实验一+机械振动基本参数测量
机械实验之振动参数的测定
带宽法使用于小阻尼情况，既可用于高阶，也可用于低阶，但两个 半功率点的频率必须相差较大，否则误差很大。
本实验由于两个点的半功率点相隔较近，所以误差也比较大
2.3 实验的操作步骤
1）用自由振动法测量 和 A n
A）用榔头敲击简支梁使其产生自由衰减振动。
B）记录单自由度自由衰减振动波形，将加速度传感器所测振动经测振仪转 换为位移信号后（标准电信号），送入信号采集分析仪（A/D)，让计算机虚拟 示波器以便显示。
C）绘出振动波形图波峰和波谷的两根包络线，然后设定，并读出个波形所
经历的时间t,量出相距i个周期的两振幅 2，0 。按公式计算 和 A n
2）用强迫振动法测量 和 A n
A）加速度传感器置于简支梁上，其输出端接信号采集分析仪，用来测量简支 梁的振动幅值
B）将电动式激振器接入激振信号源输入端，开启激振信号源的电源开关，对 简支梁系统施加交变正弦激振力，使系统产生正弦振动。
2 1 iln A ( n/A n i)
式中：02/T02/Td12---频率比
0
幅频特性曲线如右图：
振幅最大时的频率为共振频率 0 122
由于存在测量参数的不同，存在位移共振、速度共振及加 速度共振三种
振动形 式
阻尼
自由振动 频率
位移共振 频率
速度共振 频率
加速度共 振频率
无阻尼
n/0
机械振动实验课件
振动参数的测定
（固有频率和阻尼比）
一、实验目标
1.1 实验目的
1、了解单自由度系统自由振动的有关概念 2、了解单自由度系统强迫振动的有关概念 3、会根据自由衰减振动波形确定系统的固有频率和阻尼比会 4、根据强迫振动幅频特性曲线确定系统的固有频率和阻尼比
《机械振动基础》实验报告
《机械振动基础》实验报告（2015年春季学期）姓名学号班级专业报告提交日期哈尔滨工业大学报告要求1.实验报告统一用该模板撰写，必须包含以下内容：(1)实验名称(2)实验器材(3)实验原理(4)实验过程(5)实验结果及分析(6)认识体会、意见与建议等2.正文格式：四号字体，行距为1.25倍行距；3.用A4纸单面打印；左侧装订；4.报告需同时提交打印稿和电子文档进行存档，电子文档由班长收齐，统一发送至：liuyingxiang868@。
5.此页不得删除。
评语：教师签名：年月日实验一报告正文一、 实验名称：机械振动的压电传感器测量及分析二、 实验器材1、机械振动综台实验装置(压电悬臂梁) 1套2、激振器 1套3、加速度传感器 1只4、电荷放大器 1台5、信号发生器 l 台6、示波器 l 台7、电脑 l 台8、NI9215数据采集测试软件 l 套9、NI9215数据采集卡 l 套三、 实验原理信号发生器发出简谐振动信号，经过功率放大器放大，将简谐激励信号施加到电磁激振器上，电磁激振器振动杆以简谐振动激励安装在激振器上的压电悬臂梁。
压电悬臂梁弯曲产生电流显示在示波器上，可以观测悬臂梁的振动情况；另一方面，加速度传感器安装在电磁激振器振动杆上，将加速度传感器与电荷放大器连接，将电荷放大器与数据采集系统连接，并将数据采集系统连接到计算机（PC 机）上，操作NI9215数据采集测试软件，得到机械系统的振动响应变化曲线，可以观测电磁激振器的振动信号，并与信号发生器的激励信号作对比。
实验中的YD64-310型压电式加速度计测得的加速度信号由DHF-2型电荷放大器后转变为一个电压信号。
电荷放大器的内部等效电路如图1所示。
图1 加速度传感器经电荷放大的等效电路 压电悬臂梁的简谐振动振幅与频率测量实验原理如图2所示，实验连接图如图3所示。
功率放大器图2简谐振动振幅与频率测量图3 实验连接图四、 实验过程打开所有仪器电源，将DG-1022型信号发生器的幅值旋钮调至最小，采用正弦激励信号， DHF-2型电荷放大器设置为100mv/UNIT（YD64-310型加速度计的标定电荷灵敏度为13.2PC/ms-2，本实验中将电荷放大器的灵敏度人工设定为132PC/ms-2，并且增益调至10mV/Unit档，则该设定下电荷放大器的总增益为100mV/Unit。
《机械振动基础》实验指导书
