振动测试系统
实验一 DHVTC振动测试与控制学生实验系统的
实验一 DHVTC振动测试与控制学生实验系统的组成与使用方法一、实验目的1、了解振动测试与控制实验系统的组成、安装和调整方法。
2、学会激振器、传感器与数采分析仪的操作、使用方法。
图1-1二、DHVTC振动测试与控制学生实验系统的组成图1-1 DHVTC振动测试与控制学生实验系统示意图（1）底座（2）支座（3）二（三）自由度系统（4）薄壁圆板（5）非接触式激振器（6）接触式激振器（7）力传感器（8）偏心电机（9）磁电式速度传感器（10）被动隔振系统（11）简支梁（12）主动隔振系统（13）单/复式动力吸振器（14）压电式加速度传感器（15）电涡流位移传感器（16）磁性表座（17）单自由度系统如图1-1所示，实验系统由“振动与控制实验台”、激振测振系统与动态分析仪组成。
1、振动与控制实验台振动测试与控制实验台由弹性体系统（包括简支梁、悬臂梁、薄壁圆板、单自由度系统、二自由度系统、多自由度系统模型）配以主动隔振、被动隔振用的空气阻尼减震器、单式动力吸振器、复式动力吸振器等组成。
可完成振动与振动控制等20多个实验的试验平台。
2、激振系统与测振系统（1） 激振系统激振系统包括：DH1301正弦扫频信号源JZ-1型接触式激振器JZF-1型非接触式激振器偏心电动机、调压器力锤（包括测力传感器）（2） 测振系统动态采集分析仪MT-3T型磁电式振动速度传感器DH130压电式加速度传感器WD302电涡流位移传感器测力传感器（3） 动态采集分析系统信号调理器数据采集仪计算机系统（或笔记本电脑）控制与基本分析软件模态分析软件三、DHVTC-59型仪器的使用方法1、激振系统的使用方法DH1301型正弦扫频信号源DH1301型正弦扫频信号源是配有功率放大后的正弦激振信号源，可推动JZ-1型接触式激振器或JZF-1型非接触式激振器。
A、技术指标：频率范围0.1~9999.99Hz谐波失真<1%最大输出功率5w输出电流0~500 m A功耗20wB、使用方法：先将DH1301信号源的输出电压调节旋钮左旋到最小位置，把激振器与输出接线柱相连，打开电源开关，设置扫频信号的起始频率和结束频率及扫描速度。
振动系统固有频率的测试
振动系统固有频率的测试实验指导书一．实验目的1．学习振动系统固有频率的测试方法；2．了解DASP-STD软件；3．学习锤击法测试振动系统固有频率的原理与方法；（传函判别法）二．实验仪器及简介ZJY-601T型振动教学实验台，ZJY-601T型振动教学试验仪，采集仪，DASP-STD（DASP Standard 标准版）软件，微机。
１．ZJY-601T型振动教学实验台：主要由底座、桥墩型支座、简支梁、悬臂梁、等强度梁、偏心电动机、调压器、接触式激振器及支座、非接触式激振器、磁性表座、减振橡胶垫、减振器、吸振器、悬索轴承装置、配重锤、钢丝、圆板、质量块等部件和辅助件组成。
与ZJY-601T型振动教学实验仪配套，完成各种振动教学实验。
它以力学和电学参数为设计出发点，力学模型合理，带有10种典型力学结构，多种激振、减振和拾振方式。
力学结构有：两端简支梁、两端固支梁、等截面悬臂梁、等强度悬臂梁（变截面）、复合材料梁、圆板、单自由度质量－弹簧系统、两自由度质量－弹簧系统、三自由度质量－弹簧系统、悬索。
激励方式有：脉冲锤击法、正弦激励（接触、非接触式）、正弦扫描（接触、非接触式）、偏心质量、支承运动。
减振和隔振有：主动隔振、被动隔振、阻尼减振、动力减振（单式）、动力减振（复式）。
传感器类型有：压电加速度传感器、磁电式速度传感器、电涡流位移传感器、力传感器（力锤中）。
