实验二 简支梁固有频率测试实验
1、 知识要点：
机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。机械振动在大多数情况下是有害的，振动往往会降低机器性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。机械振动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。另一方面，振动也被利用来完成有益的工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。这时必须正确选择振动参数，充分发挥振动机械的性能。
振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数，称为振动三要素。幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平均值等不同的
方法
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示。不同的频率成分反映系统内不同的振源，通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，从而寻找振源，采取相应的措施。振动信号的相位信息十分重要，如利用相位关系确定共振点、测量振型、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。对于复杂振动的波形分析，各谐波的相位关系是不可缺少的。
简谐振动是单一频率的振动形式，各种周期运动都可以用不同频率的简谐运动的组合来表示。简谐振动的运动规律可用位移函数y(t)描述：
1-1
式中：A为位移的幅值，mm；φ为初始相位角，r；ω为—振动角频率，1/s, ω＝2π/T＝2πf；其中 T为振动周期，s；f为振动频率，Hz。
对应于该简谐振动的速度v和加速度a分别为：
1-2
1-3
比较式1-1至1-3可见，速度的最大值比位移的最大值超前90°，加速度的最大值要比位移最大值超前180°。在位移、速度和加速度三个参量中，测出其中之一即可利用积分或微分求出另两个参量。
在振动测量时，应合理选择测量参数，如振动位移是研究强度和变形的重要依据；振动加速度与作用力或载荷成正比，是研究动力强度和疲劳的重要依据；振动速度决定了噪声的高低，人对机械振动的敏感程度在很大频率范围内是由速度决定的。速度又与能量和功率有关，并决定动量的大小。
2、实验目的：
了解激振器、加速度传感器、电荷放大器的工作原理，掌握上述设备的
使用方法
消防栓的使用方法指针万用表的使用方法84消毒液使用方法消防灭火器使用方法铁材计算器使用方法
，掌握简谐振动振幅与频率最简单直观的测量方法，对机械振动有一定的感性认识，形成机械振动的工程概念。
3、 实验仪器及设备：
机械振动综合实验装置（安装双简支梁） 1套
激振器及功率放大器 1套
加速度传感器 1只
电荷放大器 1台
数据采集仪 1台
信号分析软件 1套
4、 实验原理步骤及内容：
图1 振动测试系统框图
测试简谐振动振幅与频率的实验仪器连接如图1所示。实验步骤为：
（1）将激振器通过顶杆连接到简支梁上（注意确保顶杆与激振器的中心在一直线上），激振点位于双简支梁中心偏左50mm处（已有安装螺孔），将信号发生器输出端连接到功率放大器的输入端，并将功率放大器与激振器连接。
（2）用双面胶纸（或传感器磁座）将加速器传感器粘贴在双简支梁上（中心偏右50mm）并与电荷放大器连接，将电荷放大器输出端分别与数据采集输出端连接。
（3）将信号发生器和功率放大器的幅值旋钮调至最小，打开所有仪器电源。设置信号发生器在某一频率（可以为20Hz），调节信号发生器的幅值旋钮使其输出电压为2V。调节功率放大器的幅值旋钮，逐渐增大使其输出功率直至从数据采集软件的显示窗口能观察到光滑的正弦波，若功率放大器输出功率已较大仍得不到光滑的正弦波，应改变信号发生器的频率。当数据采集软件的显示窗口能观察到光滑的正弦波后，功率放大器的值将保持不变。
（4）用数据采集软件采集10个周期正弦波，
5、实验注意事项：
（1）在连接仪器设备时不要接通电源
（2）在拔插传感器接线时，必须首先关闭“信号采集分析系统”
（3）由于在安装传感器的时候会出现很大的加速度，可能会破坏传感器内的压电晶体，因此，安放传感器的时候必须，保证其轻轻缓慢的接触。
（4）实验时，应尽量不人为触动振动实验台，以减小外界干扰
6、实验
报告
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要求：
（1）简述实验目的和原理。
（2）根据实验原理和要求整理本实验的
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
原理图。
（3）整理和分析实验中得到的振动信号的数据，并分析其结果。分别列出加速度传感器电荷灵敏度、加速度传感器与电荷放大器的通道灵敏度以及数据采集幅值读数，并换算出振动加速度，写出转换公式。
悬臂梁固有频率测试实验报告
班级 ____________姓名____________学号____________
同组实验人姓名________________实验日期___________
一、实验记录
1.
2.
二、实验分析
1.
2.
三、思考题
（1）为什么要采用加速度传感器来测量振动信号？加速度传感器主要有哪几种形式及其使用的场合？
（2）常用的振动信号测量方式有那些？
（3）本测试方法能否测量非简谐振动的频率？
成绩评定_____________ 指导教师___________
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