振动力学试验

SINOCERA® YE6251振动力学实验系统 实 验 指 导 书 (参考) 江苏联能电子技术有限公司 1、 软件安装 运行光盘中YE6251控制软件目录中的setup.exe即可完成控制软件的安装。 用USB接口线连接计算机的USB口与调理器的USB口,打开调理器电源,这时计算机会提示找到新设备,并需要安装驱动程序,这时请指定驱动程序的安装路径为上面安装程序的目录下的 AQU采集器驱动\Win98(或Win2k或WinXP) 2、 软件操作 1、 登录输入 2、 试验项目选择 选择当前的试验项目，包括系统名称、试验项目名称。下面以“简支梁系统”,用“冲击激励法测量模态参数”以例说明具体使用过程。 选择试验项目后，系统会自动显示本实验的实验向导，这样实验时可按照上面的实验向导的步骤进行实验。 3、 通道参数设置 当选择一个试验项目时，系统已经给出一个大致合理的通道设置，当然用户也可进行部分修改。通道参数包括测点号设置，通道是否测量设置,单位设置,以及满量程设置(也即通道增益选择)，本试验实际是用第5通道测力锤信号，用第6通道测量加速度信号. “测点号”是描述测点位置的信息。 一般试验与通道号相对应，如通道号1，对应的测点号为1，通道号2对应的测点为2。 对于模态试验时，一般将实验对象划分为若干个测点，如简支梁划分为10等份（两端固定），共需测量9个测点，分别为测点1到测点9（自左向右），测量的方法一般为：如选择测点3位置作为原点，将加速度传感器置于第3点，用力锤依次敲击测点1到测点9，对应的力锤信号命名为f1到f9,对应的加速度信号命名为1到9,这样f1(激励)与1（响应）对应，f9(激励)与9（响应）对应，共测量了9组传递数. “测量选择”表示左边的对应的通道是否测量。双击可以在测量与不测量之间切换。 “满量程”表示当前通道所通道测量的满度值。 对于位移通道有2档增益,1倍、10倍,对应的位移满量程为5000um、500um。 对于力通道有3档增益,1倍、 10倍、100倍,对于的力的满量程为5000N 、500N、50N。 对于加速度通道4档增益,1倍、 10倍 、100倍、1000倍,对于的力的满量程为5000m/s2 、500m/s2、 50m/s2、 5m/s2 注意：当信号调理单元将力通道的增益设置为10倍时，请记住一定要在通道参数栏将该通道的满度值设置为500N（第2档），力通道的增益设置为100倍时，请记住一定要在通道参数栏将该通道的满度值设置为50N（第3档）. 4、 系统参数设置 采样方式：包括"示波"、"随机采样"、"信号触发"和"连续记录"和"模态试验"五种方式。 采样块数：采集的数据长度，每块长度为1024点。 触发参数: 触发通道 监测的通道 触发极性 分为上升沿、下降沿和绝对值触发 触发电平 触发的门槛值 触发延迟 该参数设置为负数，表示是从触发点向前预保留的点数. 触发次数 多次触发采集允许在一个测试项目中连续多次捕捉瞬态信号，在每次触发条件满足后，系统自动采集一段数据，随后即进入等待触发状态，等待捕捉下一个瞬态信号；如此反复，直到采集完指定的触发次数或用户强制终止采集。其取值范围是正整数。 采样批次: 采样批次仅用于模态分析时使用的一个参数，该参数用于测量通道个数少于模态分析的测点数，而需要进行分批多次测量的情况下，用来标志每批数据。亦可在事后分析时使用。其取值范围是正整数。 5、 观察视图设置 选择工具栏的“时间波形”可以创建时间波形视图。 也可以设置其它类型的分析视图,如FFT分析、传递函数分析、统计分析等。 6、 数据采集 采集前一般先选择“示波”,进行正式试验前测量系统的调试,如果显示异常，可以通过改变调理器参数进行调节. 使用指定的方式采集所需要的数据. 7、 模态分析和振型动画显示（模态试验时使用） （1） 打开试验项目，选择试验数据所在的目录。 （2） 调入某测点的时域波形，并对力锤信号加力窗，对响应信号加指数窗。 （3） 计算某点的传递函数，并将上面的窗函数的参数应用于所有的测点。 （4） 对于模态定阶，可以选择某点的传函来定阶，也可以将所有的传函集总平均后定阶。 （5） 收取模态的方式可以选择“自动”和“手动”，选择“自动”时，对于某一固定的结构，模态参数基本固定，这时系统自动选择频率区域，选择“手动”时，可以手动选择频率区域。 （6） 计算模态参数 选择好频率区域后，选择“保存模态结果”，系统会自动计算模态频率，阻尼，和振型。 （7） 振型和动画显示 （8） 生成WORD 可以自动当前试验的试验报告. 三、实验指导书 1-1 自由振动法测量单自由度系统的参数 框图: 目的：测量系统自由振动的衰减曲线，并对曲线进行时域分析，确定其振动频率、周期、固有频率、衰减系数、相对阻尼系数等参数. 步骤： 1、 在单自由度系统的侧臂安装一个“测量平面”，用电涡流传感器对准该平面拾取振动信号。 2、 在不加阻尼的情况下在不加阻尼的情况下，用手轻推质量块，或用力锤轻敲质量块，采集一段信号进行分析。 3、 在加阻尼的情况下,用手轻推质量块，或用力锤轻敲质量块，采集一段信号进行分析。 4、 根据图形计算振动频率、周期、固有频率、衰减系数、相对阻尼系数等参数,计算周期时，为准确起见，可以多算几个周期进行平均 1-2 用冲击激励法测量系统的频率响应函数 框图 目的：用冲击激励法测量系统的频率响应函数，并识别出其固有频率和阻尼系数。 步骤： 1、在单自由度系统的侧臂安装一个“测量平面”，用电涡流传感器对准该平面拾取振动信号。 2、将力锤信号接入力测量仪,用力锤轻敲质量块，采集一段信号进行分析。 1-3 用稳态激扰法测量单自由度系统的频率响应函数 框图 目的：用稳态激扰法测量系统强迫振动的幅频、并确定其固有频率和阻尼系数（半功率点法）。 步骤： 1、用激振器对准单自由度系统的质量块，对质量块进行激振。激振头装上阻抗头，阻抗头中有一力传感器和一加速度传感器，分别接入力测量仪和加速度测量仪。 2、信号源调节为正弦激励，当调节信号源频率f时，如维持力的大小保持不变F=1N-1.5N（通道调节信号源的幅度），记录频率f与 加速度a的数值,填表入下面的表格. 频率 加速度 频率 加速度 注意在谐振点附近时(约37Hz),频率的变化率应尽可能小,这样可以找准谐振点和比较准确计算阻尼. 3、调节阻尼大小,重做上面试验,观察阻尼的变化. 1-4 用正弦扫频法测量单自由度系统的频率响应函数 框图 目的：用正弦扫频法测量系统的频率响应函数，并识别出其固有频率和阻尼系数。 步骤： 1、 用激振器对准单自由度系统的质量块，对质量块进行激振。激振头装上阻抗头，阻抗头中有一力传感器和一加速度传感器，分别接入力测量仪和加速度测量仪。 2、 将信号源设置为扫频信号，频率范围可设置为10Hz-60Hz.扫频速度应与采样的长度配合,如扫频速度较慢,应增加采样长度,扫频速度较快时,可以减小采样长度. 1-5 动力吸振试验 框图 目的：动力吸振器减振实验。 步骤： 1 将附加质量安装于质量块2（质量块2固定），用手拨动附加质量，用电涡流传感器对着附加质量,测量附加质量组成系统的固的频率，并调节附加质量块杆的长度使其与质量块1的固有频率一致。 2 用激振器对质量块1进行激振，调节信号源的频率，当调到质量块1的固有频率时，质量1的振动的振动幅度很大，可用电涡流传感器测量幅度的大小。 3 将附加质量块固定于质量块1，用激振器对质量块1进行激振，调节信号源的频率，当调到质量块1的固有频率时，质量1的振动全部为附加质量吸收。用手可以感觉到这种变化，也可用电涡流传感器测量质量块1在加附加质量后振动幅度的大小，比较添加附加质量前后质量1振幅的变化。 2-1测量两自由度系统自由衰减曲线 框图 目的：分别测量两质量M1 、M2 自由振动的衰减曲线，并对信号进行频域分析，确定出其1～2阶固有频率和阻尼系数。 步骤： 1 用电涡流传感器测量质量块1，加速度传感器测量质量2的自由衰减曲线，可以用信号触发的方式，用手轻推质量块1，采集指定长的数据。 2 根据采集的数据,分析系统的1 - 2阶固有频率和阻尼系数。 . 2-2用冲击激励法测量两自由度系统的频率响应 框图: 目的: 用冲击激励法测量系统的频率响应函数. 