1、机械振动基础实验指导书（2010 版）中南大学机电工程学院作者：廖平、易念恩实验一 简谐振动振幅与频率测量一、实验目的1、了解激振器、加速度传感器、电荷放大器的工作原理；2、熟悉并掌握激振器、加速度传感器、电荷放大器的使用方法；3、了解机械振动与振动控制实验装置的组成以及安装、调试方法；4、熟悉并掌握振动测试系统的组成；5、配套激振仪器与测振仪器的操作和使用方法。6、根据测得的电压值求被测物体的加速度。二、实验仪器及原理1、机械振动综台实验装置(安装双简支梁) 1 套2、激振器及功率放大器 1 套3、加速度传感器 1 只4、电荷放大器 1 台5、信号发生器 l 台6、电脑 l 台7、测试软件
2、l 套双简支梁的简谐振动振幅与频率测量实验原理如图 1 所示：图 1 简谐振动振幅与频率测量原理图三、实验方法及步骤1、打开所有仪器电源，将 TS1212B 信号发生器（开关在后面左边）的幅值旋钮调至最小， TS5863 功率放大器设置为 100mv/UNIT。设置信号发生器为“手动”模式，调节“手动扫频”至固定频率(3060Hz 任意自选) ，调节幅值旋钮使其输出电压为2V（左边起每过一个点代表加 1V） 。2、打开桌面程序“测试技术教学实验软件最新版” ，点击菜单“高速采集”“中断信号发生器 功率放大器电脑电荷放大器激振器加速度传感器 双简支梁采集”3、从对话框中点击按钮“选择采集卡型号”
3、 “select” ，扫描通道设置为 0.4、点击按钮“采集” ，记录软件界面右边的频率与增幅。5、根据公式 V 采 /100mv 计算出加速度（TS5863 功率放大器设置为 100mv/UNIT 时适用）。6、重复步骤 4、5 五次，制成下面表格后计算平均值。四、实验数据整理与分析1、本测试方法能否测量非简谐振动的频率？2、表格形式次数 1 2 3 4 5 平均值V 采加速度 m/s2五、考核与报告（要求附原理图）实验进行分组，每组人数 4 人，每个实验时间为 0.5 小时，采用指导教师演示与学生独立操作相结合的形式完成本实验。要求：1、每个学生在实验后经实验室指导教师确认后，方可离开实验
4、室；2、每个学生都要采用统一格式，独立填写详细的实验报告；3、指导教师对每个实验报告评分。实验二 机械振动系统固有频率测量一、实验目的1、以双简支梁为例，了解和掌握机械振动系统幅频特性曲线的测量方法。2、观察共振产生的过程和条件；3、测量单自由度系统强迫振动并绘制幅频特性曲线；4、根据幅频特性曲线确定系统的固有频率和阻尼比。二、实验仪器及原理同实验一三、实验方法及步骤1、打开所有仪器电源，将 TS1212B 信号发生器（开关在后面左边）的幅值旋钮调至最小， TS5863 功率放大器设置为 100mv/UNIT。设置信号发生器为“手动”模式，调节“手动扫频”至固定频率(3060Hz 任意自选)
5、，调节幅值旋钮使其输出电压为2V（左边起每过一个点代表加 1V） 。2、打开桌面程序“测试技术教学实验软件最新版” ，点击菜单“高速采集”“中断采集”3、从对话框中点击按钮“选择采集卡型号” “select” ，扫描通道设置为 0.4、点击按钮“采集” ，记录软件界面右边的频率与增幅。5、根据公式 V 采/100mv 计算出加速度（TS5863 功率放大器设置为 100mv/UNIT 时适用）。6、保持功率放大器的输出功率恒定，将信号发生器的频率增加 1 Hz（原来是 16Hz 则调整为 17Hz；原来是 17Hz 则调整为 18Hz；以此类推） ，重复步骤 4、5、6，直到信号发生器的频率2
6、8 Hz 则停止实验。四、实验数据整理与分析1、将数据（见下表）交给实验室指导教师确认 16 Hz 17 Hz 18 Hz 27Hz 28 HzX * * * * *2、拟合出加速度幅频特性曲线（见右图） ；3、根据加速度幅频特性曲线，找出系统的固有频率；4、估算阻尼比。五、考核与报告（要求附幅频特性曲线图与计算公式）同实验一固有频率实验三 机械振动系统频响函数测试一 实验目的1、以双简支梁为例，了解和掌握机械振动系统频响函数的测试方法，了解常用简单振动测试仪器的使用方法。观察共振产生的过程和条件；2、绘制频响函数曲线。3、根据频响函数曲线求得系统 0150Hz 的全部固有频率。二、实验仪器及
7、原理同实验一三 实验方法与步骤1. 将 TS1212B 信号发生器（开关在后面左边）和 TS5863 功率放大器的幅值旋钮调至最小，打开所有仪器电源，设置信号发生器为 “自动” 模式，调节幅值旋钮使其输出电压为2V（左边起每过一个点代表加 1V） 。2. 打开桌面程序“测试技术教学实验软件最新版” ，点击菜单 “多通道采集” 并点击按钮“采集” ，等待采集完成后点击按钮“是” ，数据将保存到“C：测试技术实验教学data.txt”文件中。 （软件采集并记录的是激振器的激励电压信号（黄色波形）及加速度传感器的响应信号（红色波形） ）3. 打开桌面程序 MATLAB，并打开“C：测试技术实验教学H
8、fx”文件（程序源代码见后页，要求附在实验报告中） ，按 F5 执行该文件。4. 将结果曲线另存为（EXPORT AS 命令）JPG 图片（形式如右图） 。5. 根据频响函数曲线求得系统 0150Hz 的全部固有频率。四 实验数据整理及分析1. 给出振动系统频响函数计算与测试的原理；2. 画出系统的频响函数曲线；3. 根据频率函数曲线，找出系统的固有频率成分。五、考核与报告（要求附频响函数 2 个曲线图、放大因子公式固有频率 1固有频率 2与 Hfx 程序源代码）clc; clear; close allpathname=data.txt; % 给定试验数据文件名fid = fopen(pat
9、hname,r); % 打开文件，作文输入数据之用。fre = fgetl(fid); % 读入第一行，作为文字串。fre = str2double(fre); % 将文字串转换为双精度的实数。ch,COUNT = fscanf(fid,%f,%fn,2,inf); % 读入 2 行，不定列数的矩阵fclose(fid);ch = ch; % 矩阵转置，变为 2 列矩阵。 m,n=size(ch);% 下面求频响函数 Hxf(w)NFFT = 2048/4;NOver = round(NFFT*0.35);Pff,F1 = psd(ch(:,2),NFFT,fre,hanning(NFFT),
10、NOver);Pfx,F2 = csd(ch(:,2),ch(:,1),NFFT,fre,hanning(NFFT),NOver);% 频响函数 HxfHxf = Pfx ./ Pff;% Plot the absolute H(w)plot(F1,abs(Hxf);title(Frequency Response Function);xlabel(Frequency (Hz);ylabel(H(w);grid on% Plot the real part of the H(w)figuresubplot(211);plot(F1,real(Hxf);title(FRF Real part);xlabel(Frequency (Hz);ylabel(Real(H(w);grid on% Plot the image part of the H(w)subplot(212);plot(F1,imag(Hxf);title(FRF Image part);xlabel(Frequency (Hz);ylabel(Imag(H(w);grid on
