理論力學(xué)振動實(shí)驗(yàn)

大連理工大學(xué)理論力學(xué)振動實(shí)驗(yàn)手冊

海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

目錄

DHVTC振動測試與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹............................................3

安全注意事項(xiàng).....................................................................1

實(shí)驗(yàn)一、強(qiáng)迫振動幅值測定........................................................2

實(shí)驗(yàn)二、振動時域統(tǒng)計(jì)參數(shù)的測定..................................................5

實(shí)驗(yàn)三、振動系統(tǒng)固有頻率的測定..................................................8

實(shí)驗(yàn)四、單自由度系統(tǒng)衰減振動固有頻率及阻尼比測量..............................10

實(shí)驗(yàn)五、主動隔振實(shí)驗(yàn)............................................................14

實(shí)驗(yàn)六、被動隔振實(shí)驗(yàn)...........................................................17

實(shí)驗(yàn)七、動力吸振器吸振實(shí)驗(yàn).....................................................20

DHVTC振動測試與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹

DHVTC振動測試與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是根據(jù)高等院校學(xué)生實(shí)驗(yàn)要求研發(fā)的，該系統(tǒng)力

學(xué)模型合理，數(shù)據(jù)采集及分析功能高度集成，測試精度高，操作方便，特別適合高等院校力

學(xué)系、機(jī)械系、精密儀器系、土木系及其他相關(guān)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行多種振動測試實(shí)驗(yàn)、減振實(shí)驗(yàn)

和模態(tài)實(shí)驗(yàn)等多種實(shí)驗(yàn)。

系統(tǒng)組成：

實(shí)驗(yàn)臺架：底座、支座、簡支梁、懸臂梁等等

傳感器：DH187IEPE加速度傳感器（0.5Hz~lOKHz）；

激振系統(tǒng)：力錘（0~5000N）、偏心電機(jī)（可通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制激勵的頻率和幅值）

測試系統(tǒng)：動態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)（DH5857-2電荷適調(diào)器一通道，DH5923-1數(shù)采兩通道）、

DHDAS實(shí)時控制與基本分析軟件、DHMA實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析軟件。

安全注意事項(xiàng)

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)盡管在設(shè)計(jì)、加工和安裝時已充分考慮了安全方面的問題，但強(qiáng)

烈建議用戶使用時注意如下事項(xiàng)：

一、通電前仔細(xì)檢查各活動機(jī)械部分，如激振器、偏心電機(jī)等的連接緊固情

況，確保所有螺栓、卡扣等緊固無誤，避免激振或旋轉(zhuǎn)。

二、查看傳感器、信號源、激振器等連線正確無誤，確保各儀器正常工作。

三、檢查各儀器電源線是否插緊插好，各儀器是否可靠接地，以防觸電。

四、調(diào)壓器應(yīng)放置于桌面寬敞處，盡可能遠(yuǎn)離其它儀器，并且在使用時只有

經(jīng)檢查無誤后才能通電，通電前須仔細(xì)檢查電機(jī)偏心輪是否緊固、調(diào)壓器與電機(jī)

連線、接地是否可靠，使用完畢應(yīng)立即斷電。

五、激振器和偏心電機(jī)工作時，禁止手或是其它物品碰到激振器頂桿和電機(jī)

偏心輪，以免受傷或物品飛落。

六、所有儀器設(shè)備工作過程中發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即斷電，并請專業(yè)人員檢查維修,

或致電本公司。

實(shí)驗(yàn)一、強(qiáng)迫振動幅值測定

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解振動信號位移、速度、加速度之間的關(guān)系。

2.學(xué)會用壓電式加速度傳感器測量強(qiáng)迫振動的加速度幅值。

二、實(shí)驗(yàn)裝置框圖

實(shí)驗(yàn)裝置與儀器框圖見圖1-1?

