机械振动基础实验指导书.docx

机械振动根底实验实验指导书湖南工程学院机械工程学院2010.3振动教学实验系统组成及根本测试仪器的使用实验一用“双踪示波比拟法”测量简谐振动的频率二、三、四、五、实验目的实验仪器及安装示意图实验原理实验方法及步骤实验结果与分析实验二简谐振动的振幅的测量二、三、四、五、实验目的实验仪器及安装示意图实验原理实验方法及步骤实验结果与分析实验三机械振动系统固有频率测量二、三、四、五、实验目的实验仪器及安装示意图实验原理实验方法及步骤实验结果与分析实验四单自由度系统有阻尼受迫振动二、实验仪器及安装示意图三、实验原理211111111«11314««11414««11516«11616119202020四、实验方法及步骤22五、实验结果与分析22振动教学实验系统组成及根本测试仪器的使用INV1601型振动教学实验系统是一套集成化的振动测试实验系统，主要由三局部组成:1、INVI60IT型振动教学实验台（以下简称INVl60IT实验台）2、INVI601B型振动教学实验仪（以下简称INVI601B实验仪）及各种传感器3、INVI601型DASP振动教学实验软件（以下简称INVl601型DASP软件）INVI601型振动教学实验系统方框图如下所示：1. INV1601T型振动教学实验台该振动教学实验台主要由弹性体系统、激振系统、隔振系统、阻尼和动力吸振器组成。弹性体系统包括简支梁、悬臂梁、等强度梁、圆板以及用于组成单自由度、二自由度和多自由度系统模型的质量块和钢丝。激振系统包括偏心电机激振、接触式激振器、非接触式激振器。隔振系统采用空气阻尼器进行隔振。阻尼采用的是油阻尼器。动力吸振采用的是可拆卸式复式吸振器，同时可以减小四个共振频率。以下对实验台的一些主要部件作详细说明。1）偏心电动机和调压器单相交流串激整流式电动机带动偏心质量圆盘转动，偏心质量的离心惯性力产生振动。电动机采用50HZ单相电源供电，其转速随负载或电源电压的变化而变化。通过调压器改变电压的方法来调节电动机的转速，使电动机转速可在04000转/分的范围内调节。产生不同频率的激振力。2） JZ-I型电磁式激振器使用这种激振器时，是将它放置在相对于被测试物体静止的台面上，并将顶杆顶在被测试物体的激振处，顶杆端部与被测试物体之间要有一定的预压力，使顶杆处于限幅器中间。激振前顶杆应处于振动的平衡位置。这样激振器的可动局部和固定局部才不发生相应的碰撞。与电磁式激振器配套使用的仪器有信号发生器、功率放大器和直流稳压电源。（磁场采用永久磁铁产生时，激振器不需要直流电源。）信号发生器是产生一定形式、一定频率范围和一定大小振动信号的设备，并向多功能形式开展，即同一信号发生器可产生多种振动信号，如正弦、脉冲、随机和瞬态随机等多种激振信号。功率放大器是将信号发生器输出的电压信号进行放大，给激振器提供与电压信号成正比的电流，以使电磁式激振器产生符合要求的激振力。电磁式激振器的优点是能获得较宽频带的激振力，即产生激振力的频率范围较宽。而可动局部质量较小，从而对被测物体的附加质量和附加刚度较小，使用也方便。因此，应用比拟广泛，但这种激振器的缺点是不能产生太大的激振力。技术指标：激振动频率范围：IOHz-100OHz最大激振力：200g最大行程：±1.5mm使用方法：将激振器安装支架固定在实验台基座上，把激振器安装在支架上，并保证激振器顶杆对简支梁有一定的预压力（不要露出激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和INVI601B型振动教学实验仪的功放输出接口。3） INV型磁电式非接触式激振器对于轻型结构、刚度很弱（如薄板）的试件，以能激起试件振动为前提，采用非接触式激振器激振为好。非接触式激振器主要由磁铁和绕在铁心上的线圈组成。