目录
实验一振动信号采集与处理相关软件和硬件设计介绍 (2)
实验二单自由度系统阻尼比的测定 (6)
实验三二自由度系统频响函数的测定 (9)
实验一振动信号采集与处理相关软件和硬件设计介绍
一、实验目的
1、熟悉振动信号采集与处理软件的基本功能和设置方法；
2、熟悉硬件中各通道代表的意义和设置方式；
3、掌握基本振动测试流程。
二、振动信号采集和处理软件简介
软件名称
YE6251力学教学装置。
软件介绍
左面板
下面板
至少应为实验所需最大频率的2倍
力锤信号用信号触发，电磁激振器信号可选连续采样或随机采样
力锤信号一般采用2即可，电磁激振器信号可采用
4及以上
一般采用通道4、通道5、通道6或通道7，依传感器类型和其使用通道号而定
一般5％及以下，建议取2％或3％
默认为登录路径
试件类型
不用的通道双击使其为错
号，使用的通道使其为对号
上面板和右面板
某测试全图
实验中可以使用的方法
采样状态栏 时间波形 傅立叶分析
传函幅值，需设置输入和输出通道,用右键
仪器的软件开关 开始采样或停止采样
峰谷
值
等光标选择
缩小x
轴图形显示
放大x
轴图形显示
缩小y
轴图形显示
放大y
轴图形显示
自动量程
三、振动信号采集和处理硬件简介
试件
单自由度系统
模拟单自由度的质量块、阻尼、弹簧系统振动。本实验台的力学模型如下：
二自由度系统
模拟二自由度的质量块、阻尼、弹簧系统振动。本实验台的力学模型如下：
激励设备
力锤
给试件施加脉冲激振力并通过其内置的压力传感器感应力信号。有四个锤头，分别用来测量不同的频段，同时对应不同刚度的材料，本实验以铝制锤头为最佳。
信号发生器（通道2）
产生一定频率的电信号，分为手动调频和自动扫频两种操作方式。手动调频用于产生固定的激励频率；自动扫频是仪器在设定的频段内自动循环扫描。
功率放大器（通道1）
本实验台中，接在信号发生器的后端，电磁激振器的前端。由于信号发生器产生的频率信号通常较小，因此在将其传送到激振器之前，需要将信号通过功率放大器进行放大。
电磁激振器
对试件进行激励。
采集设备
位移传感器
采用非接触式感应试件位移。
加速度传感器
感应试件加速度。
力和加速度复合传感器
其输出包含两路信号：力和加速度。一般感应激振器的激振力并响应试件的加速度。
位移测量仪（通道4）
本实验台中，位移测量仪用来测量电涡流位移传感器的信号幅值大小，同时将该信号输入计算机以便于数据分析。
力测量仪（通道5）
通过该通道实时测量力值大小，同时将该信号输入计算机以便于数据分析。
加速度测量仪（通道6和通道7）
测量加速度传感器的电信号大小，同时将该信号输入计算机以便于数据分析。通过对该信号进行一次积分和二次积分，可获得速度和位移信号。
分析设备
YE6251设备和计算机
当各个通道产生或采集信号时，YE6251设备首先进行滤波以及数字和模拟信号之间的转换等处理，而后传送到计算机，使用软件进一步数据处理并将信号实时显示出来。
四、实验流程示例
示例1
示例2
五、实验报告内容
1、采样频率和实验最大频率的关系如何？
2、你如何理解“信号触发”和“触发电平”的意义？非脉冲信号可否用信
号触发？解释你的结论。
3、你认为FFT（快速傅立叶变换）在理论上的作用是什么？对照实验中的
时间曲线，FFT可能产生的优点是什么？
4、信号发生器的作用是什么？
5、传感器的作用是什么？它的信号属于激励信号还是响应信号或者两者都可以？位移传感器、力和加速度复合传感器各属哪一种？力锤的信号呢？
6、如果知道了某单自由度系统位移随时间变换的曲线，可否能大致得出该系统的固有频率？简述你的理由并写出测量位移随时间变化曲线的实验流程图。
实验二单自由度系统阻尼比的测定
一、实验目的
1、设计两种单自由度系统阻尼比的测定方法；
2、观察实验现象并比较两种方法优劣，进行误差分析。
