计算，得到结构的第一、第二和第三固有频率，并利 用模态分析方法绘制结构的振型图。同时，通过实验结果对比，验证模态 分析方法的有效性。 3.实验材料和方法 （1）材料：实验所用的结构是一个简单的桥梁模型，由若干根长木 棒组成。 （2）方法：悬挂测频仪对结构进行激振，通过麦克风捕捉振动信号，并用计算机进行分析和处理。 4.实验过程 （1）组装结构体系：根据实验设计要求，组装简单桥梁模型，确保 结构的稳定性和一致性。 （2）悬挂测频仪：将测频仪正确安装在结构体系的一侧，并调整好 位置和角度。 （3）激振：根据测频仪的说明书，调节激振源的频率和幅值，使结 构产生振动。
（4）数据记录：用麦克风将振动信号转化为电信号，并通过计算机 采集和记录数据。 （5）模态分析：利用采集的数据，进行模态分析，计算结构的固有 频率和振型。 （6）数据处理：整理和分析实验结果，绘制振型图并与理论值进行 比较。 5.结果分析 通过实验和数据处理，得到结构的第一、第二和第三固有频率分别为 f1、f2和f3、根据模态分析方法，绘制结构的振型图。将实验结果与理 论值进行比较，进行误差分析、灵敏度分析等。 6.结论 本实验利用模态分析方法，研究了一个简单的结构体系的固有频率和 振型，并通过实验结果与理论值的比较，验证了模态分析方法的有效性。 通过本实验，我们更深入地理解了结构振动的基本原理和方法，具备了一 定的模态分析实验技能。 7.实验总结 本实验通过模态分析方法研究了结构的振动特性，对于结构设计和加 固具有重要意义。在实验过程中，我们遇到了一些困难和问题，通过积极 探索和思考，取得了一定的实验成果。但我们也发现了许多不足之处，如 实验设计和数据处理的精确性等，需要进一步改进和完善。通过本次实验，我们对模态分析方法有了更加深入的理解和应用。 （列出本实验报告中引用的相关文献）
悬臂梁的振动模态实验报告
悬臂梁的振动模态实验报告 悬臂梁是一种常见的结构，广泛应用于工程中。在实际应用中，悬臂梁的振动特性是非常重要的，因为它会对悬臂梁结构的稳定性和安全性产生影响。因此，了解悬臂梁的振动模态是一项必要的研究任务。 本次实验旨在通过实验方法测量和分析悬臂梁的振动模态，并探究不同参数对振动模态的影响。实验过程中使用的设备和仪器包括悬挂系统、激励源、传感器、数据采集系统等。 实验步骤如下： 1.悬挂梁结构：将悬挂系统固定在实验室的支架上，确保悬臂梁能够在完全自由的情况下自由振动。 2.激励源：将激励源与悬挂梁连接，通过激励源提供外力。 3.传感器：在悬臂梁上选择合适的位置安装传感器，用于测量悬臂梁的振动信号。 4.数据采集系统：将传感器与数据采集系统相连，用于实时采集和记录振动信号。 5.实施实验：通过激励源提供激励力，使悬臂梁产生振动，并同时记录悬挂梁的振动信号。 6.数据处理：通过数据采集系统获得的数据，使用相应的信号处理技术对振动信号进行处理，得到振动模态的相关参数。 7.结果分析：根据实验结果，分析悬臂梁的振动特性和模态，并探究不同参数对振动模态的影响。
通过以上实验步骤，我们可以获得悬臂梁的振动模态，并了解不同参 数对振动模态的影响。实验结果有助于工程设计中的结构设计和改进。 在实验过程中，我们还需要注意以下几个方面的问题： 1.悬挂系统的稳定性和刚度：确保悬挂系统能够提供稳定的支撑，并 且具有足够的刚度，以保证悬臂梁在振动过程中不会产生偏差。 2.激励源的选取：根据实际需求和悬臂梁的特性，选择合适的激励源，以提供适当的激励力。 3.传感器的准确性：选择合适的传感器，并保证传感器的准确性和灵 敏度，以获得准确的振动信号。 4.数据采集和处理的准确性：使用合适的数据采集系统和信号处理技术，以保证数据采集和处理的准确性。 总之，通过本次实验，我们可以深入了解悬臂梁的振动模态，并探究 不同参数对振动模态的影响。这对于工程设计和结构改进具有重要意义， 可以提高悬臂梁结构的稳定性和安全性。同时，实验过程中我们还需要注 意悬挂系统的稳定性和刚度、激励源的选取、传感器的准确性以及数据采 集和处理的准确性等问题。通过这些努力，我们可以获得准确的实验结果，并为工程实践提供有价值的参考。
振动法测杨氏模量实验报告
振动法测杨氏模量实验报告 一、实验目的 本实验旨在通过振动法测量金属杆的杨氏模量，了解振动法的原理和应用。 二、实验原理 杨氏模量是描述材料抵抗拉伸变形能力的物理量，它反映了单位面积材料在拉伸过程中发生的应变。振动法测量杨氏模量的原理是通过振动周期和振动频率的变化来计算杨氏模量。 实验装置由金属杆、振动器、振动传感器、信号处理器和计算机组成。首先在金属杆上固定两个振动传感器，然后使用振动器向金属杆施加一定频率的振动力，使金属杆产生弯曲振动。通过振动传感器采集金属杆的振动信号，并将其传输到信号处理器中进行处理。最终，通过计算振动周期和振动频率来计算杨氏模量。 三、实验步骤 1. 将金属杆固定在实验台上，调整振动传感器的位置，使其与金属杆的中点对齐。 2. 连接振动器和信号处理器，将振动器放置在金属杆的一端。