２．ZJY-601T型振动教学试验仪：由双通多功能振动测试仪、扫频信号发生器、功率放大器组成，并集成了数据采集器，可连接压电式加速度传感器、磁电式速度传感器或电涡流传感器，对被测物体的振动加速度、速度和位移进行测量。
可将每个通道所测振动信号转换成与之相对应的0~5V AC电压信号输出，供计算机使用。
扫频信号发生器的输出频率在手动档时，可通过旋钮在0.1~1000Hz范围内连续调节；在自动档时，可从10到1000Hz自动变换，扫频时间可由电位器控制，3s~240s连续可调，激振频率可由液晶显示器显示。
振动传感器性能测试及振动测试系统建模与性能分析实验
振动传感器性能测试及振动测试系统建模与性能分析实验一、 实验目的1. 了解各类型振动传感器的工作原理、掌握压阻式加速度传感器的动态校准过程。
2. 掌握正弦、随机振动控制的基本过程，能够根据实际情况合理设计校准过程中的参考谱。
3. 掌握振动传感器的动态校准方法并能计算出振动传感器的各项动态特性指标。
4. 了解振动测试系统的组成，掌握振动测试系统的建模方法5. 对于测试后未达到设计指标的系统，应当能够设计出动态补偿滤波器以补偿系统的动态特性。
二、实验系统组成振动测试系统由两部分组成，一部分是振动控制系统，另外一部分就是远程数据采集、处理系统。
实验系统中，振动控制系统的振动台按照预先设定的参考谱进行振动。
标准传感器和被校传感器感受相同的振动，经过相应的变送器或放大器输出的电压信号送入数据采集系统，实验工作站（包括实验者开发的数据处理软件）通过网络中的服务器获得所采集的数字信号，进行后续的动态校准、建模与性能分析工作，如图1所示。
● ● ● ● ●●实验工作站（数据处理软件）图1 振动测试系统动态校准、建模与性能分析三、实验系统工作原理1、振动控制系统工作原理振动控制系统中的振动台产生动态校准、动态测试所需的标准振动信号。
振动控制系统由振动控制仪、功率放大器、振动台和反馈传感器构成，目的是使振动台按照预先设定的参考谱进行振动。
振动控制仪安装在工控机中，振动控制信号从工控机发出，经过功率放大器对控制信号进行放大，驱动振动台振动。
而振动台的振动情况由安装在台面中心的反馈传感器获取，经过电荷放大器传送至工控机中的振动控制仪，从而形成闭环控制使振动台能够按照设定参考谱进行振动。
在振动台的夹具台面上采用背靠背方式安装标准传感器与被校传感器，这样保证了它们感受的是相同的振动信号，通过采集两个传感器的输出并将其送入实验工作站，参与实验的人员就可以在远程计算机上进行振动传感器的校准、建模及性能分析了。
2 数据采集系统工作原理数据采集系统配有NI公司的数字化仪（PXI－5122），可以实现双通道信号的同步采样。
噪声振动测试系统技术方案-prosig
可以进一步扩展增加： ➢ 系统可以扩展至1000通道以上； ➢ 独立记录仪功能（Prolog）； ➢ 可以扩展增加CAN-BUS输入通道； ➢ 内置GPS，20Hz刷新频率，可以输出位移、速度、加速度等信息； ➢ 可以扩展增加动态应变输入、高精度转速（60M，用于扭振）、热电偶、
FFT、FRF、倍频程、瀑布图、时域、频域分析、滤波、统计、数
据管理、信号源输出等各种高级功能
DATS Noise Vibration and Harshness analysis software licence.
6
01-55-801 DATS NVH 分析专业软件，包括旋转机械、升降速、瀑布图等相 1
1
03-33-8020 power cable and carry bag.