三、實(shí)驗(yàn)原理

在振動測量中，有時往往不需要測量振動信號的時間歷程曲線，而只需要測量振動信號

的幅值。振動信號的幅值可根據(jù)位移、速度、加速度的關(guān)系，用位移傳感器或速度傳感器、

加速度傳感器來測量。本實(shí)驗(yàn)即使用壓電式加速度傳感器來測量。

設(shè)振動位移、速度、加速度分別為X、v、a,其幅值分別為X、V、A：

x=Bsin（31-力）

dx/八

V=——=<OBCOS（G）t-ip）

dt

d?x

a==-卬928sin（wf-〃）

式中：B一—位移振幅3---振動角頻率巾----初相位

2

X=B

V=wB=2nfB式（IT）

A=w2B=（2nf）2B

振動信號的幅值可根據(jù)式（4T）中位移、速度、加速度的關(guān)系，分別用位移傳感器、速

度傳感器或加速度傳感器來測量。也可利用動態(tài)分析儀中的微分、積分功能來測量。

四、實(shí)驗(yàn)方法

1、安裝偏心電機(jī)

1）偏心電動機(jī)和調(diào)壓器的使用方法：我們用改變電源電壓的辦法來調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,

使電動機(jī)轉(zhuǎn)速可在0^8000轉(zhuǎn)/分的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)速的改變使電機(jī)偏心質(zhì)量的離心慣性力的

大小和頻率發(fā)生改變，利用偏心質(zhì)量的離心慣性力，即可實(shí)現(xiàn)對試件的激振。

2）偏心激振電機(jī)的電源線接到調(diào)壓器的輸出端，調(diào)壓器電源線接到調(diào)壓器的輸入端（要

求電源使用三芯接地插座），一定要小心防止接錯，把調(diào)速電機(jī)通過安裝底板安裝在簡支梁

中部，電機(jī)轉(zhuǎn)速（強(qiáng)迫振動頻率）可用調(diào)壓器電壓調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)節(jié)，調(diào)好后在實(shí)驗(yàn)的過程中

不要再改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。

2、連接儀器和傳感器

把加速度傳感器安裝在簡支梁的中部，輸出信號接到數(shù)據(jù)采集分析儀的振動測試通道。

3、儀器參數(shù)設(shè)置

打開采集儀器的電源開關(guān)，開機(jī)進(jìn)入DHDAS數(shù)據(jù)采集分析軟件的主界面，在“設(shè)置”/

“模擬通道”設(shè)置采樣頻率、量程范圍，加速度傳感器、速度傳感器和位移傳感器的靈敏度。

注：采樣頻率一般設(shè)置為采集信號的10倍?20倍，保證采集的信號沒有幅值失真。量

程范圍一般設(shè)置為采集信號的L5倍，保證較高的信噪比。工程單位根據(jù)實(shí)際物理量設(shè)置，

傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。

輸入方式：壓電式ICP傳感器選ICP。

在“測量"/''圖形區(qū)設(shè)計(jì)”選擇“記錄儀”，選擇通道AI1T即顯示該通道的時域信號。

4、采集并顯示數(shù)據(jù)

在窗口中用“峰值搜索光標(biāo)”讀取當(dāng)前振動加速度的最大值。

5、計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較

按公式（1-1）計(jì)算位移、速度或加速度值。

6、調(diào)節(jié)輸出電壓以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，即改變強(qiáng)迫振動的頻率，重復(fù)以上步驟。

3

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

頻率f加速度A

2、根據(jù)加速度A,按公式(1-1)計(jì)算位移X、速度V。

4

實(shí)驗(yàn)二、振動時域統(tǒng)計(jì)參數(shù)的測定

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、學(xué)習(xí)時域各統(tǒng)計(jì)參數(shù)及其相互關(guān)系；

2、學(xué)會對振動波形幅域的測試和分析。

二、實(shí)驗(yàn)裝置框圖

三、實(shí)驗(yàn)原理

每一個振動量對時間坐標(biāo)做出的波形，可以得到峰值、峰峰值、有效值和平均值等量

值，它們之間存在一定的關(guān)系。振動量的描述常用峰值表示，但在研究比較復(fù)雜的波形時，

只用峰值描述振動的過程是不夠的，因?yàn)榉逯抵荒苊枋稣駝哟笮〉乃查g值，不包含產(chǎn)生振動

的時間過程。在考慮時間過程時進(jìn)一步描述，是平均絕對值和有效（均方根）值。這些參量

都與幅值密切相關(guān)。

峰值定義為：

X峰二Xm

即從波形的基線位置到波峰的距離，也可稱為振幅。峰峰值是正峰到負(fù)峰間的距離。

平均絕對值的定義為：

XI平均I=就風(fēng)冰

5

有效值定義為：X有效=x2(t)dt

平均絕對值的使用價值較小，而有效值因與振動的能量有直接關(guān)系，所以使用價值較大,

特別是對隨機(jī)振動的研究，使用價值更大。

各量之間的關(guān)系為：

一n1

y有效一南力平均「五”