线圈有两个，一个叫励磁线圈，它通以直流电流，产生恒定的偏置磁场；另一个为驱动线圈，它由外部信号源供应鼓励信号，当驱动线圈通以交变电流时，磁铁对试件就产生交变的吸力，从而激起试件的振动。 技术指标：激振力频率范围：IOHz-100OHz最大激振力：100g 使用方法：将激振器安装在磁力表座上，根据被激振件的刚度调节激振器与被激振件的间隙。在做实验时，还要根据被激振件的各阶固有频率随时调节激振器与被激振件的间隙。激振器连线接到INV1601B型振动教学实验放大仪的功放输出接口。2.INV1601B型振动教学实验仪性能及各种传感器INV1601B型振动教学实验仪由双通道多功能振动测试仪、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、磁电式速度传感器和电涡流传感器，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05VAC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0.11000Hz范围内连续调节；在自动档时，可从10到IoOOHZ自动变换，扫频时间可由电位器控制，3s240s连续可调，激振频率可由液晶显示器显示。功率放大器可直接与JZ-I型激振器或JZFJ非接触式激振器连接，对物体进行激振，其输出幅度可连续调节。2.1 使用说明2.1.1 “设置选择及参数选择”旋钮的意义及使用：该旋钮是一个复用钮，既能旋转也可推压。当左右旋转时，上方的5个指示灯依次点亮。分别进入力道''、"2道”、“显示”、“方式”、“扫频”等5个设置状态。使用推压功能时，那么分别进入力道“、"2道”、“显示”、“方式”、“扫频”5个设置状态的下一级子菜单。力道，“2道，灯亮：表示参数选择进入对1通道或2通道的设置状态。此时，通过推压该旋钮可以选择加速度计，速度计或位移计测量。其中，选择加速度计及速度计测量时，通过内部的微积分电路又可分别选择测量加速度，速度或位移。推压该旋钮时，对应档的灯会点亮。"显示''灯亮：推压该旋钮时，“Hz”、“mA”、“s”，灯循回点亮，分别表示显示窗内显示的为信号源（即功放）的频率，功放的负载电流或自动扫频时的扫频周期（秒），扫描周期可在3240秒范围内连续可调。“方式”灯亮：推压该旋钮时，可选择方式框内“恒压”、“恒流”两方式。实际上，通过“功率幅度调节''电位器，可随时调节输出功率的大小。“恒压”、"恒流''方式的意义是：当“功率幅度调节''电位器不动时，用手动或自动方式改变频率，使功率负载上的电流或电压保持恒定。当功放工作在恒压状态时，采用电压负反应。这样，在振动信号的频率发生变化时，功率负载上的电压是恒定的。在恒流状态时，采用电流负反应。当频率变化时，通过功率负载上的电流是恒定的。这一点很有意义。因为激振器上输出力的大小，是和流经激振器内线圈中的电流大小成正比的。也就是说，当频率变化时，只要驱动激振器的电流恒定，那么，激振力也恒定。根据f=ma,当质量m不变时，只要激振力f保持恒定，那么，加速度也保持恒定。这样，就可实现恒加速度扫频。“扫频”灯亮：推压该旋钮时，可选择扫频框内“手动''、“自动”两种方式。2.1.2 “频率周期及步进”旋钮的意义及使用：该旋钮也是一个复用钮，既能旋转也可推压。旋转该钮时，可以改变手动扫频时的频率或自动扫频时的扫频周期。注意：这时，只有在“设置选择及参数选择''旋钮设置在“显示”状态时才可以在面板表头上看到变化的频率或周期值。推压该钮时，步进值会依次从个位变化到十位，再到百位。选中的数码管会不断闪动。步进值在哪位闪动，频率或周期的变化从哪位开始。注意：该钮还有一个锁定功能。当持续按压该钮3秒钟，机内的蜂鸣器发出连续两声嘀嘀声，表示锁定功能有效。