二、实验中可能用到的仪器
单自由度系统、力锤、位移传感器、激振器、力和加速度复合传感器、功率放大器、信号发生器、力测量仪、加速度测量仪等。
三、 理论公式
第一种方法 利用位移共振和加速度共振的差异求解阻尼比 位移共振激励频率
n
d n d d f f
ωωλ==
221ζ-= 加速度共振激励频率
221/1ζλ-===
n
a i a a f f
ωω 联立上述两式可得
2
/12/1a
d a d f f -=-=
λλζ a d n f f f =
第二种方法 利用对数衰减率求解阻尼比
)()
(ln d T t u t u +=δ2)(12ln ζ
πζζωζωζω-===+--d n T t t T e e d n n πζ2≈
π
δ
ζ2=
第三种方法 利用半功率带宽求解阻尼比
ζζλ-+=21A n A A f f λ= ζζλ++=21B n B B f f λ=
ζλλλ2=-=∆A B A B f f f -=∆=n f λ∆
n
f f
∆=
21ζ 第四种方法 利用1=λ时位移振幅放大系数求解阻尼比
说明 为与教材对应，此组公式中的符号f 表示正弦激励力振幅；d T 表示运动传递率，为输
出与输入之比，实验中用传函幅值可直接得出该变量，在低频状态下，也可将d T 理解
为柔度。
当0≤λ<<1时（实验中取1.0=λ左右即可），位移振幅
k
f B d 0
≈
从而 d B f k 0=
＝d
T 1
当1=λ时
ζ
21
0k f B d =
d
d T k k f B 1
21210⋅==
ζ 四、 实验结果
五、实验报告内容
1、写出你用的两种实验方法及其理论。
2、画出你用的第一种方法的实验装置图并写出实验步骤。
3、画出你用的第二种方法的实验装置图并写出实验步骤。
4、写出两种方法的实验结果。
5、计算两种方法得出的单自由度系统阻尼比。
6、分析实验误差原因，比较两种方法优劣。
实验三二自由度系统频响函数的测定
一、实验目的
1、测试二自由度频响函数矩阵；
2、根据实验条件，利用频响函数理论计算实验系统的一些振动参数，并进
行误差分析。
二、实验装置
三、实验步骤
1、装好二自由度系统。
2、将位移传感器线圈垂直于m1放置于其1mm左右距离处，并与位移测量仪
连接好，将力锤与力测量仪连接好，检查无误后打开仪器电源并打开计算机。
3、调零位移测量仪和力测量仪通道。
4、打开“YE6251力学教学装置”软件，登录后填好组号和成员名单，并记
好存盘路径。
5、设置软件参数，采样频率为500Hz，触发通道为5号通道，触发电平3％
左右。
6、将下面板中除通道4和通道5之外的通道关闭，将这两个通道的增益设
置与仪器面板上的倍数相同。
7、打开通道4和通道5的时间波形图，打开传函幅值图，设置传函幅值的
输入通道为5，输出通道为4。
8、新建一个word文档于桌面，起一个自己的名字。
9、打开“开始采集”按钮，用力锤轻敲m1，则软件上可获得三个图形。
10、在传函幅值图中找到两个固有频率，记录任意非固有频率0ω处的幅值，并保存该图形；记录下力值的峰值11f ，并记录任意时间点0t 的位移幅值。 11、保存三个图形于word 文档，并标明“H 11”。
12、将位移传感器放置于m 2处，重复步骤9～11，得出“H 21”。记录点全部同步骤10，均为0ω和0t 处的幅值，下面步骤13也 一样。
13、改变力锤敲击质量块为m 2，重复9～12，得出“H 12”和“H 22”。 14、整理并拷贝实验数据。 15、整理实验仪器。
四、 理论公式
1、单位脉冲响应矩阵)(t h 与频响函数矩阵)(ωH 的关系
⎰+∞
∞--=dt e t t j ωω)()(h H
)(t h 与)(ωH 互为Fourier 变换对。
2、单位脉冲响应
ij
ij ij f t u t h )()(=
