振动教学实验装置实验指导书-015.11.26教程.doc

 PAGE 18 UT6819振动教学实验装置 实验指导书 实验一：简谐振动幅值测量 一、?? 实验目的 1、????? 了解振动位移、速度、加速度之间的关系。 2、????? 学会用压电传感器测量简谐振动位移、速度、加速度幅值。 二、?? 实验装置安装示意图 UT6819型振动测试教学实验系统是一套集成化的测试系统，它主要由以下三部分组成： 1、? UT6819? 型振动教学实验台。 2、? UT6819A 型多功能振动教学实验仪。 3、? UT3204S USB接口数据采集器及配套动态采集测试分析软件。 三、?? 实验原理 由简谐振动方程：?????????????????????????????????????? ? 简谐振动信号基本参数包括：频率、幅值和初始相位，幅值的测试主要有三个物理量：位移、速度和加速度，可采取相应的传感器来测量，也可以通过积分和微分来测量处理，它们之间的关??如下：根据简谐振动方程，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，则 ????????????? ???????????? ???????????? 式中：ω 振动角频率???????φ初相位 所以可以看出位移、速度和加速度幅值大小的关系是： 。 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、加速度传感器进行测量，还可采用具有微积分功能的放大器进行测量。在进行振动测量时，传感器通过换能器把加速度、速度、位移信号转换成电信号，经过放大器放大，然后通过AD卡进行模数转换成数字信号，采集到的数字信号为电压变化量，通过软件在计算机上显示出来，这时读取的数值为电压值，通过标定值进行换算，就可计算出振动量的大小。 ? UT3204S软件“测量参数设置”中的标定 ???? 通过调整好仪UT6819A振动实验仪的状态（如传感器选择、参数选择）后，要在UT3204S参数设置表中输入各通道的工程单位和传感器类型。工程单位随传感器类型而定，或加速度单位，或速度单位，或位移单位等。 四、?? 实验步骤 1、安装仪器。把JZ-1型激振器固定在支架上，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（不要超过顶杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和UT6819A型振动教学实验仪的功率输出接口。把带磁座的加速度传感器放在简支梁的中部，输出信号接到UT6819A型振动教学实验仪的加速度传感器输入端，传感器选择开关置于加速度，测量参数选择开关置于a(m/s2)。 2、?检查接线，并打开UT6819A型振动教学实验仪的电源开关。 3、? 开机进入UT3204S测试软件的主界面，点击选择控制面板上“监视类型”的“波形”，适当选择“采样频率”和“程控放大（CH02）”倍数，“数据块数”选择1或2即可。 ??????? ??????????????????????uT3204S软件的主界面 4、?调节UT6819A型振动教学实验仪频率旋钮到40Hz左右，使梁产生共振。 5、?在示波状态下观察振动波形，并采集下来。点击（数据列表），用鼠标左键移动光标，点击鼠标右键，? 在“数据列表”中读取当前振动的最大值。注意：这里读出的是毫伏值，要通过变换成物理量（参见附件1）。 本实验装置的压电加速度传感器灵敏度为3.67pC/ms-2；速度传感器灵敏度为28mV/mms-1；电涡流式非接触传感器的灵敏度为3.33mV/μm；输出电压与测量信号的转换关系见附件1。 6、? 改变测量参数档位v（mm/s）、d（μm）重复进行测试记录。 7、? 更换速度传感器和电涡流传感器分别测量相应的测试结果，并根据加速度、速度和位移之间的转换关系计算出其它物理量。 五、?? 实验结果和分析 1、????? 实验数据 ?传感器类型频率f (Hz)＝1/T(周期)a(ms-2)档v（mm/s）档d（μm）档加速度????速度????电涡流位移计????? 2、根据实测位移、速度、加速度，按公式计算出另外两个物理量。 ?附件1： 输出电压与测量信号的转换 使用加速度传感器 测量加速度 电荷放大器的电荷与电压的转换关系为10mV/pC，因此，通过加速度传感器的灵敏度及所测输出电压，即可计算出振动加速度的数值。 例如：如果加速度传感器的灵敏度为5pC/ms-2，则经过电荷放大器转换后的电压灵敏度为： 5pC/ms-2×10mV/pC=50mV/ ms-2 如果所测输出电压为500mV(峰值)，则振动加速度为： 500mV÷50mV/ ms-2=10ms-2 以上计算出的电荷放大器的转换电压灵敏度是随所用加速度传感器的灵敏度而变的，即不同的灵敏度电荷放大器的转换电压也不同，按照上面公