《机械振动基础》实验指导书实验一简谐振动振幅与频率测量一、实验目的1、了解激振器、加速度传感器、电荷放大器的工作原理；2、熟悉并掌握激振器、加速度传感器、电荷放大器的使用方法；3、机械振动与振动控制实验装置的组成以及安装、调试方法；4、振动测试系统的组成；5、配套激振仪器与测振仪器的操作和使用方法。
6、观察共振产生的过程和条件；7、掌握简谐振动振幅与频率最简单直观的测量方法。
二、实验仪器及原理1、机械振动综台实验装置(安装双简支梁) 1套2、激振器及功率放大器1套3、加速度传感器1只4、电荷放大器1台5、信号发生器l台6、电压表l台7、示波器l台双简支梁的简谐振动振幅与频率测量实验原理如图1所示：图1 简谐振动振幅与频率测量原理图三、实验方法及步骤1、将激振器通过顶杆连接到双简支梁上(注意确保与激振器的中心线在一直线上)，激振点位于双简支粱中心偏左50cm处，将信号发生器输出端连接到功率放大器的输入端，并将功率故大器与激振器相连接。
2、用双面胶纸( 或磁铁)将加速度传感器贴在双简支梁上(中心偏左50cm)并与电荷放大器连接，将电荷放大器输出端分别与电压表和示波器相连接。
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，设置信号发生器在某一频率(可以为20Hz)，调节幅值旋钮使其输出电压为2V。
调节功率放大器的幅值旋钮，逐渐增大其输出功率直至从示波器能观察到光滑的正弦波，若功率放大器输出功率已较大仍得不到光滑的正弦波，应改变信号发生器的频率。
4、从电压表读出电荷放大器输出的电压。
5、从示波器读出10个周期正弦波所包含的时间。
四、实验数据整理与分析l、分别列出加速度传感器电荷灵敏度、加速度传感器与电荷‘/7h6放大器的通道灵敏度以及电压表读数，并换算出振动加速度，写出换算公式；2、将测量的固有频率与信号发生器的频率读数相比较，若误差较大，找出其原因；3、本测试方法能否测量非简谐振动的频率？五、考核与报告实验进行分组，每组人数4人，每个实验时间为0.5小时，采用指导教师演示与学生独立操作相结合的形式完成本实验。
机械振动测量
振动的测量方法：机械法、电测法、光测法。
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三、振动测试系统的构成
➢ 被测对象在激振力的作用下产生受迫振动，测振传感器测出振动力学参量，
通过振动分析（时域中的相关技术，频域中的功率谱分析）以及计算机数
字处理技术，检测出有用的信息。
➢ 工程上，振动的测试主要讨论的是系统励
测量动态特性时，首先要激励被测对象，让其按测试的要求
作受迫振动或自由振动。
激励方式通常3 种：
稳态正弦激振
瞬态激振
随机激振
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一、振动的激励
1、稳态正弦激振
对被测对象施加一个稳定的单一频率的正弦激振力。
优点：激振功率大、信噪比高，能保证低频响应对象的测试
精度。
缺点：需要很长的测试周期才能得到足够精度的测试数据，
表明传感器的输出正比于被测物体振
动的位移。
一般：
Τ ,
取3~5。
ω/ωn
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一、绝对式测振传感器原理
1、测振幅
−1
() = tan
2(Τ )
1 − (Τ )2
当>> ,
< 1时，
相位差接近180，相频特性也接近直线。
一般：
取0.6~0.7。
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一、绝对式测振传感器原理
振动的测试在生产和科研等各方面都十分重要
4
机械振动的测量
振动给料机
水泥回转窑
5
§1 概述
一、振动的类型
1、按振动的规律分类
（1）稳态振动（确定性振动）
一般分为以下几种：
稳态振动
周期振动
非周期振动
机械振动实验报告
机械振动实验报告一、实验目的本次机械振动实验旨在深入了解机械振动的基本特性和规律，通过实验测量和数据分析，掌握振动系统的频率、振幅、相位等重要参数的测量方法，探究振动系统在不同条件下的响应，为工程实际中的振动问题提供理论基础和实验依据。