3. 将信号处理器连接到计算机上，并启动数据采集软件。 4. 开始进行实验，控制振动器的振动频率并记录振动周期。 5. 重复以上步骤，改变金属杆的长度和直径，重复实验。 四、实验结果 通过实验得到如下数据： 金属杆长度（mm）金属杆直径（mm）杨氏模量（GPa） 100 2 100 200 2 98 200 4 97 利用以上数据，可以得出金属杆的杨氏模量为98.33 GPa。 五、实验分析 通过以上实验数据，可以得出不同长度和直径的金属杆具有不同的杨氏模量。当金属杆长度和直径变化时，杨氏模量也会发生变化。这是因为金属杆的几何形状和尺寸对其杨氏模量具有重要影响。 在实验过程中，为了减小误差，需要将振动传感器放置在金属杆的中点位置，确保振动信号的准确性。同时，需要控制振动频率，保证振动的稳定性和可重复性。
振动测试报告
振动测试模态分析报告 班级：力学08-2 班姓名：方志涛学 号：3号 变时基锤击法简支梁模态测试 一、实验目的 1、学习模态分析原理； 2、学习模态测试方法； 3、学习变时基的原理和应用。
、实验仪器安装示意图 三、实验原理 1、模态分析方法及其应用 模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型，来进行系统的参数识别〔系统识 别〕，从而大大地简化了系统地数学运算。通过实验测得实际响应来寻示相应的模型或调整 预想的模型参数，使其成实际结构的最正确描述。 主要应用有： 用于振动测量和结构动力学分析。可测得比拟精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、 模态质量和模态刚度。 可用模态实验结果去指导有限元理论模型的修正，使计算机模型更趋于完善和合理。 用来进行结构动力学修改、灵敏度分析和反问题的计算。 用来进行响应计算和载荷识别。 2、模态分析根本原理 工程实际中的振动系统都是连续弹性体，其质量与刚度具有分析的性质，只有掌握无限 多个点在每瞬间时的运动情况，才能全面描述系统的振动。因此，理论上它们都属于无限多自由度的系统，需要用连续模型才能加以描述。但实际上不可能这样做，通常采用简化的方法，归结为有限个自由度的模型来进行分析，即将系统抽象为由一些集中质量块和弹性元件
组成的模型。如果简化的系统模型中有 n 个集中质量，一般它便是一个 n 自由度的系统, 需要n 个独立坐标来描述它们的运动，系统的运动方程是 n 个二阶互相耦合〔联立〕的常 微分方程。 模态分析是在成认实际结构可以运用所谓“模态模型〞来描述其动态响应的条件下，通 过实验数据的处理和分析，寻求其“模态参数〞 ，是一种参数识别的方法。 模态分析的实质，是一种坐标转换。其目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向量， 放到所谓“模态坐标系统〞中来描述。这一坐标系统的每一个基向量恰是振动系统的一个特 征向量。也就是说在这个坐标下，振动方程是一组互无耦合的方程， 分别描述振动系统的各 阶振动形式，每个坐标均可单独求解，得到系统的某阶结构参数。 经离散化处理后，一个结构的动态特性可由 N 阶矩阵微分方程描述: Mx Cx Kx 二 f t 式中f 〔t 〕为N 维激振向量；x ，X ，X 分别为N 维位移、速度和加速度响应向量; 设系统的初始状态为零，对方程式〔1〕两边进行拉普拉斯变换，可以得到以复数 量的矩阵代数方程 Ms 2 Cs K X s i 〕=F s 式中的矩阵 Z s 二 Ms 2 Cs K 反映了系统动态特性，称为系统动态矩阵或广义阻抗矩阵。其逆矩阵 称为广义导纳矩阵，也就是传递函数矩阵。由式〔 2〕可知 X s =H sF s 在上式中令s=j 3，即可得到系统在频域中输出〔响应向量 * 〕和输入*的关系式 X =H F 式中H 〔 3〕为频率响应函数矩阵。 H 〔 3〕矩阵中第i 行第j 列的兀素 Hj 一 j" 等于仅在j 坐标激振〔其余坐标激振为零〕时， i 坐标响应与激振力之比。 在〔3〕式中令s = j '，可得阻抗矩阵 ZQ 1：〔K - 2M j C 利用实际对称矩阵的加权正交性，有 C 分别为结构的质量、刚度和阻尼矩阵，通常为实对称 N 阶矩阵。 s 为变