X有效=平網(wǎng)=丁工峰

這些關(guān)系式更通用的形式為：

P=-有效

X|平均|

Ff稱為波形因子，

F二三

C

X有效

Fc稱為峰值因子，

Ff和Fc給出了所研究振動波形的指標(biāo)，對正弦振動，

Ff=i.id分貝，

Fc=1.414-3分貝。

關(guān)于波形峰值、有效值和平均絕對值之關(guān)系的分析，對位移、速度、加速度和各種訊號

波形都是適用的，但各種不同波形的Ff和Fc值是不一樣的，有時有很大的差別。例如正

弦波、三角波和方波，其Ff和Fc值分別列于表2-1。

表2-1

波形因子Ff峰值因子Fc

波形

正弦波1.111.414

三角波1.1551.732

6

方波1.0001.000

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1、安裝偏心電機(jī)

1）偏心電動機(jī)和調(diào)壓器的使用方法：我們用改變電源電壓的辦法來調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,

使電動機(jī)轉(zhuǎn)速可在0~8000轉(zhuǎn)/分的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)速的改變使電機(jī)偏心質(zhì)量的離心慣性力的

大小和頻率發(fā)生改變，利用偏心質(zhì)量的離心慣性力，即可實(shí)現(xiàn)對試件的激振。

2）安裝：偏心激振電機(jī)的電源線接到調(diào)壓器的輸出端，調(diào)壓器電源線接到調(diào)壓器的輸

入端（要求電源使用三芯接地插座），一定要小心防止接錯，把調(diào)速電機(jī)通過安裝底板安裝

在簡支梁中部，電機(jī)轉(zhuǎn)速（強(qiáng)迫振動頻率）可用調(diào)壓器電壓調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)輸出電壓

到110V左右，調(diào)好后在實(shí)驗(yàn)的過程中不要再改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。

2、將測試系統(tǒng)連接好

把加速度傳感器安裝在簡支梁的中部，輸出信號接到數(shù)據(jù)采集分析儀的振動測試通道。

3、儀器參數(shù)設(shè)置

打開數(shù)據(jù)采集分析儀的電源開關(guān)，進(jìn)入DHDAS數(shù)據(jù)采集分析軟件。在“設(shè)置”/“模擬

通道”設(shè)置采樣頻率為2kHz,“測量”/“統(tǒng)計(jì)光標(biāo)”里有7類時域統(tǒng)計(jì)信息，3類頻域統(tǒng)計(jì)

信息，合理選擇關(guān)心的統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目。

注：采樣頻率一般設(shè)置為采集信號的10倍?20倍，保證采集的信號沒有幅值失真。量

程范圍一般設(shè)置為采集信號的1.5倍，保證較高的信噪比。工程單位根據(jù)實(shí)際物理量設(shè)置，

傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。

電機(jī)轉(zhuǎn)速可用調(diào)壓器電壓調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)輸出電壓到U0V左右，使梁產(chǎn)生振動。

開始采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)前要清零。在窗口中，數(shù)據(jù)列表顯示了當(dāng)前數(shù)據(jù)的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)值。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

該實(shí)驗(yàn)主要是為了測定時域統(tǒng)計(jì)參數(shù)之間的關(guān)系，不考慮其實(shí)際的物理意義，對信號

波形來說作為電信號來處理，單位為（mv）

頻率f(Hz)最大值最小值峰峰值有效值波形因子峰值因子

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實(shí)驗(yàn)三、振動系統(tǒng)固有頻率的測定

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)自由衰減振動波形自譜分析法測試振動系統(tǒng)固有頻率的原理和方法。（自譜分析法）