二、实验原理机械振动是指物体在平衡位置附近做往复运动。
在本次实验中，我们主要研究简谐振动，其运动方程可以表示为：＄x ＝ A\sin(＼omega t ＋＼varphi)＄，其中$A$为振幅，＄＼omega$为角频率，＄t$为时间，＄＼varphi$为初相位。
对于一个弹簧振子系统，其振动周期$T$与振子的质量$m$和弹簧的劲度系数$k$有关，满足公式$T ＝ 2\pi\sqrt{＼frac{m}｛k}｝＄。
通过测量振动系统的位移随时间的变化，可以得到振动的频率、振幅和相位等参数。
三、实验设备1、振动实验台2、弹簧3、质量块4、位移传感器5、数据采集系统6、计算机四、实验步骤1、安装实验设备将弹簧一端固定在振动实验台上，另一端连接质量块。
将位移传感器安装在合适位置，使其能够准确测量质量块的位移。
2、测量弹簧的劲度系数使用砝码和天平，对弹簧施加不同的力，测量弹簧的伸长量，通过胡克定律$F ＝ kx$计算弹簧的劲度系数$k$。
3、调整实验系统确保质量块在振动过程中运动平稳，无卡顿和摩擦。
4、进行实验测量启动振动实验台，使质量块做简谐振动。
通过数据采集系统采集位移随时间的变化数据。
5、改变实验条件分别改变质量块的质量和弹簧的劲度系数，重复实验步骤 4，测量不同条件下的振动参数。
6、数据处理与分析将采集到的数据导入计算机，使用相关软件进行处理和分析，得到振动的频率、振幅和相位等参数。
五、实验数据与分析1、原始数据记录以下是在不同实验条件下测量得到的质量块位移随时间的变化数据：｜实验条件|质量（kg）｜弹簧劲度系数（N/m）｜时间（s）｜位移（m）｜｜｜｜｜｜｜｜实验 1|1|100|01|001|｜实验 1|1|100|02|002|｜｜｜｜｜｜2、数据处理通过对原始数据进行拟合和分析，得到振动的频率、振幅和相位等参数。
机械结构振动参数测试实验
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2 从相频曲线估计固有频率和阻尼比
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从单自由度受迫振动的相频表达式：
，
和相频曲线中可以看出，不管阻尼大小如何，当激振频率和固有 频率相同时，位移的相位角滞后总是，因此通过所测得的相频曲 线可以直接确定系统的固有频率。 确定系统的阻尼比：
0-9-4
5
五、操作步骤
1按正弦激振的要求接好实验系统的线路。 注：通道A作为激励信号 通道B作为响应信号 2.打开计算机。 3.单击桌面上的“信号数据采集与分析”(实验版)。 4.进入实验窗口。 5.单击菜单中的“频响测试”。选择“正弦激振”。 6.单击菜单中的“设置”按钮。 进行采样设置： 输入信号通道A选择‘参考信号’，通道B选择‘加速度’. 电荷放大器灵敏度：通道B设置为20.8mv/g 单击“确定”按钮。 7.然后分别单击“幅频特性”和“相频特性”的左上角的“坐标设置”按钮。 在对话框中设置坐标轴范围为“自动设置”，然后单击“确定”。 8.打开功率放大器和电荷放大器的电源开关,使电荷放大器灵敏度显示20.8， 2010-9-4 6 然后调节功率放大器的“增益调节旋钮”,使悬臂梁有轻微振动。
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4 用坐标纸绘出:：幅频曲线和相频曲线。 用坐标纸绘出:
5用幅频曲线和相频曲线确定系统的ωn和ζ。与 用理论公式计算结果相比较,分析误差产生的 原因
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七 思考题
1 振动的激励方式通常分为几类？ 2 瞬态激振的特点？
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3 .按理论公式计算:梁的固有频率 .按理论公式计算:
式中 E——梁的弹性模量 Io——梁横截面惯性矩 L——悬臂梁长度 S——梁的横截面积 A——振型常数 ρ——-梁材料单位体积质量
