测试技术综合课程设计报告。
题目：简支梁振动系统动态特性综合测试。
设计人 学号
指导教师 学院
专业 班级
2024年2月25日——2024年3月15日。
目录。一、 设计题目2
二、 设计任务2
三、 所需器材2
四、 实验内容2
4.1简谐振动固有频率的测定2
4.1.1利用共振法测量固有频率2
4.1.2利用利萨如图测固有频率4
4.1.3系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量………8
4.2测量并验证位移、速度、加速度之间的关系 ……10
4.3被动隔振的测量12
4.4单式动力吸振器吸振实验17
五、 参考文献21
六、 心得体会21
七、 教师评语22
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、掌握仪器设备的使用方法及测试系统的安装和调试。
2、掌握多种测量简谐振动频率的方法。
3、掌握位移、速度、加速度的测定方法，并能确定它们之间的关系。
4、掌握谱分析方法及他们的应用条件，并能分析频谱图。
5、掌握吸振、隔振的方法，并能计算效率。
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、空气阻尼器、单式吸振器。
四、 实验内容。
4.1、简谐振动固有频率的测量。
对于简谐振动固有频率的测量我们在本设计中应用了三种方法，分别是利用振动传感器共振法来进行固有频率的测量，利萨如图的方法来测定固有频率，利用系统自由衰减振动测定固有频率。
4.1.1利用共振法测量固有频率。
1）实验装置图：
图4.1.1-1实验装置图）
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。
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。清零后开始采集数据。
测量。打开dh1301扫频信号源的电源开关，调节输出电压，注意不要过载，手动调节输出信号的频率，从0开始调节，当简支梁产生振动，且振动量最大时（共振），保持该频率一段时间，记录下此时信号源显示的频率，即为简支梁振动固有频率。继续增大频率可得到高阶振动频率。
4）所得图形及数据分析：
图4.1.1-2：幅频特性曲线）
由幅频特性曲线可得到的数据：
表4.1-1：实验所得数据。
由此可以得出该振动系统的一阶、二阶、三阶频频率。
4.1.2利用利萨如图测固有频率。
1）实验装置。
图4.1.2-1实验装置图）
2）实验原理。
利萨如图是把两个传感器测得的信号，一个作为x轴一个作为y轴进行合成得到的图形。互相垂直，不同频率的振动的合成，显示出复杂的图形，一般情况下，图形是不稳定的，当两个振动的频率成整数比时，它们就合成了较稳定的图形。
为简单起见，以两个振动方向互相垂直的简谐振动的合成进行讨论。设两个振动波形方程为：
x=a1 cos(ω1t + 1)；y=a2 cos(ω2t + 2)
其合成波形的方程式为：
1=2πf1 ，ω2=2πf2
当ω1 ≠ω2 、a2 = a1 、φ2 –φ1 =φ时。
例如：ω2 =2ω1和ω2 =3ω1 ，φ00 ，450 （3150），900（2700），1350（2250），1800时利萨如图形，如下图所示：
图4.1.2-2）
当ω1 与ω2 差任意倍、a1 ≠a2时，合成波形更为复杂。
3）实验方法。
1、安装激振器。
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。
2、将测试系统连接好。
将dh1301扫频信号源输出信号接到采集仪的1-1通道。将速度传感器布置在偏心激振电机附近，速度传感器测得的信号接到数采仪的1-2通道。
3、仪器设置。
打开仪器电源，进入控制分析软件，新建一个项目（项目名自定），设置采样频率1k、量程范围、工程单位和传感器灵敏度等参数，在曲线显示窗口内点击鼠标右键，选择信号，选择时间波形1-1和1-2，选择x-y记录仪显示方式。开始采集数据，数据同步采集显示在图形窗口内。
4、调节dh1301扫频信号源的输出频率，使屏幕上出现一直线或椭(正)圆，此时，激振信号源显示的频率即为简支梁系统强迫振动的频率fy。
5、再新建一个文件，将周期信号频率变为(i=2，3)，观察屏幕上的图形。
6、改变扫描信号源的频率，重复以上步骤。
4）实验数据记录与图形分析。
1）当调节扫描信号源输出频率f0=46.5hz时，得到下面图形：
图4.1.2-3频率为46.5hz时利萨如图）
此时得到的便是振动系统的固有频率。
2） 当调节扫描信号源输出f1=2f0=93.0hz时得到如下图形：
图4.1.2-4频率93.0hz时利萨如图)
3）当调节扫描信号源输出f2=3f0=139.5hz时得到如下图形：
图4.1.2-5）
表4.1-2
4.1.3系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量。
1）实验装置。
图4.1.3-1实验装置图)
2）实验方法：
将测试系统连接好将加速度传感器布置在集中质量附近，加速度传感器。
信号接到数采仪的振动测试通道。
仪器设置。打开仪器电源，进入控制分析软件，新建一个项目（文件名自定），设置采样频率、量程范围、工程单位和灵敏度等参数，在数据显示窗口内点击鼠标右键，选择信号，选择时间波形，开始采集数据，数据同步采集显示在图形窗口内。
测试和处理
用锤敲击质量块使其产生自由衰减振动。记录单自由度系统自由衰减振动波形，然后设定i，利用双光标读出i个波经历的时间△t，t1=△t/；读出相距i个周期的两振幅的双振幅2a ai+1之值，计算出阻尼比，固有频率。
3）实验所得图形如下：
图4.1.3-2：时间曲线图形）
表4.1.3-1：速度传感器时间波形曲线上峰值数据。
4）计算结果如下。
表4.1.3-2：数据处理与结果。
i=3 a1= 12.609 a4=6.358
周期t=0.021 则f=1/t=47.62hz
由公式=0.0363
得到阻尼比为0.0363
4.2、测量并验证位移、速度、加速度之间的关系。
1）实验装置。
图4.2-1实验装置图）
2）实验原理：
在振动测量中，有时往往不需要测量振动信号的时间历程曲线，而只需要测量振动信号的幅值。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、加速度传感器来测量。
设振动位移、速度、加速度分别为x、v、a，其幅值分别为x、v、a：
x = bsin (ωt式2-1）
v = bcos (ωt式2-2）
式2-3）式中：b一一位移振幅 ω—振动角频率 ψ—初相位。
x=ba=ω2b=(2πf)2b式(2-4)
振动信号的幅值可根据式(2-4)中位移、速度、加速度的关系，分别用位移传感器、速度传感器或加速度传感器来测量。也可利用动态分析仪中的微分、积分功能来测量。
3）实验方法：
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dh1301扫频信号源输出接口。
连接仪器和传感器。
把加速度传感器安装在简支梁的中部，输出信号接到数采分析仪的振动测试通道；把位移传感器安装在简支梁的中部，输出信号接到数采分析仪的振动测试通道；把速度传感器安装在简支梁的中部，输出信号接到数采分析仪的振动测试通道。
仪器参数设置。
打开数采仪器的电源开关，开机进入dhdas数采分析软件的主界面，设置采样频率、量程范围，输入加速度传感器、速度传感器和位移传感器的灵敏度。输入方式：压电传感器选ac，速度传感器选ac，位移传感器选sin_dc；打开三个窗口，分别显示三个通道的时间信号。
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