振动测量

实验三 振动测量
一、 实验目的
1、掌握测试装置动态特性的系统组成及测量方法；
2、掌握常用的两种传感器的工作原理、使用以及其配套仪器的使用；
3、掌握用总幅值法测定简支梁无阻尼固有频率fn和阻尼比的方法。
二、 实验仪器及设备
简支梁、二种传感器及其配套仪器（由学生自行选择）
三、 实验要求
本实验是一个设计性实验，给出一个简支梁系统，要求学生自行设计一个简单
的检测系统，用两种不同的传感器测量出简支梁的固有频率、振型、模态阻尼、
幅频特性和相频特性曲线。包括传感器的选取、安装、信号的分析与处理。
四、 实验原理
本实验用频率响应法对简支梁进行振动测量，即由信号发生器发出一个频率
可调的正弦信号，通过功率放大器、激振器对简支梁进行激振，并由学生自行选
用磁电式速度计、压电式加速度计、或者电感传感器及其对应的配套仪器对简支
梁的振动量进行动态测量，从而确定简支梁的固有频率、振型、模态阻尼、幅频
特性和相频特性曲线。
本实验的模型是一矩形截面简支梁（如图），它是一无限自由度系统。从理
论上说，它应有无限个固有频率和主振型，在一般情况下，梁的振动是无穷多个
主振型的迭加。如果给梁施加一个合适大小的激扰力，且该力的频率正好等于梁
的某阶固有频率，就会产生共振，对应于这一阶固有频率的确定的振动形态叫做
这一阶主振型，这时其它各阶振型的影响小得可以忽略不计。

由弹性体振动理论可知，计算简支梁固有频率理论解为：

五、 测量方框图（请在下图的拾振部分中画出你出设计的框图）

五、实验前的准备工作
（1） 上图已给出振动系统激振部分,请同学们在上图中画出振动系
统的拾部分即所选用的两种传感器及其配套设备的连线图。
（2） 指导老师检查合格后方可按图接线，接线前应将所有设备的电
源关闭。接好线后请指导老师检查后方可通电。
（一）XD1 信号发生器（或XD2信号发生器）的使用
（1） 将电源接入220V 电源，地线应接好，以免机壳带电。仪器应置
于电压输出级。
（2）开机前应将电位器旋钮旋到最小，以防电流过大。开机后待功率
放大器过载灯灭，再逐渐加大输出幅度。
（3） 若想得到足够的稳定度，衰减器应置于0dB，负载置于60dB；
电压表拨向内侧。开机逐渐加大电位器，使电压表指示于1V 时，
预热三十分钟后再使用。
（二） GF-10 功率放大器的使用
（1） 工作开关置于“恒流”档；
（2） 将增益调节旋钮“逆时针”旋到最小位置；（3） 接通信号源，打开电源开头，调整工作电流到100MA（满量程
1A）；
（4） 操作过程中，若发现削波灯亮时，应马上停止信号幅度再增加，
以免意外事故。
（三） 压电式加速度计的使用
因压电式加速度计的电缆弯曲，缠绕以及大幅度的幌动，可以使噪声电
压增大，因此要用胶布粘住电缆。
（四） DHF-6 电荷放大器的使用
1、 按所用压电式加速度计，将输入电荷灵敏度开关PC/g 置于所
需位置。
2、 按所用的压电式加速度计电荷灵敏度，将电荷灵敏度范围开关
拨到所需位置。
3、 输出电压灵敏度应尽量要高些，使输出电压不小于1V，若过
1V 时，过1V指示灯亮。
4、 输出电压灵敏度V/g，通过增益开关进行选择，以中间的七个
灯球作为指示标志。
5、 放大器前面板上采用两个不同插座，当采用某一插座时，另一
插座应拧上屏蔽螺帽。
6、 开电源后，预热十五分钟，方可使用。
（六）CD-2磁电式加速度计与JZ-1 激振器的使用
安装时，应将速度计（或激振器）的顶杆与振动体相接触，并使顶杆压至
红线标记处，其外壳应用夹头夹住，夹头应安装在与大地紧固的不振动的支架上。
五、实验步骤
1、打开各仪器的电源开关。
2、选择XD-1（XD-2）的工作频率，其方法为：下方六个按键开关
做频段的选择；上方三个旋钮是按十进制原则细调频率。
3、 根据计算出的简支梁的理论固有频率，调节信号发生器发出正弦信号的频率，使简支梁产生共振，找出简支梁的实际固有频率。并在实际固有频率的前后各测出几点的振幅、速度、加速度，做出相应的幅频特性、相频特性。将数据记录在实验报告书上；
4、指导老师检查测量数据；
5、关闭各电源
4、 记录
1. 简支梁b、h、l 各尺寸：b=5cm,h=0.8cm,l=60cm；
2. _______型速度计；
______型加速度计，电荷灵敏度________(PC/g)；
信号发生器的输出电压_______V；
功率放大器的输出电流_______mA；
3. 激振点与拾振点的位置（画图表示）；
4. 实验数据记录表中（见实验报告书）。