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汕头大学实验报告
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X学获嗣法脱翩固有孵腹理与方法;幅蓟别腳融判别法)
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三、买验原理
对于振动索竈負営要测定其固有频騒 辭用的方法就是用删力?^ 到系统的各阶同有解.另一种方決是用锤击法,用冲击力滋扳衣汀1 的力信号和細狮鮒号进疔传酚飙得昭阶国有频転
L蒯力激振
由附力作用下的强迫翩]系统,其运动方程划
mx+Cx+Kx = f sin w J
方程式的腰乩勺+兀这二部分紇成; 血=严((?1 co叫f+G in⑴詁) 式巾 CD rj =UJ Jl-D*
茸中G甘数eH初始条件决定 = A sin cu/+ cos to/
茸中
+ 牝讣;
芍代表迥尼n由振动基?心代表阻尼强迫振动项.
自由振动取周期 td =—
强述振动项周期 7;=—
cof
g(co 一 軸;)由于阻尼的存在,自白振动基随时间不斷地袁减泊先?最后.只剩下后两项.也就
g(co 一 軸;)
辺垃变换可写成式申x = A siiX 3 / — 屮)£ = Deo代入上式(CD2 -CD;)- +牝硏
辺垃变换可写成
式申
x = A siiX 3 / — 屮)
£ = Deo代入上式
设频率比“二吳
C1)
则振幅
」_ g/co
7(1-?2)2 +4w:D =
2Dit
(p = __r
I -tr
因为=FJm/K/m =^ =兀戲弹簧受干扰力峰值作用引起的静位移,所戏扛幅A跡写成
■4 — -( X . — P-T ..
J(1 一屮尸+4八"
其中
P称为动力放大系数=
/1_宀十北莎
动力放大系数卩是遥迫抚动讨的动力系敌即动枠童与醴堀坐Z比.这几霞置就拾压器杆舉白白度 体系的报动的研究都是很重要的「
当k = H即强迫ftU黑;车和系统固有频率相等时,动力系数迅屢增加.引起系统共振,由式
x = J sin( lx) / - (p)
可知:?共抵寸捱幅和贰位擀有明显的变化.遞垃对这炖个参数进行削亘.我们可以判别系统星否达 到共抿动点,从iru确崖出系统列各阶推动頻丰
1) 幅隹判丸法
在濒抿功車撞岀不变的駕况下、由低到戲诣节黴报器妁激扼數憲*通过示波器.我们可以观察到在 某一频率下.任一振动量速度、血逮度)躺蛍迅速増加,这就是机械振动泵统的某阶固有频率. 建即方注简单?易,厂口在阻尼较大的情况下.不同的测st方法得出的共振动频率稍有差别,不同类型的 抿动呈对摄幅变化敏感程度不一样.这样对于一种类型的传感蒂在其阶频率时不够敏感.
2) 相位判别法
再位判法是Hi推并撫时持竦的雄位值以及共掘动前后柑位变化址■申所梃击来的一种共撫判貳法□在 简潸力津振的错况下,用片'位法来判迄共振是一珅较为敏感的方也*而且共报足的頻泰就是系统的无阳 尼固有频部.可以排琛阻尼因責的彩响’
Si报估号呀;F = Tsin toZ 位移估号为: j? = Ksinf tor -cp)
速度‘舌号为t y =tjFcos(a)r -p) 加速度怙兮为: y - -w;} sin( cdz 一tp)
(1)位移判别共fti
埒飯推动怙号卷入到采集仪的第一迈道4|【'(讪)?位移传感器就出信号或通辽2 J违0 1型匪动教 学牧积分档愉汨金为(2移酣倍号输入到第二通道(即Y轴)?此讨阿通道的信号分别为’
戲报伯号戈h F=Fsin^
住坯估弓为:y = Fsingf-tp)
共撮时,如=⑷八(P二一?X轴信号和Y轴信号的相位差为k/2,根据利萨如图原理可知.屏慕
匕的图象将适一个正暂區U当⑴賂大于⑴耗或冏小于他」,區象榔将白正鴉岡变为斜巒列,耳变化过 程噩下图所示B闵此医躱圧煞商雾睦恢变为正碉囿的頻幸就是抿动体的嵐有频率.