1
5 槽主机箱，交直流供电，单机箱最多可以扩展到 40 通道，提供
USB2 连接线、稳压电源、电源适配器、点烟器供电线和便携包。
P8012 3 card chassis. Includes PC to P8000 USB2
communications cable, mains power supply,in vehicle
P8012和8020的最大采样频率为100KHz/通道 (24位采样)，或者是400kHz/ 通道 (16位采样)。信号的完整性可由优异的动态信号测试范围（105dB）和本 底噪声指标（-120dB）保证。多采样率支持功能使得系统可以同时测量低频振 动、动态应变和高频噪声。P8012和8020通过采用USB2.0接口与计算机相连， 可以达到480Mb/秒的数据实时传输速率。
主要特点： ● 数量：2 ● 最高采样频率： 100k Hz/通道（24位AD） 400k Hz/通道（16位AD)，软件 可设置 ● DC、AC、IEPE、电荷和动态应变桥 路输入 ● 智能传感器支持（TEDS） ● 转速信号输入通道采样频率：800k Hz ● 电压输入量程可调：±10mV to ±10V ● 105dB的动态范围
振动检测仪表与系统
光电传感器
被测量 光 光信号 电信号 可用信号
光源
测量头
光电元件
电子线路
图1-22 光电式传感器基本结构框图
模数转换(A/D转换)
（1）A/D转换过程：1)采样，2)量化， 3)编码。
2)量化
量化步长 R=A/D A=10V D=256
量化误差
3)编码
A RD R ai 2i
i n m
2)三角函数窗——应用三角函数，即正弦或余弦函数等 组合成复合函数，例如汉宁窗、海明窗等；
3)指数窗——采用指数时间函数，例如高斯窗等．
（2） 常用的窗函数
(a) 矩形窗
u
优点是主瓣比较集中；
缺点是旁瓣较高，并有负旁瓣，导致变换中带进了高频 干扰和泄漏，甚至出现负谱现象
u
(b) 三角窗
三角窗与矩形窗比较，主瓣宽约等于矩形窗 的两倍，但旁瓣小，而且无负旁瓣
Z Z ( , , , )
线圈与金属的距离 金属体的电阻率、 导磁率、 线圈的激磁电流角频率。
测量电路：
（a) 阻抗分压式调幅电路；
(b) 调频电路
使用优点：接构简单，使用方便，不受油污、介质影响。 应 用：涡流式位移、力、振动测量，NDT，测厚,材质判别。
序号 测量参数
数据图表显示
知识库
故障诊断
图4-3 状态监测、分析及故障诊断系统
振动监测仪表
振动测量仪 频谱分析仪 汽轮机安全监视仪表（TSI）
振动测量仪
模拟式振动表
交流输出 振动信号 直流输出
图抗变化
衰减
放大
普通滤波
检波
图4-4 测振表的原理框图
数字测振表
数字测振表的原理框图与模拟仪表基本相同， 其差别在于将采集的电压进行模数转换后使用数 字电路对信号进行处理。 目前，数字测振表一般都具有以下功能 1) 可以储存多组测点的数； 2) 能与微机进行通讯； 3) 能够进行趋势分析。 一般振动测量的值有：1）通频幅值，2）基 波频率的幅值与相位，即1X幅值，3）跟踪测量 基波或某高次谐波的幅值（通常时2X幅值）与相 位。
振动测试及其信号处理
振动测试及其信号处理伏晓煜倪青吴靖宇王伟摘要：随着试验条件和技术的不断完善，越来越多的领域需要进行振动测试，尤其是土木工程领域。
本文首先介绍了振动测试的基本内容和测试系统的组成，其次对振动测试中的激励方式进行了简单的概括，最后总结了信号数据的处理一般方法，包括数据的预处理方法、时域处理方法和频域处理方法。
关键词：振动测试测试系统信号处理Vibration Test and Signal processingFu Xiaoyu Ni Qing Wu Jingyu Wang WeiAbstract: Vibration test has been applied in more and more fields, especially in civil engineering, as experiment methods and technology elevated. This paper introduced the contents of vibration test and consists of test system firstly, and generalized the exciting mode subsequently. General methods of vibration signal processing were summarized in the end, including preprocessing, time-domain processing and frequency-domain processing methods.Key words: vibration test; test system; signal processing0 引言研究结构的动态变形和内力是个十分复杂的问题，它不仅与动力荷载的性质、数量、大小、作用方式、变化规律以及结构本身的动力特性有关，还与结构的组成形式、材料性质以及细部构造等密切相关。