式中ij f 为力锤敲击力，下标“ij ”表示j 处激励，i 处响应。 3、二自由度振型矩阵
⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛-=11
11ϕ 4、二自由度单位脉冲响应矩阵
T t M t M h h
h h t ϕωωωωϕ
⎪⎪
⎪⎪⎭
⎫
⎝
⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=2221112221
1211
sin 100
sin 1
)(h
5、模态质量M 与模态刚度K
T
m m m m M M ϕϕ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=22211211
21
0M 2i i i M K ω= i ＝1，2
T
k k k k K K ϕϕ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=22211211
21
0K 五、 实验结果
六、实验报告内容
1、简述实验目的、原理和步骤。
2、画出实验流程图。
3、完成实验结果分析，写出误差原因。
机械振动实验报告 1. 实验目的 本实验旨在通过对机械振动的实验研究，掌握机械振动的基本原理和特性，深入了解振动系统的参数对振动现象的影响。 2. 实验原理 （1）简谐振动：当物体在受到外力作用下，沿着某一方向做来回运动时，称为简谐振动。其数学表达式为x(t) = A*sin(ωt + φ)，其中A 为振幅，ω为角频率，φ为初相位。 （2）受迫振动：在外力的作用下振动的振幅不断受到调节，导致振幅和相位角与外力作用间存在一定的关联关系。 （3）自由振动：在无外力作用下，振动系统的振幅呈指数幅度减小的振动现象。 3. 实验内容 （1）测量弹簧振子的简谐振动周期并绘制振幅-周期曲线。 （2）通过改变绳长和质量对受迫振动的谐振频率进行测量。 （3）观察受外力激励时的自由振动现象。 4. 实验数据与结果 （1）弹簧振子简谐振动周期测量结果如下： 振幅（cm）周期（s）
0.5 0.8 1.0 1.2 1.5 1.6 2.0 1.9 （2）受迫振动的谐振频率测量结果如下： 绳长（m）质量（kg）谐振频率（Hz） 0.5 0.1 2.5 0.6 0.2 2.0 0.7 0.3 1.8 0.8 0.4 1.5 （3）外力激励下的自由振动现象结果呈现出振幅逐渐减小的趋势。 5. 实验分析 通过实验数据处理和结果分析，可以得出以下结论： （1）弹簧振子的振动周期与振幅呈线性关系，在一定范围内，振 幅增大，周期相应增多。 （2）受迫振动的谐振频率随绳长和质量的增加而减小，表明振动 系统的参数对谐振频率有一定的影响。 （3）外力激励下的自由振动现象符合指数幅度减小的规律，振幅 随时间的增长呈现递减趋势。
振动测试实验报告 振动测试实验报告 引言： 振动测试是一种常用的实验方法，用于评估物体在振动环境中的性能和可靠性。本文将介绍一次振动测试实验的过程和结果，并对实验结果进行分析和讨论。 实验目的： 本次实验的目的是评估一款新型电动牙刷在振动环境下的性能。通过对电动牙 刷进行振动测试，我们可以了解其在振动环境下的工作状态和可靠性，为产品 的改进和优化提供参考。 实验装置： 本次实验使用了一台专业的振动测试设备，该设备能够模拟不同频率和幅度的 振动环境。同时，还配备了传感器和数据采集系统，用于测量和记录电动牙刷 在振动环境下的振动情况。 实验过程： 1. 准备工作：将电动牙刷固定在振动测试设备上，并确保其稳定性和安全性。 2. 参数设置：根据实验要求，设置振动测试设备的振动频率和振动幅度。 3. 数据采集：启动振动测试设备，并开始采集电动牙刷在振动环境下的振动数据。 4. 实验记录：记录电动牙刷在不同振动条件下的振动情况，包括振动幅度、频 率和持续时间等。 5. 数据分析：对采集到的振动数据进行分析，评估电动牙刷在振动环境下的性 能和可靠性。