强度振动实验报告(包含梁模态实验和转子动力学实验)
结构强度与振动实验技术报告 学院：能源与动力学院 姓名： 学号：SX1 导师： 指导教师：沈承 同组人员：
2015年6月
实验一 单自由度系统的动力吸振实验 一、实验目的 通过对单自由度系统施加动力吸振器，减小其振动量，观察实验现象，灵活掌握动力减振实验方法。 二、实验内容 基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论，测试单自由度系统的固有频率，了解动力吸振器的设计过程，采用动力吸振器后单自由度系统的减振效果。 三、实验原理 所谓吸振就是将原系统的振动能量转移到附加系统，从而使原系统的振动减小。动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振，即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了。单式动力吸振器是一个单自由度振动系统，与单自由度振动主系统一起构成二自由度系统，力学模型如右图所示。主系统质量1m ，刚度1k ，位移1y 。 吸振器质量m ，刚度k ，位移y 。激扰力为sin F t ω。 系统的运动微分方程如下（无阻尼）： ()1112122sin m y k k y k y F t ω++-= ()122210m y k y y +-= 设其稳态响应为 11sin y A t ω=
22sin y A t ω= 代入得到： ()()()22212 2 21 212 22 F k m A k k m k m k ωω ω -= +--- ()()2 2222 121222 Fk A k k m k m k ωω= +--- 令111/k m ω=——主系统的固有角频率； 222/k m ω=——动力吸振器的固有角频率； 1/st F k δ=——主系统的静位移； 21/m m μ=——质量比值； 上式可以改变为无量纲形式： () ()()()()2 21 22222122211/1//1//st A ωωδμωωωωωωμωω-= ⎡⎤⎡⎤+---⎣⎦⎣⎦ ()()()()2 22222122211 1//1//st A δμωωωωωωμωω= ⎡⎤⎡⎤+---⎣⎦⎣⎦ 当单式动力吸振器的固有角频率2ω等于外力的角频率ω时，外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力22k A ，此时设备不振动，从而达到了减震的目的。因此，可以调节动力吸振器的质量m 或刚度k ，使其起到减震的目的。设备安装了动力吸振器后，整个系统变成了两个自由度。共振峰对应的整个系统的固有频率a ω， b ω，当12ωω=时，整个系统的固有频率ω为：
模态分析实验报告
模态分析实验报告 姓名： 学号： 任课教师： 实验时间： 指导老师： 实验地点：能源与动力工程学院 柴油机拆装实习一楼振动测试实验室
实验1 传递函数的测量 一、实验内容 用锤击激振法测量传递函数。 二、实验目的 1)掌握锤击激振法测量传递函数的方法； 2)测量激励力和加速度响应的时间记录曲线、力的自功率谱和传递函数； 3)分析传递函数的各种显示形式（实部、虚部、幅值、对数、相位）及相干函 数； 4)比较原点传递函数和跨点传递函数的特征； 5)考察激励点和响应点互换对传递函数的影响； 6)比较不同材料的力锤锤帽对激励信号的影响； 三、实验仪器和测试系统 1、实验仪器 主要用到的实验仪器有：冲击力锤、加速度传感器，LMS LMS-SCADAS Ⅲ测试系统，具体型号和参数见表1-1。 仪器名称型号序列号灵敏度备注 数据采集和分析系统LMS-SCADAS Ⅲ比利时力锤LC 3164 4 mV/N 加速度传感器100 mV/g 丹麦B&K 表1-1 实验仪器 2 、测试系统 利用试验测量的激励信号(力锤激励信号)和响应的时间历程信号，运用数字信号处理技术获得频率响应函数(Frequency Response Function, FRF)，得到系统的非参数模型。然后利用参数识别方法得到系统的模态参数。测试系统主要完成力锤激励信号及各点响应信号时间历程的同步采集，完成数字信号的处理和参数的识别。 测量分析系统的框图如图1-1所示。测量系统由振动加速度传感器、力锤和比利时LMS公司SCADAS采集前端及Modal Impact测量分析软件组成。力锤及加速度传感器通过信号线与SCADAS采集前端相连，振动传感器及力锤为ICP