这时，“设置选择及参数选择''及"频率周期及步进''两旋钮被锁定。再持续按压该钮3秒钟，机内的蜂鸣器发出连续两声嘀嘀声，表示解锁成功。2.2.3“功率幅度调节”旋钮调整输出功率的大小注意：1 .每次使用完毕，一定要将该旋钮拧到最小。下次使用时再慢慢拧大。否那么，开机瞬间的巨大冲击，可能会损坏仪器或激振器。2 .该机的负载是专用的JZ-I型激振器，负载的动圈电阻约10C。3 .功率输出的两根线均是对地浮动的，不能将任意哪根线对地短路。2.2模拟输出电压转换成振开工程单位的方法两个测量通道是相同的。可分别接入加速度传感器，速度传感器及涡流传感器。测量通道输出的是模拟电压信号，当需要获取振动的工程单位时，需要输入相应的传感器的灵敏度。当使用加速度传感器时，需要输入加速度计的电荷灵敏度，单位是：pcm-s当使用速度传感器时，需要输入速度计的电压灵敏度，单位是：VmmsL当使用涡流传感器时，需要输入涡流传感器的电压灵敏度，单位是：mVm0传感器灵敏度为Ki（如果是电荷型传感器，其灵敏度单位为PC/U,表示每个工程单位Vrl输出多少PC的电荷，对于压电式力传感器，而且参数表中工程单位设为牛顿N,那么此处22为PC/N；如是加速度，而且参数表中工程单位设为ms,那么此处为PC/m/s；如果是速度传感器，其灵敏度一般表示为mV/cm/s；位移传感器灵敏度一般表示为mVm）。2.3涡流传感器的连接方法涡流传感器由探头及前置器组成，前置器有三个接线端子：一24V、地及信号输出端。该三个端子要分别连至仪器的三芯航空插座上。航空插头的三芯定义是：1脚：-24V（红）2脚：信号输入（兰）3脚：地（屏蔽层）3、INV306U信号采集仪和INV1601型DASP软件INV306U系列信号采集仪为USB接口的便携式采集仪，适用于笔记本计算机、台式机、工控机等具有USB口的计算机。1NV306U采集仪安装在1NV1601B型振动教学实验仪内，使系统结构更紧凑，体积更小，重量轻，便于携带。3.1 INVI601型系统硬件安装连接通过系统配套数据连接线将计算机的USB口和INV1601B型振动教学实验仪后面板上的信号采集仪输出接口进行连接，配套DASP软件系统即可组成一套高性能的振动测试系统。安装示意如图2：3.2 INV1601型DASP软件系统3.2.1 软件简介INV1601型振动与控制教学实验系统（以下简称INVI601型）是用于振动力学和模态实验的教学实验软件系统，可运行在WindoWS9598MeNT2000Xp平台上，进行多通道信号采集和实时分析。INVI601型DASP软件主要包括DASP单通道、DASP双通道、DASP多通道和DASP模态教学四个根本局部，以及可以选择的扩展模块和工程测试模块。INV1601型DASP软件可以实现信号的实时分析，即可以连续不间断地进行信号的采样，并同时进行频谱分析和结果显示，实现了采样、分析和显示示波的同步进行。在非实时采样下，一次采样点数从1024到32K可调，对应频谱分析的谱线数最大为16384条。低频采样时，采用滑动连续采样方式，不仅实现信号的大容量连续不间断采样，而且防止低频采样造成的长时间屏幕停滞现象。频谱分析有四种频谱形式可选，并有7种窗函数可选；频谱结果可以选择线性平均或者指数平均方式，也可选择不平均。利用频率计技术对FFT频谱结果进行快速实时校正，频率精度可达万分之一。DASP单通道软件可进行示波、采集、时域分析和频谱分析，自由切换波形图和频谱图，改变显示比例，设定谱峰数实时显示谱峰值及各种分析结果；可随时改变采样频率、工程单位、标定值、数据点数、程控倍数、分析方式、加窗函数、频谱类型和坐标形式，具有图形和数据的打印、存盘、复制及全自动报告输出功能，全新的界面令人耳目一新。所有功能操作方便快捷。