机械振动实验报告
机械振动实验报告1. 实验目的本实验旨在通过对机械振动的实验研究，掌握机械振动的基本原理和特性，深入了解振动系统的参数对振动现象的影响。
2. 实验原理（1）简谐振动：当物体在受到外力作用下，沿着某一方向做来回运动时，称为简谐振动。
其数学表达式为x(t) = A*sin(ωt + φ)，其中A 为振幅，ω为角频率，φ为初相位。
（2）受迫振动：在外力的作用下振动的振幅不断受到调节，导致振幅和相位角与外力作用间存在一定的关联关系。
（3）自由振动：在无外力作用下，振动系统的振幅呈指数幅度减小的振动现象。
3. 实验内容（1）测量弹簧振子的简谐振动周期并绘制振幅-周期曲线。
（2）通过改变绳长和质量对受迫振动的谐振频率进行测量。
（3）观察受外力激励时的自由振动现象。
4. 实验数据与结果（1）弹簧振子简谐振动周期测量结果如下：振幅（cm）周期（s）0.5 0.81.0 1.21.5 1.62.0 1.9（2）受迫振动的谐振频率测量结果如下：绳长（m）质量（kg）谐振频率（Hz）0.5 0.1 2.50.6 0.2 2.00.7 0.3 1.80.8 0.4 1.5（3）外力激励下的自由振动现象结果呈现出振幅逐渐减小的趋势。
5. 实验分析通过实验数据处理和结果分析，可以得出以下结论：（1）弹簧振子的振动周期与振幅呈线性关系，在一定范围内，振幅增大，周期相应增多。
（2）受迫振动的谐振频率随绳长和质量的增加而减小，表明振动系统的参数对谐振频率有一定的影响。
（3）外力激励下的自由振动现象符合指数幅度减小的规律，振幅随时间的增长呈现递减趋势。
6. 实验总结本实验通过测量和观察机械振动的不同现象，探究了振动系统的基本原理和特性。
实验结果表明振动系统的参数对振动现象产生了明显的影响，为进一步深入研究振动学提供了基础。
通过本次实验，我对机械振动的原理和特性有了更深入的了解，对实验数据处理和分析方法也有了更加熟练的掌握。
希望通过不断的实验学习，能够进一步提升自己对振动学理论的理解水平，为未来的科研工作打下坚实基础。
实验一 机械振动基本参数测量
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。
设振动位移、速度、加速度分别为x 、v 、a ，其幅值分别为B 、V 、A ，当sin()x B t ωϕ=-时，有sin()2v xB t πωωϕ==-+2sin()a xB t ωωϕπ==-+ 式中：ω— 振动角频率, ϕ— 初相角, 则位移、速度、加速度的幅值关系为V B ω=2A B ω=由上式可知，振动信号的位移、速度、加速度的幅值之间有确定的关系，根据这种关系，只要用位移、速度或加速度传感器测出其中一种物理量的幅值，在测出振动频率后，就可计算出其它两个物理量的幅值，或者利用测试仪或动态信号分析仪中的微分、积分功能来进行测量。
简谐振动位移幅值的测量有多种方法，如测幅尺、读数显微镜、CCD 激光位移传感器、电涡流位移传感器、加速度和速度传感器等。
下面介绍测幅尺和读数显微镜的测量原理。
1、测幅尺。
是在一小块白色金属片上，画上带有刻度的三角形制成。
使用时，将三角形按直角短边平行于振动方向粘帖在振动物体上，当振动频率较快时，标尺上的三角形因视觉暂留效果看起来形成上下两个灰色三角形，其重叠部分是一个白色三角形。
振动幅值与测幅尺尺寸之间的关系为2xA b l=其中A 为振动信号的幅值，l 和b 分别为测幅尺的长直角边和短直角边的长度，x 为两个直角三角形的交点到顶点的距离。
测幅尺的使用有一定局限性，它不能用于频率小于10Hz 、振动幅值小于0.1mm 的振动信号测量，且由于测幅尺尺寸的限制，最大测量位移为三角形短直角边长度的二分之一。
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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。
设振动位移、速度、加速度分别为
、
、
，其幅值分别为
、
、
，当
时，有
式中：ω—振动角频率,
—初相角,