简支梁振动系统动态特性综合测试方法
目录一、设计题目 (1)二、设计任务 (1)三、所需器材 (1)四、动态特性测量 (1)1.振动系统固有频率的测量 (1)2.测量并验证位移、速度、加速度之间的关系 (3)3.系统强迫振动固有频率和阻尼的测量 (6)4.系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量 (6)5.主动隔振的测量 (9)6.被动隔振的测量 (13)7.复式动力吸振器吸振实验 (18)五、心得体会 (21)六、参考文献 (21)一、设计题目简支梁振动系统动态特性综合测试方法。
二、设计任务1.振动系统固有频率的测量。
2.测量并验证位移、速度、加速度之间的关系。
3.系统强迫振动固有频率和阻尼的测量。
4.系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量。
5.主动隔振的测量。
6.被动隔振的测量。
7.复式动力吸振器吸振实验。
三、所需器材振动实验台、激振器、加速度传感器、速度传感器、位移传感器、力传感器、扫描信号源、动态分析仪、力锤、质量块、可调速电机、空气阻尼器、复式吸振器。
四、动态特性测量1.振动系统固有频率的测量（1）实验装置框图：见（图1-1）（2）实验原理：对于振动系统测定其固有频率，常用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。
在激振功率输出不变的情况下，由低到高调节激振器的激振频率，通过振动曲线，我们可以观察到在某一频率下，任一振动量（位移、速度、加速度）幅值迅速增加，这就是机械振动系统的某阶固有频率。
（图1-1实验装置图）（3）实验方法：①安装仪器把接触式激振器安装在支架上，调节激振器高度，让接触头对简支梁产生一定的预压力，使激振杆上的红线与激振器端面平齐为宜，把激振器的信号输入端用连接线接到DH1301扫频信号源的输出接口上。
把加速度传感器粘贴在简支梁上，输出信号接到数采分析仪的振动测试通道。
②开机打开仪器电源，进入DAS2003数采分析软件，设置采样率，连续采集，输入传感器灵敏度、设置量程范围，在打开的窗口内选择接入信号的测量通道。
单自由度振动系统固有频率及阻尼的测定-实验报告
1
DC 输出:0~30V,2A
PAB 32~2A KIKUSUI（日本）
7
微型计算机
1
内部有 A/D、D/A 插卡
通用型
-3-
五．实验步骤
1. 打开微型计算机，运行进入“单自由度系统”程序。 2. 单击“设备虚拟连接”功能图标，进入设备连接状态，参照图六对显示试验设备进行联
线。连线完毕后，单击“连接完毕”，如连接正确，则显示“连接正确”，即可往下进 行，否则重新连接，直至连接正确。 3. 接通阻尼器励磁及功率放大器电源，调励磁电流为某一定值（分别为������ = 0.6A, 0.8A, 1.0A） 4. 测定自由衰减振动： 单击“自由衰减记录”功能图标，进入如图七显示界面。单击 (Start)键，开始测试。由 一电脉冲沿水平方向突然激励振动台，微机屏幕上显示自由衰减曲线。用鼠标调节光标 的位置，读出有关的数据。改变周期数 i 的数值，即可直接显示相应的周期和频率。 5. 测定幅频特性和相频特性： 单击“简谐激励振动”功能图标，按图八所示，单击“信号输入显示框中的频率，将弹、 出一个对话框，可以直接输入激励频率。也可单击频率的单步步进键进行激励调节。单 击 (Start)键，开始测试，开始强迫振动幅频特性和相频特性测量，其中2Hz~15Hz内大致 相隔1Hz设一个测点；15Hz~30Hz 内每隔5Hz设一个测点。 在显示检测框显示力信号和相应信号波形，以便观察信号的质量。幅值比显示振动位移
注：由于实验时间所限，加之读数难度较大，在������������ 附近没有加密测量相频点。这是实验中的失误。
-5-
七．实验数据处理
1. 根据自由衰减振动记录的有关数据，分析计算系统的固有圆频率������������及阻尼比ζ。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
振动测试系统
1.主要功能
DASP V10振动测试系统包括信号采集和实时分析软硬件。
DASP V10 是一套运行在Windows95/98/Me/NT/2000/Xp平台上的多通道信号采集和实时分析软件，通过和东方所的不同硬件配合使用，即可构成一个可进行多种动静态试验的试验室。
DASP V10 软件既具有多类型视窗的多模块功能高度集成特性，具有操作便捷的特点。
基于东方所在各种工程应用领域的长期经验，DASP-V10对各种功能模块重新进行整合，成为一套功能更加全面、操作更加便捷、界面更加美观、性能继续保持领先的动静态信号测试分析系统。
DASP V10 软件的每一个模块中均包含了非常多的功能，各种功能可交错使用，在测试和分析的功能和性能上突破了以往信号分析仪的种种限制，与INV系列采集仪配合形成的系统的各项指标均可达到或超过国家高级仪器的标准。
