實(shí)驗(yàn)一+機(jī)械振動基本參數(shù)測量

實(shí)驗(yàn)一機(jī)械振動基本參數(shù)測量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握位移、速度和加速度傳感器工作原理及其配套儀器的使用方法。2、掌握電動式激振器的工作原理、使用方法和特點(diǎn)。3、熟悉簡諧振動各基本參數(shù)的測量及其相互關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用位移傳感器測量振動位移。2、用壓電加速度傳感器測量振動加速度。3、用電動式速度傳感器測量振動速度。三、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖實(shí)驗(yàn)設(shè)備及接線如圖所示四、實(shí)驗(yàn)原理在振動測量中，振動信號的位移、速度、加速度幅值可用位移傳感器、速度傳感器或加速度傳感器來進(jìn)行測量。設(shè)振動位移、速度、加速度分別為、V、a，其幅值分別為B、V、A，當(dāng)x-Bsin（￡y/-?）時(shí)，有v-x=sin（仞，一W+］）a~x—a）2Bsin（^—（p+7r）式中：CO—振動角頻率，—初相角，則位移、速度、加速度的幅值關(guān)系為V=a）BA=g）2B由上式可知，振動信號的位移、速度、加速度的幅值之間有確定的關(guān)系，根據(jù)這種關(guān)系，只要用位移、速度或加速度傳感器測出其中一種物理量的幅值，在測

出振動頻率后，就可計(jì)算出其它兩個(gè)物理量的幅值，或者利用測試儀或動態(tài)信號分析儀中的微分、積分功能來進(jìn)行測量。簡諧振動位移幅值的測量有多種方法，如測幅尺、讀數(shù)顯微鏡、CCD激光位移傳感器、電渦流位移傳感器、加速度和速度傳感器等。下面介紹測幅尺和讀數(shù)顯微鏡的測量原理。1、測幅尺。是在一小塊白色金屬片上，畫上帶有刻度的三角形制成。使用時(shí)，將三角形按直角短邊平行于振動方向粘帖在振動物體上，當(dāng)振動頻率較快時(shí)，標(biāo)尺上的三角形因視覺暫留效果看起來形成上下兩個(gè)灰色三角形，其重疊部分是一個(gè)白色三角形。振動幅值與測幅尺尺寸之間的關(guān)系為其中b為振動信號的幅值和分別為測幅尺的長直角邊和短直角邊的長度，為兩個(gè)直角三角形的交點(diǎn)到頂點(diǎn)的距離。測幅尺的使用有一定局限性，它不能用于頻率小于10Hz、振動幅值小于0.1mm的振動信號測量，且由于測幅尺尺寸的限制，最大測量位移為三角形短直角邊長度的二分之一。b2、讀數(shù)顯微鏡。有內(nèi)讀數(shù)和外讀數(shù)兩種，外讀數(shù)最小可測位移為0.01mm，內(nèi)讀數(shù)最小可測位移為0.05mm。測量時(shí)，首先在振動物體上貼一反光線或細(xì)砂紙，并用燈照亮，當(dāng)結(jié)構(gòu)靜止時(shí)，調(diào)整顯微鏡位置，以清晰的看到許多亮點(diǎn)，當(dāng)結(jié)構(gòu)振動時(shí)，由于視覺的暫留效果，這些亮點(diǎn)就成為許多直線。直線的長度與被測位移的幅值關(guān)系為其中A為振動信號的幅值，為讀數(shù)顯微鏡讀取直線的長度，k為讀數(shù)顯微鏡的放大倍數(shù)。五、測量過程1、安裝激振器：把激振器安裝在支架上，將激振器和支架固定在實(shí)驗(yàn)臺基座上，并保證激振器頂桿對簡支梁有一定的預(yù)壓力（不要超過激振桿上的紅線標(biāo)識），用專用連接線連接激振器和掃頻信號源輸出接口。2、連接儀器和傳感器用磁鐵把壓電式加速度傳感器和慣性式速度傳感器分別安裝在簡支梁上（注意：速度傳感器不能倒置），用磁性表支架將非接觸式電渦流位移傳感器固定，傳感器頭與梁表面保留一定間隙。加速度傳感器和位移傳感器的輸出分別通過電荷放大器和變換器與采集器連接，而速度傳感器的輸出直接接到采集器輸入端。3、儀器參數(shù)設(shè)置在檢查測試系統(tǒng)連接無誤的情況下，打開采集器電源開關(guān)，并雙擊計(jì)算機(jī)顯示器上的采集器控制軟件，進(jìn)入數(shù)采分析軟件主界面，設(shè)置采樣頻率、量程范圍，選擇加速度傳感器、速度傳感器和位移傳感器測量的工程單位并輸入它們的靈敏度；輸入方式：壓電和速度傳感器選AC，位移傳感器選SIN_DC；打開三個(gè)窗口，分別顯示位移、速度和加速度的時(shí)域信號波形。4、采集并顯示數(shù)據(jù)對測量信號進(jìn)行平衡、清零后，調(diào)節(jié)掃頻信號源的輸出信號幅值到300mv,輸出頻率到給定值，當(dāng)梁產(chǎn)生振動時(shí)，測量振動的位移、速度、加速度波形，讀取它們的最大值。5、將加速度傳感器分別與位移傳感器和速度傳感器裝到同一點(diǎn)上（裝在梁的下方），測量同一點(diǎn)的位移、加速度和速度、加速度幅值。6、計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見數(shù)據(jù)記錄表）2、由測量的位移幅值和振動頻率，計(jì)算加速度幅值，并與測量的加速度值進(jìn)行比較。3、由測量的加速度幅值和振動頻率，計(jì)算位移幅值，并與測量的位移值進(jìn)行比較。4、由測量的速度幅值和振動頻率，計(jì)算加速度值。并與測量的加速度值進(jìn)行比較。5、由測量的加速度幅值和振動頻率，計(jì)算速度幅值，并與測量的速度值進(jìn)行比較。5、位移、速度、加速度幅值的實(shí)測值與計(jì)算值有無差別？若有差別原因是什么？數(shù)據(jù)記錄表1（位移、速度、加速度傳感器在不同位置）

數(shù)據(jù)記錄表2（位移、加速度在同一點(diǎn)）頻率f位移（測量值）由位移計(jì)算的加速度值加速度（測量值）數(shù)據(jù)記錄表3（位移、加速度在同一點(diǎn)）頻率f位移（測量值）由加速度計(jì)算的位移值加