步骤: 以力通道为触发通道，用力锤（选用橡胶头）轻击第2个质量块，采集2K的数据进行分析。 2-3 用稳态激扰法测量两自由度的频率响应 框图: 目的:用稳态激扰法测量系统强迫振动的幅频、并确定其1～2阶固有频率、阻尼系数(半功率点法) 步骤: 1、用激振器对准双自由度系统的质量块，对质量块进行激振。激振头装上阻抗头，阻抗头中有一力传感器和一加速度传感器，分别接入力测量仪和加速度测量仪。 2、信号源调节为正弦激励，当调节信号源频率f时，如维持力的大小保持不变F=1N-1.5N（通道调节信号源的幅度），记录频率f与 加速度a的数值,填表入下面的表格. 频率 加速度 频率 加速度 注意在谐振点附近时(一阶26Hz左右,二阶35Hz左右),频率的变化率应尽可能小,这样可以找准谐振点和比较准确计算阻尼. 3、调节阻尼大小,重做上面试验,观察阻尼的变化. 2-4用正弦扫频法测量两自由度的频率响应 框图: 目的: 用正弦扫频法测量系统的频率响应函数。 步骤: 1、 用激振器对准单自由度系统的质量块，对质量块进行激振。激振头装上阻抗头，阻抗头中有一力传感器和一加速度传感器，分别接入力测量仪和加速度测量仪。 2、 将信号源设置为扫频信号，频率范围可设置为10Hz-60Hz.扫频速度应与采样的长度配合,如扫频速度较慢,应增加采样长度,扫频速度较快时,可以减小采样长度 3-1 用稳态激扰法测量简支梁结构的幅频响应曲线 框图: 目的: 用稳态激扰法测量结构的幅频响应曲线、并用确定其1～4阶固有频率、相对阻尼系数（半功率点法） 步骤: 1、用激振器对准简支梁进行激振。激振头装上阻抗头，阻抗头中有一力传感器和一加速度传感器，分别接入力测量仪和加速度测量仪。 2、信号源调节为正弦激励，当调节信号源频率f时，如维持力的大小保持不变F=1N-1.5N（通道调节信号源的幅度），记录频率f与 加速度a的数值,填表入下面的表格. 频率 加速度 频率 加速度 注意在谐振点附近时(在谐振点附近时，频率的变化应尽量小（1Hz左右）.谐振点频率约为1阶46Hz，2阶173Hz，3阶400Hz，4阶691Hz),频率的变化率应尽可能小,这样可以找准谐振点和比较准确计算阻尼. 3、调节阻尼大小,重做上面试验,观察阻尼的变化. 3-2 用速度共振法测量简支梁固有频率 框图: 目的: 用速度共振的相位判别法测量结构的1～4阶固有频率。 步骤: 1、通过加速度积分得到速度，采用阻抗头测力，共振时速度和力谐振时为同相，用李沙育图观察是一条直线。 2、慢慢调节信号源频率f(从10Hz开始，在谐振点附近时，频率的变化应尽量小)，发生谐振时记录下该频率点,这即是1阶固有频率，以次类推找出1-4阶固有频率。系统的四阶固有频率1阶46Hz，2阶173Hz，3阶400Hz，4阶691Hz。 3-3 用共振法测量简支梁结构阻尼系数 框图: 目的: 用共振法测量简支梁结构的1～4阶阻尼系数。 步骤: 1、通过加速度积分得到速度，采用阻抗头测力，共振时速度和力为同相，用李沙育图观察是一条直线。 2、调节信号源频率f(从10Hz开始，在谐振点附近时，频率的变化应尽量小)，发生速度共振时记录速度幅值PB 和激振力幅值Fo。，即可计算出粘性阻尼系数r，并根据n=r/2m 算出衰减系数n； 算出相对阻尼系数ξ。 3、以次类推，测量1-4阶阻尼系数。谐振点频率约为1阶46Hz，2阶173Hz，3阶400Hz，4阶691Hz。 3-4 用正弦扫频法测量简支梁结构的频率响应 框图: 目的: 用正弦扫频法测量简支梁的频率响应函数。 步骤: 1、信号源的频率范围可以设置在10Hz-900Hz。以随机采集的方式采集一段数据。 2、分析系统的频率响应函数。 3-5 用冲击激励法测量简支梁模态参数 框图: 目的: 用冲击激励法测量简支梁的频率响应函数和振型 步骤: 1、"在教学装置选择"中，选择结构类型为"简支梁"，如果选择等份数为10，将需要测量9个测点。 2、本试验可采用单点激励，多点响应的方式，也可采用多点激励，单点响应的方式，测量原点可以选择在第3点或第4点。 