实验结果： 经过振动测试，我们得到了以下实验结果： 1. 振动幅度对电动牙刷的性能影响较大：当振动幅度较小时，电动牙刷的工作 正常，但振动幅度过大时，电动牙刷的工作效果明显下降。 2. 振动频率对电动牙刷的性能影响较小：在一定范围内，振动频率对电动牙刷 的工作效果没有显著影响。 3. 振动时间对电动牙刷的性能影响较小：电动牙刷在短时间内的振动环境下工 作正常，但在长时间振动后，可能出现性能下降或故障。 结果分析： 根据实验结果，我们可以得出以下结论： 1. 电动牙刷的振动幅度应控制在合理范围内，过大或过小都会影响其工作效果。 2. 振动频率对电动牙刷的性能影响较小，可以在一定范围内进行调整。 3. 长时间的振动可能会导致电动牙刷的性能下降或故障，因此在设计和生产过 程中需要考虑其耐振性能。 结论： 通过本次振动测试实验，我们对电动牙刷在振动环境下的性能进行了评估。实 验结果表明，振动幅度对电动牙刷的工作效果影响较大，而振动频率和时间对 其影响较小。在产品设计和生产中，需要合理控制振动幅度，并考虑其耐振性能，以提高产品的可靠性和稳定性。 附录： 本次实验所使用的振动测试设备和数据采集系统的详细参数如下： 1. 振动测试设备型号：XXXX
机械振动实验报告 机械振动实验报告 引言： 机械振动是物体围绕平衡位置做周期性的往复运动。振动现象广泛存在于自然 界和人类生活中，对于了解物体的动态特性和掌握工程实践中的振动控制具有 重要意义。本实验旨在通过对机械振动的实验研究，探究振动的基本特性和影 响因素。 一、实验目的 本实验的主要目的是： 1. 了解机械振动的基本概念和特性； 2. 掌握振动系统的参数测量和分析方法； 3. 研究振动系统的自由振动和受迫振动。 二、实验装置和原理 本实验使用了一台简单的机械振动装置，该装置由弹簧、质量块和振动台组成。通过改变质量块的位置和振动台的振幅，可以调节振动系统的参数。实验原理 基于振动的力学模型，包括弹簧的胡克定律、质量块的运动方程和振动台的驱 动力。 三、实验步骤和结果 1. 自由振动实验 首先，将质量块固定在振动台上，并将振动台拉到一侧，使其产生初位移。然后，释放振动台，观察振动的周期、频率和振幅。通过实验测量和计算，得到 自由振动的周期和频率随振幅的变化关系。
2. 受迫振动实验 在受迫振动实验中，我们通过改变振动台的驱动频率来激励振动系统。首先， 将振动台连接到一个电动机，调节电动机的转速，改变驱动频率。然后，测量 振动台的振幅和相位差，以及电动机的转速和驱动频率之间的关系。 3. 参数测量和分析 在实验过程中，我们还测量了弹簧的劲度系数、质量块的质量和振动台的质量。通过这些参数的测量和分析，我们可以计算出振动系统的固有频率、阻尼比和 共振频率。 四、实验结果分析 根据实验结果，我们可以得出以下结论： 1. 自由振动的周期和频率与振幅呈正相关关系，即振幅越大，周期和频率越大。 2. 受迫振动的振幅和相位差与驱动频率之间存在一定的关系，即在共振频率附近，振幅最大，相位差为零。 3. 振动系统的固有频率、阻尼比和共振频率与系统参数有关，可以通过参数测 量和分析得到。 五、实验结论 通过本次机械振动实验，我们深入了解了振动的基本概念和特性。实验结果表明，振动的周期、频率、振幅和相位差与系统参数和外界驱动力密切相关。掌 握振动系统的参数测量和分析方法，对于工程实践中的振动控制具有重要意义。 六、实验总结 机械振动是一种普遍存在的物理现象，对于了解物体的动态特性和掌握工程实 践中的振动控制具有重要意义。本次实验通过对机械振动的实验研究，我们深