二、實(shí)驗(yàn)裝置框圖

圖3T實(shí)驗(yàn)裝置框圖

三、實(shí)驗(yàn)原理

對于振動系統(tǒng)，經(jīng)常要測定其固有頻率，最常用的方法就是用簡諧力激振，引起系統(tǒng)共

振，從而找到系統(tǒng)的各階固有頻率。另一種方法是通過傳感器采得信號做自譜，可以得到系

統(tǒng)的固有頻率。本實(shí)驗(yàn)采用后面一種方法。

自譜分析法

當(dāng)系統(tǒng)做自由衰減振動時包括了各階頻率成分，時域波形反映了各階頻率下自由衰減波

形的線性疊加，通過對時域波形做FFT變換就可以得到其頻譜圖，從而我們可以從頻譜圖中

各峰值處得到系統(tǒng)的各階固有頻率。

四、實(shí)驗(yàn)方法

1、安裝儀器

把加速度傳感器安放在簡支梁上，輸出信號接到振動測試通道1T通道。

2^開機(jī)

打開儀器電源，進(jìn)入DHDAS數(shù)據(jù)采集分析軟件，在“設(shè)置”/“模擬通道”設(shè)置采樣頻

率，輸入傳感器靈敏度、設(shè)置量程范圍，在打開的記錄儀選擇接入信號的測量通道。清零后

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開始采集數(shù)據(jù)。

注：采樣頻率一般設(shè)置為采集信號的10倍?20倍，保證采集的信號沒有幅值失真。量

程范圍一般設(shè)置為采集信號的1.5倍，保證較高的信噪比。工程單位根據(jù)實(shí)際物理量設(shè)置，

傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。

3、測量

選擇''頻譜布局”/“FFT”選擇相應(yīng)通道AI1-1,用力錘擊簡支梁中部，就可看到時域

波形以及相應(yīng)的頻譜曲線，頻譜曲線的第一個峰就是系統(tǒng)的一階固有頻率。后面的幾個峰是

系統(tǒng)的高階頻率。移動傳感器或用力錘敲簡支梁的其他部位，再進(jìn)行測試，記錄下梁的各階

固有頻率。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

1、記錄各階頻率。

^率（Hz）

第一階頻率第二階頻率第三階頻率

測試方

自譜判別法

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實(shí)驗(yàn)四、單自由度系統(tǒng)衰減振動固有頻率及阻尼比測量

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、了解單自由度自由衰減振動的有關(guān)概念。

2、學(xué)會用分析儀記錄單自由度系統(tǒng)自由衰減振動的波形。

3、學(xué)會根據(jù)自由衰減振動波形確定系統(tǒng)的固有頻率f。和阻尼比

二、實(shí)驗(yàn)裝置框圖

圖8.1所示實(shí)驗(yàn)裝置框圖

圖4-1實(shí)驗(yàn)裝置框圖

三、實(shí)驗(yàn)原理

單自由度系統(tǒng)的力學(xué)模型如圖4-2所示。給系統(tǒng)（質(zhì)量M）一初始擾動，系統(tǒng)作自由衰減振

動，其運(yùn)動微分方程式為:

d?xdx

M—-+C—+Kr=O

dxdt

d~xdx2八

——+2〃----FCD~X—0

dt2dt

2

dx?dx八

---Fo2乙①---F692X=0

dt2dt

io

2

式中：co——系統(tǒng)固有圓頻率啰=K/M

n---阻尼系數(shù)2n=C/M

4——阻尼比彳=n/0

小阻尼(4<1)時，方程(9-1)的解為：

工=4?sin(//+⑼(4一2)

式中：A一振動振幅

。一初相位

g—衰減振動圓頻率，幼=d①之

設(shè)初始條件：t=0時，x=xo,絲dx二%，則

dt

A=、1+(%；嗎2

Vco-n

I~7F

x(}\w-n

tg(p=-/--------/

(%+%)(4-3)(44)

此波形有如下特點(diǎn):

1、振動周期T1,大于無阻尼自由振動周期T,即T〉To。

丁_2〃_2〃_2萬_T

'①1yJa>2-n2

固有頻率=-7i=r

(4-5)

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2、振幅按幾何級數(shù)衰減

AAjT

減幅系數(shù)z7=—=—=en%(4-6)

&A+i

AA

對數(shù)減幅系數(shù)3=ln77=ln-L=ln/Z=〃z(4-7)

4A*]

對數(shù)減幅系數(shù)也可以用相隔i個周期的兩個振幅之比來計(jì)算：

c1,44—41,A,2轉(zhuǎn)…

5=-InAA----=—In----=-/.(4-8)

