大学物理试验示范报告.docVIP

4实验名称 用波尔共振仪研究受迫振动 一.目的与要求 1.研究波尔共振仪中弹性摆轮受迫振动的幅频特性和相频特性； 2.观察在一定阻尼矩下的共振现象，测量阻尼系数； 3.学习用频闪法测定运动物体的某些量。 二.原理简述 波尔共振仪是采用扭转摆轮在弹性力矩作用下自由摆动，在电磁阻尼力矩作用下作受迫振动来研究其特性的。当摆轮在有空气阻尼和电磁阻尼的媒质中运动并受到策动力矩的作用，其运动方程为 令，， （为系统的固有频率，为阻尼系数） 则有 当振动达到稳定状态时其振幅 它和策动力矩的相位差 其共振圆频率和振幅分别为 ， 三.实验仪器 ZKY-BG 波尔共振仪（同济大学） 四.实验方法 1.测量系统固有频率 在摆轮自由振动时，振幅将不断衰减，需测量在不同振幅时相应的系统固有频率。 测量在不同振幅时的振动周期，根据，计算系统固有圆频率。初始振幅应不小于160度。 2.测量阻尼系数 选择“阻尼振荡”，确定一定的电磁阻尼力矩（选中“阻尼1”状态），测量10个周期下各次的振幅。根据阻尼振动为， =，利用对数逐差法，隔5项逐差，，求出值。 3.测定受迫振动的幅频特性和相频特性 确定阻尼状态（“阻尼1”）不变，选中“强迫振荡”，调节电机转速旋钮在4-5左右，打开“电机”，待受迫振动稳定后，改变周期为“10”，进行测量。并用频闪法测量受迫振动与周期性策动力矩的改变电机转速（策动力矩的周期），待稳定后重复测量一次，共测量9个点，每次均要用频闪法测量相位差。 五.数据处理 1. 摆轮振幅与系统固有频率关系 振幅 θ（度） 周期 T0（秒） 固有频率ω0 （秒-1） 振幅 θ（度） 周期 T0（秒） 固有频率ω0 （秒-1） 振幅 θ（度） 周期 T0（秒） 固有频率ω0 （秒-1） yh156 1.6357 3.8413 106 1.6365 3.8394 80 1.6370 3.8382 139 1.6360 3.8460 104 1.6363 3.8399 79 1.6368 3.8387 131 1.6358 3.8410 103 1.6365 3.8394 78 1.6370 3.8382 126 1.6362 3.8401 91 1.6368 3.8387 57 1.6373 3.8375 124 1.6360 3.8406 89 1.6366 3.8392 56 1.6371 3.8380 123 1.6362 3.8401 88 1.6368 3.8387 53 1.6373 3.8375 108 1.6365 3.8394 86 1.6366 3.8392 52 1.6371 3.8380 107 1.6363 3.8399 85 1.6368 3.8387 2.阻尼系数 振幅（度） 振幅（度） 振幅（度） 振幅（度） 1 154 102 0.4120 1 149 98 0.4190 2 142 94 0.4125 2 137 90 0.4202 3 130 86 0.4132 3 126 83 0.4174 4 120 79 0.4180 4 116 76 0.4229 5 110 72 0.4238 5 107 70 0.4243 10T=16.363s，T=1.6363s ==0.4159 ， ==0.4208 nb =0.05083 =0.05143 3.幅频特性和相频特性关系曲线 强迫力 矩9周期 T（秒） 频率ω （秒） 振幅θ（度） 扭簧对应的固有周期T0（秒） 扭簧对应的固有频率ω0（秒） 相位差测量值 （度） 相位差理论值 （度） 频率比率ω/ωr 1.6823 3.7349 69 1.6370 3.8282 25 26 0.9731 1.6620 3.7805 101 1.6365 3.8394 41 41 0.9847 1.6451 3.8193 124 1.6360 3.8406 54 54 0.9904 1.6451 3.8193 140 1.6360 3.8406 67 67 0.9945 1.6396 3.8321 149 1.6357 3.8413 80 80 0.9976 1.6341 3.8450 151 1.6357 3.8413 94 94 1.0010 1.6292 3.8566 144 1.6360 3.8406 107 107 1.0042 1.6237 3.8697 130 1.6362 3.8401 120 120 1.0077 1.6171 3.8855 112 1.6365 3.8394