实验三振动系统固有频率的测量
实验三振、动统系固有率频测的量一、
实验目的
、学习共1振前后萨如图李的变形规律化和特点。 2、习共学法振测试有固频的率原理方和法 (幅;判值别和相位法别法判 )、学习3锤法击试测振动统系固频有的率原理方法和; (传递数函判别法)4 学习自、由减振动波衰自谱分形析法测试动振系统固有率的原频和理方。 法自(谱分析 )
法、二验装实框置
图图
-15
实验
置框图
装
、三验实原
对于振动理统,系常要经测定固其频有,率常用的方法就最是简用力激振谐,引起统系 振,共而从到找统系各的阶有频率固另一种。法方锤击是法,冲用击激力振,通过输入力的 信和输出号的应信号响行传进函分,析到各阶固得频率有
。1、简谐力
振
激简谐由力用作下的强振动系统,其迫动运方程为:
c kxx f txm1
令
f t : Binst
方
程的解特即强迫振动为:, x t A in st 中:式
B1 B 2 m 2 2 2 2 k n n 2 , ar can t 其中: 2 n 1 A
21 1 2 2
2可
,知共时振振和幅相位有明都变化显通过对,两个参这进行测量,我数可以们判别 系是否统到达振共点从,确而定系出统的阶共各振率。 频1)幅(判别法值 激振功在输率出变的情况下,由低到高不调激振器的激节频振率通,过振动线曲,我 们以观察到可某在一率频下,一任动振量(位移、度、加速度速)幅迅值增加速这,是机就械振动系 的统阶固有频某。率这方种简单法易,但在行尼阻较的大况情,下同不测量方法测的量出的 共振频稍有率别差,不 类同的振动量对振型变化幅敏感程不度样,一 样对这于种类 一的传感型器在阶某率时不够敏频感 。2()位判相别法 位相别判是据共根时振特的相殊位值及以振前后相位共化变律所提规出来的种一振共 别判。法简在谐力振激的情况下,相用法位判定共来是振一较为敏种感方的,而且共振时法 的率频就系是的统阻无尼有频率,可以排除阻尼固素因影响的 激。振号信:为F t B si nt 位移号信为: x t A s n it
t A cos t A s n it /2 度信号速:为x
加度信速为号 : x t A in s t A ins t 2
2
()一位移别法 判将振信激号输到入集采仪的第一道通 ( 即x ) 轴 位,移感传输器信号输出第二通道入 即 (y轴 )此时两,通的道信号别为:分激振信号 : F为
t B sn it 移信位为:号 x t A s i nt 振时共, n时 / 2 , x 信号和轴 y 信号的相位差轴 π为2/,据利萨根如图 理可原,知幕上屏的象将是图一正椭个圆当。ω略大ω于n或略 小ω于 时n图象都,将由正 椭圆为变椭圆, 斜其变化过程下图所如示 因。此象图斜椭由变为圆正椭的圆率就是频振动 体固有的频率。
ωω
n图5 2-
ω=ωn
用位移别法共判的利振如萨图形
ω>
n
ω
()速度二别法判将 激振号信入到采输集的第仪一通道(即 轴) x,速度 感器传输信出号输入第通道二(即 y轴) 此,两时通道信的号分别:为激振信 号为:F t sBni t
t A cso t A si nt / 速2度号为信 :x共
时,振 时 n / 2,x轴 信和 y号轴信号 的位差为相 ,根0据萨利如图 理可原知屏,幕上图象的将一条直是线当。ω大略ωn 于或小略ωn于 ,时图都将由象线 变直斜椭圆,为其变 化程如下图过示所 。因此象由斜图椭圆为直线的变频率就振是动的固体有 率频
。3
ω
图5-
3ωω=
用速n判别法共振的利萨如度形
图ωω>n
()加速三判别法 度激振信将号入输采到仪集第一通的(道 x 轴即),加速 度传感器输信出输入第号通道二 即 y(轴 )此,时两通道信号的别为分: 振信激号: 为 Ft Bin st 加度信速为号: x t Asi n t Aisnt
2
振共时 , n时 / ,x2 轴信号 y和轴信 的相号差位为π /2根,据利萨 图原理可如,屏知幕上的象图是将一正个圆。椭当ω略于大ω 或略小n于ω 时,图n象都将由 正圆椭为斜变圆椭,其 变化程如下过图示。 因所图此象斜由椭圆为变正圆椭频的就是率 振体动固的频率。