实验一、转子振动实验 一、实验目的 1.了解测量振动的基本方法 2.掌握电涡流传感器的原理及使用方法 3.熟悉转子进行饶轴转动时的基本动力学特征 二、实验内容 1.观察旋转机械子运动特点 2.使用电涡流传感器测量转子振动 3.利用示波器测量转子运动轨迹和频谱 三、实验装置 电涡流传感器是一种非接触式测量的位移传感器。它具有较宽的使用频率范围（DC～1.0kHz）。因此特别适合于测量转子轴的振动、静偏摆、油膜厚度、轴心轨迹等机械量，也可用于其他对象的静态和动态位移的测量。 旋转机械大量应用于工业和科研领域中。旋转部件（转子）旋转时，由于转子本身存在失衡量（即转子的质心和形心不一致），从而产生离心力使转子产生振动。这种振动的频率有与转子的转速相同部分，也有不同的部分，可以通过频谱分析得到其特性。 转子旋转的运动轨迹可以通过正交两个位移传感器测量到的振动量合成得到。 实验所用的装置、仪器及接线如图所示。
四、实验原理 动力学方程 容易解得， 轴心轨迹方程为： 五、实验步骤 1、检查接线，特别注意传感器电源压的极性，安装位置，电机源连接等。 2、启动电机，观察转子运情况。 3、采用示波器测量转子运动轨迹，振频谱特性。 4、输出振动测量数据用于事后分析。 六、实验结果 1.转动信号
输入信号为正弦波；其周期为， 2.振动信号 振动信号为正弦波； 周期：，与输入信号一致。
输入信号与振动信号置于同一图中，观察 容易发现，两者频率相同，但是存在一个相位差。 3.观察转子的运动轨迹 置于x-y坐标下，观察李萨如图，得到： 4.观察输入振动的频谱图
《机械振动基础》实验报告 （2015年春季学期） 姓名 学号 班级 专业机械设计制造及其自动化报告提交日期 2015.05.07 哈尔滨工业大学
报告要求 1.实验报告统一用该模板撰写，必须包含以下内容： (1)实验名称 (2)实验器材 (3)实验原理 (4)实验过程 (5)实验结果及分析 (6)认识体会、意见与建议等 2.正文格式：四号字体，行距为1.25倍行距； 3.用A4纸单面打印；左侧装订； 4.报告需同时提交打印稿和电子文档进行存档，电子文档由班长收 齐，统一发送至：。 5.此页不得删除。 评语： 教师签名： 年月日
实验一报告正文 一、实验名称：机械振动的压电传感器测量及分析 二、实验器材 1、机械振动综台实验装置(压电悬臂梁) 一套 2、激振器一套 3、加速度传感器一只 4、电荷放大器一台 5、信号发生器一台 6、示波器一台 7、电脑一台 8、NI9215数据采集测试软件一套 9、NI9215数据采集卡一套 三、实验原理 信号发生器发出简谐振动信号，经过功率放大器放大，将简谐激励信号施加到电磁激振器上，电磁激振器振动杆以简谐振动激励安装在激振器上的压电悬臂梁。压电悬臂梁弯曲产生电流显示在示波器上，可以观测悬臂梁的振动情况；另一方面，加速度传感器安装在电磁激振器振动杆上，将加速度传感器与电荷放大器连接，将电荷放大器与数据采集系统连接，并将数据采集系统连接到计算机（PC机）上，操作NI9215数据采集测试软件，得到机械系统的振动响应变化曲线，可以观测电磁激振器的振动信号，并与信号发生器的激励信号作对比。实验中的YD64-310型压电式加速度计测得的加速度信号由DHF-2型电荷放大器后转变为一个电压信号。电荷放大器的内部等效电路如图1所示。 q
竭诚为您提供优质文档/双击可除 振动测试实验报告 篇一：振动实验报告l 机械振动实验报告 1.测量简支梁的固有频率和振型 1.1实验目的 用激振法测量简支梁的固有频率和固有振型。掌握多自由度系统固有频和振型的简单测量方法。 1.2实验原理 共振法测量振动系统的固有频率是比较常用的方法之一。共振是指当激振频率达到某一特定值时，振动量的振动幅值达到极大值的现象。本次试验主要利用调整激振频率使简支梁达到位移振动幅值的方法来测量简支梁的一阶，二阶以及三阶固有频率以及从计算机上读取其当时的振型！ 1.3实验内容与结果分析 (1)将激振器通过顶杆连接到简支梁上（注意确保顶杆