DASP双通道软件在单通道的根底上还可进行时域、自谱、互谱、传函、奈奎斯特图、自相关、互相关、利萨如图分析等。互功率谱分析和传递函数分析包含多种结果显示方式:幅频曲线、相频曲线、相干谱、实频曲线、虚频曲线、自功率谱、奈奎斯特图、相干互谱（相干传函）等，可以随意选择同时显示一种或几种谱线。DASP多通道软件可以进行多路信号的时域分析和频谱分析，并进行时域数值统计和频谱峰值的自动收取和读数，多踪利萨如图分析可以同时显示多个利萨如图，各利萨如图可以随意设计。INV1601型DASP软件的扩展功能一直在不断地增加，目前己经具有倒谱分析和小波（包）分析。3.2.2 软件运行翻开计算机开关，进入WindoWS系统，翻开光驱，放入软件安装光盘，安装INVI601型DASP软件（INVI601型软件的安装和使用参见使用手册），软件序列号见光盘盒反面。软件安装成功后在桌面上可以看到一个图标如图7所示，把软件加密狗安装在USB口上。鼠标双击图标即可运行程序，弹出图3所示的主界面，根据每个实验的要求选择相应的功能模块进行实验，按照实验步骤操作。可在系统设置中设置界面的一些参数，在采样参数中设置采样频率、采样点数、程控倍数、标定值和工程单位等设置好后按按钮。采样参数设置界面见图8,系统设置界面见图9对于当前界面下已采集的数据可用“保存”和“调入”按钮来保存和翻开采集的数据。用以下按钮：给出报告I数据文本I图形肛里图形存盘I图形复制J对当前界面下采到的图形数据进行输出报告、数据文本保存、图形打印、图形存盘和图形复制等。INV1601型系统软件的具体操作说明详见说明书。4、振动测试考前须知在工程实际振动测试中，应根据测试目确实定测试用的仪器、方法和手段，研究测点的布置和仪器的安装方法，对可能发生的问题和测试中的考前须知，事先应周密考虑，到达进行有意义的测试。对于建立测试方案，确定使用的测量系统和安排操作程序，步骤如下：1 .估计需要测量的振动类型和振级，判别是周期性振动，随机振动还是冲击型或瞬变型振动。2 .仔细确定安装测振传感器的位置，选定能代表被测对象特征的安装位置，并考虑是否会产生传感器附加质量荷载的影响。3 .根据研究需要，确定测量参数和记录分析方式。4 .考虑环境条件，如电磁场、温度、湿度和声场等各种因素，选择适宜的振动换能器的类型和传感器种类。5 .选择仪器的可测频率范围，注意频率的上限和下限。对传感器，放大器和记录装置的频率特性和相位特性进行认真地考虑和选择。6 .考虑需测振级和仪器的动态范围，即：可测量程的上限和下限，了解仪器的最低可测振动量级。注意在可测频率范围内的量程是常数还是变数，（因为有的仪器量程随频率增加而增大，有的仪器量程随频率增加而减小）。注意防止使仪器在测试过程中过载和饱和。7 .标定和检验，包括传感器，放大器和记录装置全套测试系统的特性标定，定出标定值。8 .画出测量系统的工作方框图，以及仪器连接草图，标出所用仪器的型号和序号，以便于测试系统的安装和查校。9 .在选定了振级，频率范围，解决了绝缘及接地回路等问题后，要确定测振传感器最合理的安装方法，以及安装固定件的结构及估计可能出现的寄生振动。10 .在被测构件上做好测试前的准备，把测振仪器配套连线，传感器安装固定，并记下各个仪器控制旋钮的位置。11 .对测试环境条件做详细记录，以便供数据处理时参考，并可以查对一些偶然因素。12 .在测试过程中应经常检查测振系统的“背景噪声”（即“基底噪声”）。把测振传感器装在一个非振动体上，并测量这个装置的“视在”振级，在数据分析处理时，可去掉这局部误差因素。在实际振动测量中，为了获得适当的精度，“视在”振动最少应小于所测振动的l3o也就是说测量系统的基底噪声至少应低于所测振级10分贝。