罩小乜移判别共戎拘利我如昌形
速嗖判别共抿
用滋抿佶号撞入到采集仪的第一通道<UI:X轴).速度传痣梆检出唱号或通过2 J吨0 1躺动教学 仅积分档績出量为速度的伯号轮入到第二通道(即y轴人此时两辿道的伯号分别为:
徽振倍号为’ F = Fsm^t
遠度们弓为:y -(U ¥ casfujr )
忑標时?<p = -?\轴信号和¥轴伯号的相位差沟匚,2’根据利萨幼图原理可知,屏幕 上的图彖应是一条貞线*当3晤大于或略小于时.医彖都绍白.直线变为斜巒岡.具变化过程如 下图所示.因此图姣:弓魁林圜变为直线的频率就是按动体的底有锲車.
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S 5用洼度判别共娠的剧萨扫:划形
(3)加速度判别共撫
将4嫌信号输入到采集仪的第一通道(即X轴W度传感器输出伯号输入到第二通道(即Y轴). 此时两邇道的信号分别为:
眾据信号为’ F=Fsin(i>f
加速嘍悩 v A: y = -to;Ysin( sr -u j
共掘时* tn =uj^(p = -. X轴信号和Y轴悄号的相位差>j;t 2.根据利萨幼圏原理可知.屏幕
上的图躱应是一个正喘側.当CD瞪大于(叭或略小于CD」,1胡彖都將日正稠圆变为斜嘀恻.其变化过 程虻下圧萨乐.因就圏象由铁箭圜变为正咂岡的叔率就是摄动体的氏订臧誑=
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2s传函内虬也I毁事响应雷歡判别 ——动力放大系数判别祛)
通常我们认为振动系统为线性系统,用一特定已知的滋振力.以可控的方法来滋励踣构.同时测豐 输入和输出信号.通过传函分析,得到系统固有频率.
响应与澈振力之间的关系可用导纳表示,
y = A=厂 2 尹 厂妒半
F ^(1 - I;2)2 +4D2u2 丨■『
Y的奩义就是蝠竺为I的澈唏力靳产生的响应”硏:究¥与澈耐力之问的关岳.就可得到系统的频响 特性曲线.在共抿頻率F的导纳值迅逑增大.从而可以判别幹阶共掘鹤率.
皿、实验步骤
一、幅值判别法测量
L安裝仪器
耙电动接粒式激撮器安装在底庫上,调节电动接鎚式激振器高度;让接傩头就简支梁产生一定的预 压力,使澈扳杆上的红线与激摄动器朋面平齐为宜.把藏报器的信号输入朗圳连接线接到ZJV60]A^ 撮动載学试验仪的功放输出接口上.
把带厳座的加速度传療器故在简支樂匕输出僧号接到ZJY601A型振动截学试验仪的加速度传感 器输入瑞.功能档住拔至殛囿档的aM度。
2、 开机
SA DASF2UO5标准版歎件的主界面,选壮单辺逍按如址入单辻追乐波状态进厅波脸鴉?
3、 M£
打开ZJS601AS1R动載学试验仪的电源开关,调大功放输⑴按fib注意不要过载,从0开始调节 釁率按肖筒支实心生捱就.扭动摄大-止记我当頭频率。洋熏羽尢瘠飙可轄到动频奉.
五、实验现象 用相位判别法:
(1)位移判断:
第一阶共振时的利萨如图:
唾 V3 ■■- SH1 E7VH: 5 1:1 3 IKH9UI: iw]
第二阶共振时的利萨如图:
第三阶共振时的利萨如图:
(2)速度判别法:
第一阶共振时的利萨如图: 第二阶共振时的利萨如图:
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(3)加速度判别法:
第一阶共振时的利萨如图:
第二阶共振时的利萨如图:
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第三阶共振时的利萨如图:
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