A

iiA3A;+li4+iJl—景

從而可得：

n---；C=2n*M；-/■=1InH

T

\Jl—宇I(lǐng)mAi+l

/4^2z2+(ln^-)2

vA+i

四、實(shí)驗(yàn)方法

1、將測試系統(tǒng)連接好

將加速度傳感器布置在集中質(zhì)量（電機(jī)）附近，加速度傳感器信號接到數(shù)采儀的第一通

道（振動測試通道）。

2、儀器設(shè)置

打開儀器電源，進(jìn)入控制分析軟件，新建一個項(xiàng)目（文件名自定），在“設(shè)置”/“模擬

通道”設(shè)置采樣頻率、量程范圍、工程單位和靈敏度等參數(shù)，激活“記錄儀”窗口，選擇相

應(yīng)通道AHT,開始采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)同步采集顯示在圖形窗口內(nèi)。

注：采樣頻率一般設(shè)置為采集信號的10倍?20倍，保證采集的信號沒有幅值失真。量

程范圍一般設(shè)置為采集信號的L5倍，保證較高的信噪比。工程單位根據(jù)實(shí)際物理量設(shè)置，

傳感器靈敏度根據(jù)傳感器銘牌正確設(shè)置。

3、測試和處理

用錘敲擊質(zhì)量塊（電機(jī)）使其產(chǎn)生自由衰減振動。記錄單自由度系統(tǒng)自由衰減振動波形,

然后設(shè)定i,利用雙光標(biāo)讀出i個波經(jīng)歷的時間T尸讀出相距i個周期的兩振幅的

雙振幅2Ai、2Ai+i之值，按公式4-9計(jì)算出阻尼比再按公式4-5計(jì)算出固有頻率%。

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五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

1.繪出單自由度自由衰減振動波形圖。

2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按公式計(jì)算出固有頻率和阻尼比，計(jì)算結(jié)果填入下表。

表4.1

i時間t周期Ti2Ai2AHi阻尼比J固有頻率To

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實(shí)驗(yàn)五、主動隔振實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.1學(xué)習(xí)隔振的基本知識。

