试验一单自由度系统自由振动试验西安建筑科技大学.doc

振动实验指导书 西安建筑科技大学力学实验室 二零零四年六月前 言 在工程实践中存在着大量的振动问题，由于振动学中的概念很多，结论抽象，数学推导复杂，因此在教学中仅通过数学推导来建立概念，学生接受起来比较困难。在这种情况下，我室开出了部分振动实验内容，使学生通过观察，对比，分析，学会通过实验建立正确的牢固的概念，同时在实验中训练学生动手能力，提高学生解决实际问题的能力。本书由杨耀锋主编，刘书香参编，因编者水平有限，如有不足之处，请多提宝贵意见。 2004年06月 实 验 守 则 和 要 求 1.要按时进入实验室。实验进行过程中，不得擅自离开实验室； 2.进入实验室，应保持室内安静和整洁，要爱护实验室设备，未经教师同意，不得乱动仪器设备； 3.为保证实验顺利进行，课前应认真预习本实验指导书中有关实验内容，基本了解实验原理，明确实验要求； 4.实验前，应认真听取指导教师对仪器的构造、原理及安全操作、实验步骤、注意事项的讲解； 5.实验准备就绪后，必须请教师检查认可后，方能打开电源进行实验； 6.实验过程中，如有违犯实验守则而不听教师指导者，教师可作相应处理； 7.实验记录经教师检查认可后方可离开实验室； 8.实验完毕，应将实验装置恢复原状，布置整齐； 9.实验报告是处理实验结果的总结材料，实验结束后，按实验要求计算有关参数，绘制有关图线，按时送交教师审阅。  目 录 实验一 单自由度系统自由振动实验 1 试验二 单自由度系统强迫振动实验 7 实验一 单自由度系统自由振动实验 一 、实验目的： 1. 测定振动系统的固有频率f； 2.测定振动系统的阻尼系数n； 3.观察小阻尼情况下系统振动按照几何级数衰减的情况； 4.掌握用初干扰法测定系统动力特性参数的实验方法； 5.掌握测振仪器的使用方法。 二 、实验装置及测振系统框图 三 、实验原理 实验装置如图一所示，水平台面（其质量为M）被四个下端固定的相同弹簧片对称支撑着，这样便构成一个小阻尼单自由度水平振动系统，其台面的水平位移按下面的规律变化。 振动幅值在两条对数曲线间变化如图二所示： 由理论力学知，相邻振幅之比为： ，这个比值称为振幅减缩率。如果对上式两端取自然对数得，式中δ叫对数减缩率。 为了准确计算出δ值，一般取十个完整的波形取平均值进行计算，则上式改写为（Aj+1是振动j次后的幅值）。 阻尼系数 测振系统如框图一所示，传感器采用891-2型速度传感器，其技术参数如表一，该传感器固定于振动平台正上方与物体振动方向相一致,其输出电压与振动物体速度成正比，由速度传感器输出的电压信号通过专用导线与891型测振放大器输入端相连接，经过放大器放大或积分（微分）后，将电压信号再送到INV306DF型数据采集仪输入端，由采集仪进行模拟量到数字量的转换后，输入给计算机，计算机在测振软件的支持下，实现振动信号的自动采集、振动波形的屏幕显示和实时处理，在计算机上可方便的测得系统振动的各种振动特性参数如周期T,频率f和振幅A等。可计算出系统的阻尼系数。 这里所使用的方法是初干扰法，即给系统一个初位移或初速度，使系统产生振动。 表一 891-2型拾振器技术指标 档位 技术指标 参量 1 2 3 4 加速度 中速度 大速度 小速度 灵敏度（或） 0.1或0.5 7 1 30 阻尼常数 7或5 0.65 0.65 0.65 最大 量程 位移（mm,p-p） 70 300 15 速度（m/s,p-p） 1.4 1.8 0.5 加速度（m/s2,p-p） 40 通频带（Hz,dB） 0.5-80 1-100 0.5-100 2-100 输出负荷电阻（kΩ） 300 300 300 300 与891型放大器配接后的分辨率 位移（m） 1×10-7 1×10-6 4×10-8 速度（m/s） 1×10-7 1×10-6 4×10-8 加速度（m/s2） 1×10-5或 2×10-6 四 、实验方法及步骤 1.阅读仪器使用说明书，熟悉各仪器面板旋钮的作用； 2.将速度传感器放置在振动体上，使传感器与振动体振动方向保持一致； 3.按图一连线，891-2型传感器输出线接到891测振放大器的“输入”孔， 放大器的输出插头输入到INV306DF数据采集仪的输入插孔上，数据采集仪的输出通过专用排线与计算机输入接口相连，这样就构成了一个振动测试系统。将速度传感器微型开关2接通可测速度（1接通测加速度），测振放大器上排的“参数选择”开关K3置于1档或2档时为直通，可用来测加速度或速度;置于3档时积分档，用来测量小位移；置于4档时为积分档，用来测量大