DASP V10 软件的所有测试分析结果都可以多种方式输出，包括图形的复制、存盘、打印，数据导出为TXT、CSV、Excel电子表格和Access数据库格式，并可轻松输出图文并茂的Word格式或者Html格式的分析报告。
基于DASP V10 的平台上，还可以运行专业模态和动力学分析系统、虚拟仪器库、信号发生器以及针对声学、旋转机械、路桥土木、计量检定等行业的多种软件系统，满足各方面各层次的测试和分析需求。
3.隶属
（1）实验室：水机测控实验室（B01-205/207）
（2）负责人：魏德华
一、ANSYS/CFD流体分析软件
1.主要功能
FLUENT、CFX是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，国际市场占有率达70%。
凡跟流体、热传递及化学反应等有关的领域均可使用。
它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛应用，包括管路、渠道、流体机械、燃烧、环境分析、油气消散/聚积、喷射控制、多相流等方面的流动计算分析。
2.主要设备
3.隶属
（1）实验室：水机测控实验室（B01-205/207）
（2）负责人：石祥钟
二、水轮机测控系统
1.主要功能
水轮机测控系统是以美国NI虚拟仪器为核心的一套测控系统，NI的软硬件具有多种应用功能，从简单的数据记录到高性能的自动化测试、工业控制以及高级嵌入式控制与监测，提供了模块化和易于使用的解决方案。
1. 数据采集，通过传感器测量电气或物理信号。
2. 模块化仪器，同步多个高性能的I / O和转换硬件，自定制自动化测试系统。
3. 嵌入式监测与控制硬件，原型开发并将高级监测和控制应用部署至坚固和可重配置硬件。
4. 工业通信，与过程仪器、PLC和传感器进行通信。
5. 仪器控制，通过硬件总线或软件编程语言，连接并控制您的仪器。
LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。
虚拟仪器编程环境LabWindows/CVI Measurement Studio,LabWindows/CVI 是NI公司推出的交互式C语言开发平台。
它的集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大大增强了语言的功能。
它是一种32位的面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发工具，可在多操作系统下运行。
是以ANIS C为核心的交互式虚拟仪器开发环境，将功能强大的C语言与测控技术有机结合。
LavWindows/CVI主要应用在各种测试、控制、故障分析及信息处理软件的开发中，与NI公司开发的另一个虚拟仪器开发工具LabVIEW相比，其更适合中、大型复杂测试软件的开发。
基于LavWindows/CVI设计的虚拟仪器在无损检测、电力仪表系统、温控系统、流程控制系统、故障诊断和医疗等领域中发挥着重要作用。
2.主要仪器
3.隶属
（1）实验室：水机测控实验室（B01-205/207）
（2）负责人：魏德华
三、视频监视系统
1.主要功能
远、近程视频采集、传输、监控等。
3.隶属
（1）实验室：水机测控实验室（B01-205/207）
（2）负责人：魏德华
四、安捷伦DSOX4104A示波器
1.主要功能
观测并记录放电时间在3ns以上、上升时间为2ns以上的放电信号。
2.主要设备
设备名称：数字荧光示波器
型号规格：DSOX4104A
生产厂商：美国安捷伦
设备价值：10万
签订合同日期：2013.12
预计到货日期：2014.12
主要技术指标：带宽：1G；采样率5Ga/s ; 存储深度：4M。
3.隶属
（1）实验室：电站水处理实验室（暂用B01-106/108）
（2）负责人：高旭东
五、智能水利仪器开发系统
1.主要功能
（1）基本工具与材料：包括实验室基本制作用手动、简单电动的工具，焊接用的烙
铁，常用的电阻电容，三极管，二极管，运算放大器，CMOS电路，TTL电路，满足一般实验用的常备耗材。
（2）测量仪器仪表：包括示波器，信号发生器，万用表，调压器，用来做实验测量，训练学生动手能力。
其中一些虚拟的示波器、逻辑分析仪，既节约了设备成本，又代表了虚拟仪器发展方向的方向，让学生了解当前动态，寻找研究切入点。
（3）各种学习板、开发板套件：有基本的51系列单片机学习套件，也有比较先进的学习套件，例如，有DSP套件用于研究高速数字处理和傅立叶变换，有当今最先进的电子逻辑和智能控制构成方式的FPGA学习套件，也有AMR、触摸屏等先进的嵌入式系统开发学习套件，共不同层次学习开发之用。
（4）实训与制作：注重全面、综合与动手，有综合型传感器实验台KYCSY2001B可以较为
全面地做传感器实验，共计58种实验，用于水动、智能水利、非电量测量课程；也有机器人和机械手实验制作，可以用于课堂教学，也可以用于各种竞技、竞赛、模型制作；其中的微型机床，一方面用来培养学生实际的操控动手能力，另一方面可以实际为老师、学生的实验、竞赛做实际的零件加工用。
2.主要设备
3.隶属
（1）实验室：智能水利实验室（B01-202/204）（2）负责人：李临生。