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殷福山振动


振动理论实验指导书

兰州理工大学力学实验中心

实验二 :用“双踪示波比较法”测量简谐振动的频率

一、实验目的
1. 了解“双踪示波比较法”测试未知信号频率的原理。 2. 学习“双踪示波比较法”测量简谐振动的频率。 3. 学习用 XL3304S 测试软件的频率测量功能测试简谐振动的频率。

/>二、实验装置安装示意图

将单相交流串激电机采用双夹块装夹在简支梁中央,并与交流调压器相连接,在 其电机两个支座之间,简支梁下部采用磁座倒置一只压电加速度计(不得使用速度传 感器,因其不能倒置)。 XL3419A 型多功能振动教学实验仪后面板上扫频信号源输出插座接入 XL3304S 数 据采集器的 CH1 通道;压电加速度计的输出接入 XL3419A 振动实验仪的任一通道的压 电加速度计输入插座,测量参数置于位移档,传感器选择置于加速度档,然后将其对 应输出接入 XL3304S 数据采集器的 CH2 通道。

三、 实验原理

四、实验步骤
1) 用“双踪示波比较法”测量简谐振动的频率 1、开机进入 XL3304S 软件的主界面(见图 2-1),界面的上方是工具条,左边是 实验目录,右边是控制面板,中间是双通道窗口。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”倍数,“数据 块数”选择 4 或 8 即可。

图 2-1 XL3304S 软件的主界面 2、安装偏心激振电机 偏心激振电机的电源线接到调压器的输出端,电源线接到调压器的输入端,一 定要小心,防止接错,要注意调压器的输入和输出端,防止接反。把调速电机安 装在简支梁中部,对简支梁产生一个频率已知的激振力,电机转速(强迫振动频 率)可用调压器来改变。先将调压器置于零位,接通调压器电源,顺时针缓慢地 旋转调压器手柄,使电机转动起来。一般调压器的输出电压不大于 60 即可,调 好后在实验的过程中不要随意改变电机转速。

3、将 XL3419A 振动实验仪的输出信号波形监视接到采集仪的第一通道 CH1。将加 速度传感器布置在激振电机下部,传感器测得的信号接到 XL3419A 振动实验仪 的的第一通道加速度传感器输入口上,输出信号接到采集仪的第二通道 CH2。 4、XL3419A 振动实验仪测量参数置于位移档,传感器选择置于加速度档,。因本 实验主要要求学生掌握时域信号频率计算的方法,对测试量纲以及采集信号的幅 值并无要求。 5、在 (示波)下,调节 XL3419A 振动实验仪信号源频率,用 (采集)

功能得到稳定的振动波形,使用菜单中“分析” —“波形”功能,把光标移到第 一通道一个波峰处,参考幅值在右窗口中读取最大值所对应的点号 NC 值,记作 N1′, 向右移到相邻的峰值处读取相应的点号 NC 值,记作 N1″,第一通道正弦信号的一 个周期内的点数 。

6、把光标移到第二通道一个波峰处,参考幅值在右窗口中读取最大值所对应的点 号 N 值,记作 N2′,向右移到相邻的峰值处读取相应的点号 N 值,记作 N2″,第二 通道正弦信号的一个周期内的点数 。

7、改变参考信号频率,重复以上步骤,再做两次并记录试验数据。 8、按公式计算简谐振动的频率 fx。 9、改变偏心激振电机转速,重复以上试验步骤。

2)用 XL3304S 软件的频域分析功能测量简谐振动频率 1、仪器安装和设置不变。 2、在采集完数据以后,使用菜单中“分析”—“频谱” —“功率谱”功能,可 以打开数据显示窗口 ,用光标读取当前信号的主频率。

五、 实验结果和分析
1) 用双踪示波比较法测试简谐振动的频率 第一通道 第二通道

f0=
实验次 数

(Hz)

N1′
206 205 207

N1″
351 351 355

N1

N2′
217 215 217

N2″
364 366 364

N2

f0 平均值
2) 用 XL3304S 软件的频域测量简谐振动频率

fx=

1

实验三 :用“李萨育图形法”测量简谐振动的频率

一、 实验目的
1、 了解李萨育图形的规律和特点。

2、学习“李萨育图形法”测量简谐振动的频率。

二、 实验仪器安装示意图

将单相交流串激电机采用双夹块装夹在简支梁中央,并与交流调压器相连接,在其 电机两个支座之间,简支梁下部采用磁座倒置一只压电加速度计(不得使用速度传感 器,因其不能倒置)。 XL3419A 型多功能振动教学实验仪后面板上扫频信号源输出插座接入 XL3304S 数 据采集器的 CH1 通道;压电加速度计的输出接入 XL3419A 振动实验仪的任一通道的压 电加速度计输入插座,测量参数置于位移档,传感器选择置于加速度档,然后将其对 应输出接入 XL3304S 数据采集器的 CH2 通道。

三、 实验原理

以上合成波形见图 3-1

图 3-1 3、 当 例如: 时 时,和 时利萨如图形,如图 3-2 所示: ,

图 3-2 当 与 成任意倍, 时,合成波形更为复杂。

四、 实验步骤

1、

开机进入 XL3304S 测试软件主界面,点击选择控制面板上“监视类型”的 “李萨育”图示波,适当选择“采样频率”和“程控放大”倍数,“数据块 数”选择 4 或 8 即可。

2、

安装偏心激振电机

偏心激振电机的电源线接到调压器的输出端,电源线接到调压器的输入端,一定 要小心,防止接错,要注意调压器的输入和输出端,防止接反。把调速电机安装 在简支梁中部,对简支梁产生一个频率已知的激振力,电机转速(强迫振动频率) 可用调压器来改变。先将调压器置于零位,接通调压器电源,顺时针缓慢地旋转 调压器手柄,使电机转动起来。一般调压器的输出电压不大于 60 即可,调好后 在实验的过程中不要随意改变电机转速。 3、 将 XL3419A 振动实验仪的输出信号波形接到采集仪的第一通道 CH1。将加速 度传感器布置在激振电机下部,传感器测得的信号接到 XL3419A 振动实验仪的 加速度传感器输入插座上,输出信号接到采集仪的第二通道 CH2。 4、XL3419A 振动实验仪测量参数置于位移档,传感器选择置于加速度档,。因本 实验主要要求学生掌握时域信号频率计算的方法,对测试量纲以及采集信号的幅 值并无要求。 5、 在 “示波”下, 调节 XL3419A 振动教学实验仪上的“频率调节”旋钮,

使显示器屏幕上出现一直线或椭圆,此时,XL3419A 振动实验仪显示的频率即为简支 梁上偏心电机的强迫振动频率。 6、 7、 将信号源频率调为 fy/2,2fy,观察示波屏幕上的图形。 记录和分析实验结果。

五、 实验结果和分析
1、 测试结果

强迫振动频率:f2= 信号源频率

(Hz)





2、

观察并分析周期信号源频率为 f2、f2/2、2f2 时示波屏幕上的图形,结合理论 分析李萨育图的规律和特点。


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