3、采用多点激励，单点响应的方式时，激励第1点，对应的激励为f1,响应为1，以此类推，测量完全部测点。 4、选择"教学装置模态分析和振型动画显示"，调入测量数据进行分析。 4-1 用稳态激扰法测量固支梁结构的幅频响应曲线 框图: 同3-3 目的: 用稳态激扰法测量结构的幅频响应曲线、并用确定其1～4阶固有频率、相对阻尼系数（半功率点法） 步骤: 同3-3 4-2 用速度共振法测量固支梁固有频率 框图: 同3-4 目的: 用速度共振的相位判别法测量固支梁结构的1～4阶固有频率。 步骤: 同3-4 4-3 用共振法测量固支梁结构阻尼系数 框图: 同3-5 目的: 用共振法测量固支梁结构的1～4阶阻尼系数。 步骤: 同3-5 4-4 用正弦扫频法测量固支梁结构的频率响应 框图: 同3-6 目的: 用正弦扫频法测量固支梁结构的频率响应 步骤: 同3-6 4-5 用冲击激励法测量固支梁模态参数 框图: 同3-7 目的: 用冲击激励法测量固支梁的频率响应函数和振型 步骤: 同3-7 5-1 用稳态激扰法测量悬臂梁结构的幅频响应曲线 框图: 同3-3 目的: 用稳态激扰法测量结构的幅频响应曲线、并用确定其1～4阶固有频率、相对阻尼系数（半功率点法） 步骤: 同3-3 5-2 用速度共振法测量悬臂梁固有频率 框图: 同3-4 目的: 用速度共振的相位判别法测量悬臂梁结构的1～4阶固有频率。 步骤: 同3-4 5-3 用共振法测量悬臂梁结构阻尼系数 框图: 同3-5 目的: 用共振法测量悬臂梁结构的1～4阶阻尼系数。 步骤: 同3-5 5-4 用正弦扫频法测量悬臂梁结构的频率响应 框图: 同3-6 目的: 用正弦扫频法测量悬臂梁结构的频率响应 步骤: 同3-6 5-5 用冲击激励法测量悬臂梁模态参数 框图: 同3-7 目的: 用冲击激励法测量悬臂梁的频率响应函数和振型 步骤: 同3-7 6-1 用稳态激扰法测量一端简支一端固支梁结构的幅频响应曲线 框图: 同3-3 目的: 用稳态激扰法测量结构的幅频响应曲线、并用确定其1～4阶固有频率、相对阻尼系数（半功率点法） 步骤: 同3-3 6-2 用速度共振法测量一端简支一端固支梁固有频率 框图: 同3-4 目的: 用速度共振的相位判别法测量一端简支一端固支梁结构的1～4阶固有频率。 步骤: 同3-4 6-3 用共振法测量一端简支一端固支梁结构阻尼系数 框图: 同3-5 目的: 用共振法测量一端简支一端固支梁结构的1～4阶阻尼系数。 步骤: 同3-5 6-4 用正弦扫频法测量一端简支一端固支梁结构的频率响应 框图: 同3-6 目的: 用正弦扫频法测量一端简支一端固支梁结构的频率响应 步骤: 同3-6 6-5 用冲击激励法测量一端简支一端固支梁模态参数 框图: 同3-7 目的: 用冲击激励法测量一端简支一端固支梁的频率响应函数和振型 步骤: 同3-7 7-1用冲击激励法测量复合梁模态参数 框图: 目的: 用冲击激励法测量复合梁的频率响应函数和振型 步骤: 同3-7 8-1 用冲击激励法测量中心固定薄板模态参数 框图: 目的: 用冲击激励法测量中心固定薄板的频率响应函数和振型 步骤: 同3-7 9-1 测量悬索系统各阶固有频率并观察各阶主振型 框图： 目的：学会用共振法测量二自由度和三自由度系统的各阶固有频率,观察二自由度和三自由度系统的各阶主振型 步骤： 1、用非接触式激振器对准某一质量块,并保持初始间隙4-5mm,用砝码组弦丝张力1Kg. 2、 激振器接入正弦信号后,对系统产生正弦激振力,系统将发生振动,激振信号频率由低到高缓慢调节,观察质量块的振动幅值及系统的振动形态,即可打找到系统在张力为1Kg时各阶固有频率和主振型. 3、然后增加砝码分别为2、3、4、5Kg,用同样的方法可找到张力为2、3、4、5Kg时的保阶固有频率和主振型。 10-1 测量等强度梁的应变应力分布 框图： 目的：测量等强度梁上各点应变应力以及调整加载砝码后应变应力的变化规律。 步骤：用静态应变仪测量等强度梁各测点的应变。在不加载的情况下测量各点应变，调整加载砝码的重量，再分别测量各点应变，观察应变分布规律。