振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的測(cè)試.ppt

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振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的測(cè)試,目錄,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)裝置,三、實(shí)驗(yàn)原理,四、實(shí)驗(yàn)步驟,五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 學(xué)習(xí)振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的測(cè)試方法； 2. 學(xué)習(xí)共振動(dòng)法測(cè)試振動(dòng)固有頻率的原理與方法；（幅值判別法和相位判別法） 3.學(xué)習(xí)衰減振動(dòng)波形自譜分析法測(cè)試振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的原理和方法。（自譜分析法）,實(shí)驗(yàn)裝置,1、振動(dòng)系統(tǒng)：簡(jiǎn)支梁、激振器。 2、測(cè)振系統(tǒng)：傳感器、 ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀、INV303系列智能信號(hào)采集處理分析儀、計(jì)算機(jī)及DASP大容量數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理分析軟件。,實(shí)驗(yàn)原理,對(duì)于振動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng)常要測(cè)定其固有頻率，最常用的方法就是用簡(jiǎn)諧力激振，引起系統(tǒng)共振，從而找到系統(tǒng)的各階固有頻率。 另一種方法是衰減法，用沖擊力激振，通過(guò)衰減振動(dòng)波形自譜分析法測(cè)試振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率。,實(shí)驗(yàn)原理,,1. 簡(jiǎn)諧力激振: 由簡(jiǎn)諧力作用下的強(qiáng)迫振動(dòng)系統(tǒng)如右圖，其運(yùn)動(dòng)方程為：,,K,C,m,,方程式的解由自由振動(dòng)基和強(qiáng)迫振動(dòng)項(xiàng)兩部分組成。由于阻尼的存在，自由振動(dòng)基隨時(shí)間不斷的衰減消失，最后，只剩下強(qiáng)迫振動(dòng)部分。,實(shí)驗(yàn)原理,,,式中：,,,當(dāng)強(qiáng)迫振動(dòng)頻率和系統(tǒng)固有頻率相等時(shí)引起系統(tǒng)共振，共振時(shí)振幅和相位都有明顯的變化，通過(guò)對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，我們可以判別系統(tǒng)是否達(dá)到共振動(dòng)點(diǎn)，從而確定出系統(tǒng)的各階振動(dòng)頻率。,強(qiáng)迫振動(dòng)解可寫成：,,,在激振功率輸出不變的情況下，由低到高調(diào)節(jié)激振器的激振頻率，通過(guò)示波器，我們可以觀察到在 某一頻率下，任一振動(dòng)量（位移、速度、加速度）幅值迅速增加，這就是機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的某階固有頻率。,,,1.2 相位判別法,,,1.1 幅值判別法,相位判別法是根據(jù)共振時(shí)特殊的相位值以及共振動(dòng)前后相位變化規(guī)律所提出來(lái)的一種共振判別法。在簡(jiǎn)諧力激振的情況下，用相位法來(lái)判定共振是一種較為敏感的方法，而且共振的頻率就是系統(tǒng)的無(wú)阻尼固有頻率，可以排除阻尼因素的影響。,實(shí)驗(yàn)原理,,,將激振信號(hào)輸入到采集儀的第一通道（即X軸），加速度傳感器輸出信號(hào)輸入到第二通道（即Y軸），此時(shí)兩通道的信號(hào)分別為：,激振信號(hào)為：,加速度信號(hào)為：,加速度判別共振:,X軸信號(hào)和Y軸信號(hào)的相位差為90度。根據(jù)利薩如圖原理可知，屏幕上的圖象應(yīng)是一個(gè)正橢圓。,共振時(shí)，,實(shí)驗(yàn)原理,實(shí)驗(yàn)原理,2、自譜分析法: 當(dāng)系統(tǒng)做自由衰減振動(dòng)時(shí)包含了各階頻率成分，時(shí)域波形反映了各階頻率下自由衰減波形的線性疊加，通過(guò)對(duì)時(shí)域波形做FFT轉(zhuǎn)換就可以得到其頻譜圖，從而我們可以從頻譜圖中峰值處得到系統(tǒng)的固有頻率。,1、幅值判別法測(cè)量,1.1安裝儀器,,,,把電動(dòng)接觸式激振器安裝在底座上，調(diào)節(jié)電動(dòng)接觸式激振器高度，讓接觸頭對(duì)簡(jiǎn)支梁產(chǎn)生一定的預(yù)壓力，使激振桿上的紅線與激振器端面平齊為宜。把激振器的信號(hào)輸入端用連接線接到ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的功放輸出接口。,把帶磁座的加速度傳感器放在簡(jiǎn)支梁上，輸出信號(hào)接到ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的加速度傳感器輸入端，功能檔位撥到加速度檔的a加速度。,實(shí)驗(yàn)步驟,1.2開機(jī),,打開ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的電源開關(guān)，調(diào)大功放輸出按鈕，注意不要過(guò)載，從0開始調(diào)節(jié)頻率按鈕，當(dāng)簡(jiǎn)支梁產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)最大時(shí)，記錄當(dāng)前頻率。,,進(jìn)入DASP2000標(biāo)準(zhǔn)版軟件的主界面，選擇單通道按鈕。進(jìn)入單通道示波狀態(tài)進(jìn)行波形示波。,,,,,1.3測(cè)量,實(shí)驗(yàn)步驟,2、相位判別法測(cè)量 2.1 將激勵(lì)信號(hào)源輸出端信號(hào)波形監(jiān)視，接入采集儀第一通道（X軸），加速度傳感器輸出信號(hào)經(jīng)ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀后接入采集儀第二通道（Y軸）。加速度傳感器放在距離梁端1/3處。 2.2 用DASP2000標(biāo)準(zhǔn)版雙通道中的利莎如圖示波，調(diào)節(jié)激振器的頻率，觀察圖像的變化情況，用ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀加速度檔的a進(jìn)行測(cè)量，觀察圖像，根據(jù)共振時(shí)的判別法原理，來(lái)確定共振頻率。 2.3 可通過(guò)ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀“輸出增益”旋鈕調(diào)節(jié)傳感器測(cè)試通道信號(hào)的大小，調(diào)節(jié)“波形監(jiān)視調(diào)節(jié)”旋鈕調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出信號(hào)幅值大小。,實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)驗(yàn)步驟,3、衰減振動(dòng)法測(cè)量 3.1安裝儀器 把帶磁座的加速度傳感器放在簡(jiǎn)支梁上，輸出信號(hào)接到ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的加速度傳感器輸入端，功能檔位撥到加速度檔的a加速度，輸出信號(hào)接到采集儀的第一通道。,3.2 開機(jī) 進(jìn)入DASP2000標(biāo)準(zhǔn)版軟件的主界面，選擇單通道按鈕。進(jìn)入單通道波譜雙顯狀態(tài)示波。,3.3 測(cè)量 敲擊簡(jiǎn)支梁中部，就可看到時(shí)域波形和頻譜顯示，譜峰就是系統(tǒng)的固有頻率。,實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)驗(yàn)結(jié)果,