有
ω
图 ω54
-=ωn
ωωω>
用n速度加判法共别振利的萨如图形
()3率响频法(应函判传别数函判别—法—动放大系数判别力法 在)性系线假设情统况,下激振力输为入,测信号(量响应)输出,通为传过分析,得 函系到固统有率。频 响与激振应力之的关间系可导用表示纳
A: B1
k
12
1 2 2
2
ej ;其中:
4
2 , rctan a 2 n 1
这是输就入与出幅输之值的间关,系即统的系响特频曲线(性复函数是。)共振频在 下率的值幅速增大,从迅而可以判别阶各共频振。 率4()自分析法 谱当系做自统由减衰动时振包括各阶 频率成分了,时域形波反映了阶频率各下自衰减 波形的由性叠线加,通过 时对域形波 做FF
T变换就可以到其频得谱,图 而从我可们以频从图 谱中各峰值处得系统到各阶的有频率固。
、四验方实
法一( 、幅值判别)测法 1量、装安仪 把器接式激振器触安在支装上架 ,节激调器高振, 度接让触对头支梁产生简一定的压力预 ,把振激器的号输入端信连用接线接到 HD131 扫0信频号源输的出接口。 上把加速传度器粘感在贴支梁简,输上信出接号到采分析数的仪动振试通道测。 2开、 打开机仪电器,源入进 DSA0023数 分采析软,件置采样率设,连采续集输,传入器感敏灵 度设置量、范程,在打围的开窗内口选择入接号信测量的通道。清后零开始集采据数 。3、量测打开 D13H10 扫频号源信电的开源,关调节出电输压,意注要过载,手动调节不出输 信的频号,率从 开0调始节,当支简产梁振动生,且振动最大量(时共振 ),持保频该一段 率间时记,下录时此信号显源示的频,即率为简梁支振固动有率频继。续大增率可得到高频阶振动 频。 (二率 、)相位别法判此部(移至分实验二) 、1将励信号源输激端信号接出采集仪的入振动测试道用外通输数入 采11-(X轴 )加,速 度感器输出信号传接集采器的振仪动测通道 1-试(2 轴)Y。加 速传感度器在放离距梁端 /31处。 2、打开 器电仪,进入 D源A200S 3数采析软分件在打,的窗口内,点击鼠开标右键选择 信的时号波形间 -1 和 1-2,选1“择X- Y录记仪式方” ,利用利如图萨示两显道的通数据。调 信节号源的频,率察图象观的化变情,况将加速度感器换传速度成感传和器移传位感器分别测试, 察观图象,根 共振时据物理各的判量法原理别, 来确共振频定率。 调 节HD3110的 输电出来调整激振压器激振力大的,从而调小整传器的输感出幅大小。 值()三 频响函、(数递传函数)判别法测量1、 安仪装 器把锤的力传感器力出输接线采集仪到 1-1通 ,点道样控采制的运行参栏数按 钮考参通道 为11-,把度速感器传安放简在支上,梁出输信接到号1 2-通 道
。 5
,设置
、开2 打开仪机器电源进入,DAS 200 数采分3软析,设件置项运各行数参选,择响分析频式。模 、测量 用3力锤击简梁中部支就可,到看时波域,形点鼠右键信号标择,选选择响曲频 1线2/-1-1, 响曲线频的第一峰个就是系统的阶固一频有。 率面后几个峰是的统系高阶频率的 。动传移感器或 力用敲锤简梁的支其他部位再进,测行试记录下梁的各阶固,有率。
频(
)四、自谱 分法
1、析装仪安 器、开2 机模析。式 3测量 用、锤力简支梁中部,击可就到时看域形,波鼠标点键信号选择右选,择功率 把加自速传感度器安放简在支上,输梁
出信接到振号动测通试 道1- 1通。
道
打开器电仪源,进 D入S2A003数采分 析件,设软置项运各参数,选行频响分
谱择,就可到得功自率谱线曲,一第峰就是个统系第的阶一固频率。有后面几个的是系峰统的 阶高率频。移传动器或感用力锤简支敲的梁他部位其再进行,测试记录下各,阶固频有率。
五、
实结果验与分
1.析 用将移、位速度加、度速别共判的结果振分别绘图来出。
2
. 较比各方法种得到的各阶态频率。
频模率(H) z试方法 测值判别法 幅移位d 相位 别判法 第 阶一率 频第二频率阶 第阶频三
率速
v
度速度加a 递函传判数法 自别谱别法
3.判分析 验结实果理论原与理是否相合。
符
6