实验一用“双踪示波比拟法”测量简谐振动的频率一、实验目的了解激振器、加速度传感器、电荷放大器的工作原理，掌握上述设备的使用方法，掌握“双踪示波比拟法”测量简谐振动频率的方法，学习用DASP软件的频率计功能测试简谐振动的频率。二.实验仪器及安装示意图实验仪器：INVI601B型振动教学实验仪、INVI60IT型振动教学实验台、速度传感器、调速电机及调压器。软件：INVI601型DASP双通道软件。三.实验原理双踪示波比拟法是采用双踪示波，同时看两个信号波形，其中一通道是频率的参考信号，另一通道是待测信号，通过对波形进行比拟来确定简谐振动信号的频率。双通道并行同步示波或采样信号，采用相同的采样频率尺，所以，时间分辨率Af=L相同，不同频率的正弦信号反映到波形上就是一个周期内的采样点数N不同，信号的频率为用光标读取频率%为参考信号的一个周期内的点数N”再读取待测信号的一个周期内的点数那么被测信号的频率为：，风=八一根据所测频率可以计算当前电机的转速：列=60/（转/分钟）四.实验步骤一）、用双踪示波比拟法测试简谐振动的频率1 .开机进入INVl601型DASP软件的主界面，选择“双通道”。进入双通道示波状态进行波形示波。2 .安装偏心激振电机，偏心激振电机的电源线接到调压器的输出端，电源线接到调压器的输入端（黄绿线为地线），一定要小心防止接错，要注意调压器的输入和输出端，防止接反。把调速电机安装在简支梁中部，对简支梁产生一个频率未知的激振力，电机转速（强迫振动频率）可用调压器来改变，把调压器放在“60”档左右，具体调节以信号方便观察为准，注意调压器电压不可调的过高，以免烧坏电机。调好后在实验的过程中不要再改变电机转速。3 .将INVl601B实验仪的内部信号源输出接到采集仪的第一通道（速度）。将速度传感器布置在激振电机附近，速度传感器测得的信号接到INV1601B实验仪的第二通道速度传感器输入口上。4 .INV1601B实验仪功能选择设置旋钮置第二通道速度输入“速度”档。5 .软件中“纵坐标尺度调整''选择"自动''档，以便飙坐标尺度调整两通道光标移动观察波形；“两通道光标移动”选择“自动”，可口ff以分别对两路波形进行相关操作。固定自动同步自由6 .采样频率可以使用“虚拟仪器库呐的“自动SF装置”设置。7 .调节INVI601B实验仪信号源频率，振动稳回自动泵玉频率设直相El定后，按鼠标左键，停下来读数，把光标移慢逵自会J频率si-Tg“IR"r设置OOOO10100IkIOk100k到第一通道一个波峰处，读取最大值所对应的点号NC值，记作M',向右移到相邻的峰值处读取相应的点号NC值，记作M”，第一通道正弦信号的一个周期内的点数M=M”一M'（移动过程中可使用“移动光标”悬浮窗中的图标,曲来选取波峰点）。8 .把光标移到第二通道一个波峰处，参考幅值在右窗口中读取最大值所对应的点号N值，记作苗'，向右移到相邻的峰值处读取相应的点号N值，记作N2”，第二通道正弦信号的一个周期内的点数M=N2”一。9 .改变参考信号频率，重复以上步骤，再做两次并记录实验数据。10 .按公式计算简谐振动的频率笈。11 .改变电机转速重复以上实验步骤。二）、用DASP软件的频率计测量简谐振动频率1 .仪器安装和设置不变。2 .在波形示波状态，加矩形窗，翻开“虚拟仪器库”中的“高精度频率计”，直接读取信号的主频。5.实验结果和分析一）、用双踪示波比拟法测试简谐振动的频率二）、用DASP软件的频率计测量简谐振动频率实验二简谐振动振幅的测量一、实验目的了解振动位移、速度、加速度之间的关系。掌握简谐振动振幅最简单直观的测量方法。二、实验仪器及安装示意图实验仪器：INVl601B型振动教学实验仪、INVl60IT型振动教学实验台、加速度传感器、接触式激振器。软件：INVI601型DASP软件。图1简谐振动幅值测量连接图三.