1.2學(xué)習(xí)隔振的基本原理。

1.3了解主動隔振效果的測量。

二、實(shí)驗(yàn)裝置框圖

圖18-1實(shí)驗(yàn)裝置框圖

三、實(shí)驗(yàn)原理

振動的干擾對人、建筑物以及儀表設(shè)備都會帶來直接的危害，因此振動的隔離涉及到很

多方面。隔振的作用有兩個方面：一、減少振源振動傳至周圍環(huán)境；二、減少環(huán)境振動對物

體或設(shè)備的影響。二者原理相似，性能也相似。原理就是在設(shè)備和底座之間安裝適當(dāng)?shù)母粽?/p>

器，組成隔振系統(tǒng)，以減少或隔離振動的傳遞。有兩類隔振，一是隔離機(jī)械設(shè)備通過支座傳

至地基的振動，以減少動力的傳遞，稱為主動隔振；另一種是防止地基的振動通過支座傳至

需保護(hù)的精密儀器或儀器儀表，以減少振動的傳遞，稱為被動隔振。

在一般隔振設(shè)計(jì)中，常常用振動傳遞比T和隔振效率n來評價隔振效果。主動隔振傳遞

比等于物體傳遞到底座的振動與物體的振動比，被動隔振傳遞比等于底座傳遞到物體的振動

與底座的振動之比，兩個方向的傳遞比相等。一般由物體傳遞到底座時常用力表示，由底座

傳遞到物體時則用位移、振動速度或振動加速度表示，這樣便于應(yīng)用。

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隔振效率："=（1—T）xl00%

T=1+》〃2

2222

傳動比T：~^（1-U）+DU

式中D為阻尼比，u=:激振頻率和共

振頻率的比。

只有傳遞比小于1才有隔振效果。因此TG

的區(qū)域稱為隔振區(qū)。

1、當(dāng)玲</<亞?為時，T>1。系統(tǒng)有放

大作用；圖18-2隔振系統(tǒng)圖

2、當(dāng)/=%時，系統(tǒng)發(fā)生共振，傳遞比極大；

3、當(dāng)&/o</<3/o時，作用有限

4、3/0</<6￡）時，隔振能力低（20—30dB）；

5、時，隔振能力中等（30—40dB）；

6、/>1%時，隔振能力強(qiáng)（>40dB）；

7、阻尼比D對T的影響。

1）雖然在//為（血的范圍內(nèi)，阻尼比的增大有效地降低共振時的位移振幅，但對

///〈垃的隔振區(qū)，卻反而使傳遞比增高，對隔振不利。

2）在，/人>亞時，阻尼比D在此范圍內(nèi)變化時，T值的差異不大。

因?yàn)橹鲃痈粽駛鬟f到底座的振動會被底座吸收，所以衡量主動隔振效果常用力的傳遞

比，本實(shí)驗(yàn)仍用振動加速度來計(jì)算，所以只是主觀判斷有無隔振效果即可，具體傳遞比和隔

振效果計(jì)算見被動隔振試驗(yàn)。

四'實(shí)驗(yàn)步驟

4.1儀器安裝

把空氣阻尼器和質(zhì)量塊組成的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)固定在底座中部，加速度傳感器放上面，接

入采集儀的數(shù)據(jù)采集通道，速度傳感器放在底座上，并接入采集儀的數(shù)據(jù)采集通道，將調(diào)速

15

電機(jī)安裝到隔振器上，電機(jī)連線接到調(diào)壓器上。

4.2開機(jī)進(jìn)入控制分析軟件，設(shè)置采樣頻率等參數(shù)，正確輸入傳感器靈敏度，設(shè)置雙通道

時間和頻譜示波，并將加速度通道信號積分處理，變?yōu)樗俣蕊@示。

4.3改變激振頻率(電機(jī)轉(zhuǎn)速)，分別測量20Hz、40Hz、60Hz時，兩傳感器的振動幅度。

4.4根據(jù)所測幅值計(jì)算傳動比和隔振效果

隔振傳動比：7=&

~A

隔振效率：〃=(1-7)x100%

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

1kg空氣阻尼器隔振器主動隔振測試結(jié)果，見表18-1。

表18-1

第一通道振幅第二通道振幅

頻率f傳動比T隔振效率

aA2

20

40

60

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實(shí)驗(yàn)六、被動隔振實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.1建立被動隔振的概念。

1.2掌握被動隔振的基本方法。

1.3學(xué)會測量、計(jì)算被動隔振系數(shù)和隔振效率。

二、實(shí)驗(yàn)裝置框圖

本實(shí)驗(yàn)用在電動式激振器激勵下振動的簡支梁模擬地基，用速度傳感器的質(zhì)量m模擬被

隔振的儀器設(shè)備，實(shí)驗(yàn)裝置與測試儀器框圖如圖19-1所示?

圖19T實(shí)驗(yàn)裝置框圖

三'實(shí)驗(yàn)原理

防止地基的振動通過支座傳至需保護(hù)的精密儀器或儀器儀表，以減少運(yùn)動的傳遞，稱為

被動隔振。被動隔振傳遞比等于底座傳遞到物體的振動與底座的振動之比，由底座傳遞到物

體時則用位移、振動速度或振動加速度表示.

隔振效率："=(1一小100%

\+D2u2

T=

(1-w2)2+D%2

傳動比T：

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f

式中D為阻尼比，u=為激振頻率和共振頻率的比。

被動隔振的隔振原理和隔振效果與主動隔振相似。具體原理見主動隔振實(shí)驗(yàn)。

四'實(shí)驗(yàn)步驟

4.1隔振器安裝

把小的空氣阻尼器和質(zhì)量塊組成的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)用偏心電機(jī)底板和螺絲固定在梁中部，