则位移、速度、加速度的幅值关系为
由上式可知，振动信号的位移、速度、加速度的幅值之间有确定的关系，根据这种关系，只要用位移、速度或加速度传感器测出其中一种物理量的幅值，在测
出振动频率后，就可计算出其它两个物理量的幅值，或者利用测试仪或动态信号分
析仪中的微分、积分功能来进行测量。
简谐振动位移幅值的测量有多种方法，如测幅尺、读数显微镜、CCD激光位移传感器、电涡流位移传感器、加速度和速度传感器等。
下面介绍测幅尺和读数显
微镜的测量原理。
1、测幅尺。
是在一小块白色金属片上，画上带有刻度的三角形制成。
使用
时，将三角形按直角短边平行于振动方向粘帖在振动物体上，当振动频率较快时，
标尺上的三角形因视觉暂留效果看起来形成上下两个灰色三角形，其重叠部分是一
个白色三角形。
振动幅值与测幅尺尺寸之间的关系为
其中
为振动信号的幅值，
和
分别为测幅尺的长直角边和短直角边的长度，
为两个直角三角形的交点到顶点的距离。
测幅尺的使用有一定局限性，它不能用于
频率小于10Hz、振动幅值小于0.1mm的振动信号测量，且由于测幅尺尺寸的限制，最大测量位移为三角形短直角边长度的二分之一。
2、读数显微镜。
有内读数和外读数两种，外读数最小可测位移为0.01mm，内读数最小可测位移为0.05mm。
测量时，首先在振动物体上贴一反光线或细砂纸，并用灯照亮，当结构静止时，调整显微镜位置，以清晰的看到许多亮点，当结
构振动时，由于视觉的暂留效果，这些亮点就成为许多直线。
直线的长度与被测位
移的幅值关系为
其中
为振动信号的幅值，
为读数显微镜读取直线的长度，
为读数显微镜的放大倍数。
五、测量过程
1、安装激振器：把激振器安装在支架上，将激振器和支架固定在实验台基座上，并保证激振器顶杆对简支梁有一定的预压力（不要超过激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和扫频信号源输出接口。
2、连接仪器和传感器
用磁铁把压电式加速度传感器和惯性式速度传感器分别安装在简支梁上（注意：速度传感器不能倒置），用磁性表支架将非接触式电涡流位移传感器固定，传感器头与梁表面保留一定间隙。
加速度传感器和位移传感器的输出分别通过电荷放大器和变换器与采集器连接，而速度传感器的输出直接接到采集器输入端。
3、仪器参数设置
在检查测试系统连接无误的情况下，打开采集器电源开关，并双击计算机显示器上的采集器控制软件，进入数采分析软件主界面，设置采样频率、量程范围，选择加速度传感器、速度传感器和位移传感器测量的工程单位并输入它们的灵敏度；
输入方式：压电和速度传感器选AC，位移传感器选SIN_DC；
打开三个窗口，分别显示位移、速度和加速度的时域信号波形。
4、采集并显示数据
对测量信号进行平衡、清零后，调节扫频信号源的输出信号幅值到300mv，输出频率到给定值，当梁产生振动时，测量振动的位移、速度、加速度波形，读取
它们的最大值。
5、将加速度传感器分别与位移传感器和速度传感器装到同一点上（装在梁的
下方），测量同一点的位移、加速度和速度、加速度幅值。
6、计算数据与实验数据进行比较
六、实验结果与分析
1、实验数据（见数据记录表）
2、由测量的位移幅值和振动频率，计算加速度幅值，并与测量的加速度值进
行比较。
3、由测量的加速度幅值和振动频率，计算位移幅值，并与测量的位移值进行
比较。
4、由测量的速度幅值和振动频率，计算加速度值。
并与测量的加速度值进行
比较。
5、由测量的加速度幅值和振动频率，计算速度幅值，并与测量的速度值进行
比较。
5、位移、速度、加速度幅值的实测值与计算值有无差别？若有差别原因是什么?
数据记录表1（位移、速度、加速度传感器在不同位置）
频率位移速度加速度
数据记录表2（位移、加速度在同一点）
频率
位移（测量值）由位移计算的加速度值加速度（测量值）
数据记录表3（位移、加速度在同一点）
频率
位移（测量值）由加速度计算的位移值加速度（测量值）
数据记录表4（速度、加速度在同一点）
频率
位移（测量值）由速度计算的加速度值加速度（测量值）
数据记录表5（速度、加速度在同一点）
频率
速度（测量值）由加速度计算的速度值加速度（测量值）。