实验原理由简谐振动方程：f（t）=Asin（yr-）简谐振动信号根本参数包括：频率、幅值、和初始相位，幅值的测试主要有三个物理量，位移、速度和加速度，可采取相应的传感器来测量，也可通过积分和微分来测量，它们之间的关系如下：根据简谐振动方程，设振动位移、速度、加速度分别为小入a,其幅值分别为X、V、A：所以位移、速度和加速度幅值大小的关系是：V=XfA=V,A=2X.振动信号的幅值可根据位移、速度、加速度的关系，用位移传感器或速度传感器、加速度传感器进行测量，还可采用具有微积分功能的放大器进行测量。在进行振动测量时，传感器通过换能器把加速度、速度、位移信号转换成电信号，经过放大器放大，然后通过AD卡进行模数转换成数字信号，采集到的数字信号为电压变化量,通过软件在计算机上显示出来，这时读取的数值为电压值，通过标定值进行换算，就可计算出振动量的大小。DASP软件“参数设置”中的标定值设置通过示波调整好仪器的状态（如传感器档位、是否积分以及程控放大倍数等）后，要在DASP参数设置表中输入各通道的工程单位和标定值。工程单位随传感器类型而定，或加速度单位，或速度单位，或位移单位等等。四、实验方法及步骤1、安装仪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露出激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和INVl601B型实验仪的功放输出接口（实验仪上的功率幅度调节按钮应调到最小）。把带磁座的加速度传感器放在简支梁的中部（安放带磁座的传感器时，应注意不可使传感器承受过大冲击，以免传感器损坏），输出信号接到INVI601B型实验仪的加速度传感器输入端，功能档位拔到“加速度计”档的a加速度。2、翻开INVI601B型实验仪的电源开关，开机进入INVI601型DASP软件的主界面，选择单通道按钮。进入单通道示波状态进行波形示波。3、在采样参数设置菜单下输入标定值K和工程单位板”,设置采样频率为4000Hz,程控倍数1倍。4、调节INVI601B型实验仪频率旋钮到40HZ左右，使梁产生共振。5、在虚拟仪器库中选择高精度幅值计，可以得到单峰值、有效值、频率等信息。改变档位期（mw/s）、dQzw）进行测试记录。五、实验数据整理与分析1、实验数据2、根据实测加速度，按公式计算出位移和速度。3、将测量得到的位移和速度读数与按公式计算出的位移和速度相比拟，假设误差较大,找出其原因。实验三机械振动系统固有频率的测量一、实验目的以简支梁为例，了解和掌握机械振动系统幅频特性曲线的测量方法以及如何由幅频特性曲线得到系统的固有频率，了解常用简单振动测试仪器的使用方法。二、实验仪器及安装示意图实验仪器：INVI601B型振动教学实验仪、INVI60IT型振动教学实验台、加速度传感器、接触式激振器。软件：INVI601型DASP软件。图1仪器连接图三、实验原理对于振动系统，经常要测定其固有频率，最常用的方法就是用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。由简谐力作用下的强迫振动系统，其运动方程为方程式的解由Xl+与这二局部组成：式中%=康1-。2G、常数由初始条件决定x2=A1Sint+A2cost尼强迫振动其中，24-7、ijs(<y+4广灯为代表阻尼自由振动基，X2代表阻尼强迫振动项。自由振动项周期TD=TTD强迫振动项周期t=-由于阻尼的存在，自由振动基随时间不断地衰减消失。最后，只剩下后两项，也就是通常讲的定常强动，只剩下强迫振动局部，即通过变换可写成式中设频率比=Df代入上式那么振幅滞后相位角=actgJ。"I-M因为gd=及/加/m=*=%为弹簧受干扰力峰值作用引起的静位移，所以振幅A可写成其中称为动力放大系数=/1（l-z2）2+42D2动力放大系数A是强迫振动时的动力系数即动幅值与静幅值之比。