具體操作為：將被動隔振器放在梁上，將偏心電機(jī)底板放在梁下，通過螺絲將偏心電機(jī)上的

固定孔與被動隔振底板上的孔固定住，速度傳感器放上面，壓電加速度傳感器放在梁的下面。

4.2安裝激振器

將激振器固定在實(shí)驗(yàn)臺基座上，并在簡支梁上安裝力傳感器，通過螺桿將激振器與力傳

感器相連，并用螺母固緊，用專用連接線連接激振器和DH1301掃頻信號源功率輸出接口。

4.3連接儀器和傳感器

把加速度傳感器輸出信號接到數(shù)據(jù)采集分析儀的測試通道1-2；

把速度傳感器輸出信號接到數(shù)據(jù)采集分析儀的測試通道13。

4.4儀器參數(shù)設(shè)置

打開采集儀器的電源開關(guān)，開機(jī)進(jìn)入DHDAS數(shù)據(jù)采集分析軟件的主界面，設(shè)置采樣頻率

500Hz、分析點(diǎn)數(shù)128,量程范圍，輸入加速度傳感器、速度傳感器的靈敏度。

4.5打開三個窗口，分別顯示二個通道的時間波形信號、二通道頻譜信號和頻響函數(shù)，并

且加速度信號要經(jīng)積分運(yùn)算變換為速度信號。

4.6采集并顯示數(shù)據(jù)

調(diào)節(jié)掃頻信號源的輸出頻率，使隔振器產(chǎn)生共振。在各窗口中分別讀取當(dāng)前振動的最大

值、頻率值/。、振幅以及第一通道的峰值4和第二通道的峰值42。

4.7改變激振頻率，分別測量為</（后/）、f=f0、血九<f、3/o</<6/o、

6/o</<IO/。、/>lO/o、時，上下傳感器的振動幅度。

4.8根據(jù)所測幅值計(jì)算傳動比和隔振效果

隔振傳動7=2比：

隔振效率：〃=（1一丁卜100%

4.9調(diào)節(jié)掃頻信號源，設(shè)定起始頻率1,結(jié)束頻率200,掃頻速度1。設(shè)置DHDAS軟件平均

方式為峰值保持，啟動掃頻信號源，同時開始采集，直到掃頻結(jié)束，可得到頻響函數(shù)曲線如

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圖所示，將所得圖形與圖19-2相比較，并由圖確定隔振器固有頻率。

圖19-2

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

空氣阻尼器隔振器被動隔振測試結(jié)果見表19-1。

表19-1

第一通道振幅第二通道振幅

頻率范圍頻率f傳動比T隔振效率

A4

fo=to

fo<f<6于0

回0</<3/o

6/o<f<Wo

f>io/。

19

實(shí)驗(yàn)七、動力吸振器吸振實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.1了解動力吸振器的結(jié)構(gòu)，掌握其安裝、調(diào)整方法。

1.2調(diào)整動力吸振器的固有頻率，比較吸振效果，驗(yàn)證動力吸振器的理論。

1.3吸振器的特點(diǎn)及適用場合。

二、實(shí)驗(yàn)裝置框圖

圖20-1實(shí)驗(yàn)裝置框圖

三、實(shí)驗(yàn)原理

吸振就是在振動主系統(tǒng)上附加特殊的子系統(tǒng)，以轉(zhuǎn)移或消耗主系統(tǒng)的振動能量，從而抑

制主系統(tǒng)的振動。動力減振是將主系統(tǒng)的振動能量轉(zhuǎn)移到附加的減振器系統(tǒng)上，而實(shí)現(xiàn)減少

主系統(tǒng)振動的目的。

如圖所示一單自由度系統(tǒng)，其中叫為質(zhì)量，匕為其剛度。其激勵力頻率為0,垂直方

向的振動位移為王此系統(tǒng)的固有頻率為q肛。當(dāng)激勵力的頻率”接近系統(tǒng)的

固有頻率”時，產(chǎn)生強(qiáng)烈共振。為了減少振動，可采用消除振源的辦法，或改變系統(tǒng)的

町和匕，從而調(diào)整其固有頻率，避開激勵力的頻率①。如果實(shí)際條件限制，可采用附加減

振裝置的方法。在原系統(tǒng)上另外加一個質(zhì)量為加2,剛度為七的“彈簧-質(zhì)量”系統(tǒng)，與原

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系統(tǒng)構(gòu)成一個兩自由度系統(tǒng)，通過選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)團(tuán)2和％2,可使S的振幅降為零。該兩

自由度系統(tǒng)的運(yùn)動方程為：

町元](。+(21+左2卜2(1)-氏2X2(/)=片sin由

團(tuán)2無2(/)+%2*2。)一人Q)=0

方程的穩(wěn)態(tài)解為

%1(r)=X]sin69/

x2(r)=X2sin69/

式中

X

&+k?-a)~m、—G2AWJ—

X________