这个数值对拾振器和单自由度体系的振动的研究都是很重要的。当二1,即强迫振动频率和系统固有频率相等时，动力系数迅速增加，引起系统共振，由式可知，共振时振幅和相位都有明显的变化，通过对这两个参数进行测量，我们可以判别系统是否到达共振动点，从而确定出系统的各阶振动频率。四、实验方法及步骤1、安装仪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（不要露出激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和INVI601B型实验仪的功放输出接口（实验仪上的功率幅度调节按钮应调到最小）。把带磁座的加速度传感器安放在简支梁上，输出信号接到INV1601B型实验仪的加速度传感器输入端，功能档位拔至小'加速度''档的a加速度。2、开机进入INV1601型DASP软件的主界面，选择单通道按钮。进入单通道示波状态进行波形示波。3、测量翻开INV1601B型实验仪的电源开关，调大功放输出按钮，注意不要过载，从O开始调节频率按钮，当简支梁产生振动，振动最大时，记录当前频率。继续增大频率可得到高阶振动频率。4、将频率按钮由低向高逐步调节，观察简支梁的振动情况，假设振动过大那么减小功率放大器的输出功率。5、保持功率放大器的输出功率恒定，将频率按钮重新由低向高逐步调节，采集各频率值和信号幅值对应的电压数据。五、实验数据整理与分析1、绘出加速度幅频特性曲线。2、根据加速度幅频特性曲线，找出系统的固有频率。3、估算阻尼比。实验四单自由度系统有阻尼受迫振动一、实验目的了解和掌握单自由度系统在简谐激振力作用下受迫振动的一般规律及现象，掌握其固有频率与阻尼的测试方法。二、实验仪器及安装示意图实验仪器：INVI601B型振动教学实验仪、INVI60IT型振动教学实验台、速度传感器、接触式激振器、配重块。软件：INVI601型DASP软件。三、实验原理简谐力作用下的阻尼振动系统，其运动方程为：方程式的解由Xl+X2这二局部组成:式中COd=Oyjl-D2ChC2常数由初始条件决定其中g（2-;）1一（加一一）2+45%；a=居z*2八q（刃一。；）+4£/；7川代表阻尼自由振动项，X2代表阻尼强迫振动项。有阻尼的强迫振动，当经过一定时间后，只剩下强迫振动局部，有阻尼强迫振动的振幅特性:动力放大系数当干扰力确定后，由力产生的静态位移就可随之决定，而强迫振动的动态位移与频率比和阻尼比。有关，这种关系即表现为幅频特性。动态振幅A和静态位移知之比值人称为动力系数，它由频率比和阻尼比。所决定。把心由D的关系作成曲线，称为频率响应曲线。根据幅频特性曲线：在时，共振处的动力放大系数BZ=+=O，峰值两边，6=第处的频率力、及称为半功率点，力与力之间的频率范围称为系统的半功率带宽。当。很小时解得:1-代入动力放大系数计算公式1 + 2D ,即：疗-力2 ss 4Zy02fl.20 二 12 2Z)2四、实验方法及步骤1、仪器安装参考仪器安装示意图安装好仪器。质量块可到2.5kg,上下都可以放，由于速度传感器不能倒置，只能把质量块放在梁的下面，传感器安装在简支梁的中部。2、开机进入INVI601型DASP软件的主界面，选择单通道按钮。进入单通道示波状态进行波形和频谱同时示波。3、把INV1601B型实验仪的频率按钮用手动搜索一下梁当前的共振频率。然后把频率调到零，逐渐增大频率到50Hz。每增加一次（约2-5Hz,在共振峰附近尽量增加测试点数）。4、在表格中记录频率值和幅值。五、实验数据与分析1、实验数据2、用表中的实验数据绘制出单自由度系统强迫振动的幅频特性曲线。3、根据所绘制的幅频特性曲线，找出系统的共振频率。4、估算阻尼比。