与激振器的中心线在一直线上），激振点位于简支梁中心偏左50mm处（已有安装螺孔），将信号发生器输出端分别与功率放大器和数据采集仪的输入端连接，并将功率放大器与激振器相连接。 (2)用双面胶纸（或传感器磁座）将加速度传感器A粘贴在简支梁上5#测点（实验时固定不动，用于与其他测点比较相位），将加速度传感器连接，将电荷放大器输出端与数据采集仪的输入端连接。 (3)将信号发生器和功率放大器的幅值旋钮调至最小，打开所有仪器电源。打开控制计算机，打开做此次试验所需的测试软件，进入页面设置好各项参数。通过调节激振频率，观察简支梁位置幅值振动情况。可以通过放在简支梁上的装有一定量塑质小球的小型透明容器直观的观察里面小球的 振动情况，小球振动越厉害，也就说明简支梁振动的位移幅值越大；还可以通过分辨简支梁在不同激振频率下的发出的振动声音，声音越大，说明振动幅值越大！ （4）通过（3）中的方法，可以测量出在简支梁在某一激振频率范围内的振动幅值，则此激振频率就是我们需要测量的一阶，二阶以及三阶固有频率，在测出固有频率的同时将计算机上画出的各阶振型的图像保存，以便结果的分析。 （5）在完成所有的试验内容之后，通过记录下的实验数据分析实验的结果。所得的实验结果如下：测得的简支梁
实验一振动系统固有频率的测试 一、实验目的： 1、学习振动系统固有频率的测试方法； 2、学习共振动法测试振动固有频率的原理与方法； 3、学习锤击法测试振动系统固有频率的原理与方法； 二、实验原理 1、简谐力激振 1）幅值判别法 在激振功率输出不变的情况下，由低到高调节激振器的激振频率，通过示波器，我们可以观察到在某一频率下，任一振动量（位移、速度、加速度）幅值迅速增加，这就是机械振动系统的某阶固有频率。这种方法简单易行，但在阻尼较大的情况下，不同的测量方法得出的共振动频率稍有差别，不同类型的振动量对振幅变化敏感程度不一样，这样对于一种类型的传感器在某阶频率时不够敏感。2）相位判别法 相位判法是根据共振时特殊的相位值以及共振动前后相位变化规律所提出来的一种共振判别法。在简谐力激振的情况下，用相位法来判定共振是一种较为敏感的方法，而且共振是的频率就是系统的无阻尼固有频率，可以排除阻尼因素的影响。 A．位移判别共振 将激振动信号输入到采集仪的第一通道（即X 轴），位移传感器输出信号或通过ZJY-601A 型振动教学仪积分档输出量为位移的信号输入到第二通道（即Y 轴），此时两通道的信号分别为 激振信号为：位移信号为： 共振时，，X 轴信号和Y 轴信号的相位差为p / 2，根据利萨如图原理可知，屏幕上的图象将是一个正椭圆。当w 略大于n w 或略小于n w 时，图象都将由正椭圆变为斜椭圆，其变化过程如下图所示。因此图象图象由斜椭圆变为正椭圆的频率就是振动体的固有频率。
B．速度判别共振 将激振信号输入到采集仪的第一通道（即X 轴），速度传感器输出信号或通过ZJY-601A 型振动教学仪积分档输出量为速度的信号输入到第二通道（即Y 轴），此时两通道的信号分别为： 激振信号为：速度信号为： 共振时，，X 轴信号和Y 轴信号的相位差为p / 2。根据利萨如图原理可知，屏幕上的图象应是一条直线。当w 略大于n w 或略小于n w 时，图象都将由直线变为斜椭圆，其变化过程如下图所示。因此图象由斜椭圆变为直线的频率就是振动体的固有频率。` C．加速度判别共振 将激振信号输入到采集仪的第一通道（即X 轴），加速度传感器输出信号输入到第二通道（即Y 轴），此时两通道的信号分别为： 激振信号为：加速度信号为： 共振时，，X 轴信号和Y 轴信号的相位差为p / 2。根据利萨如图原理可知，屏幕上的图象应是一个正椭圆。当w 略大于n w 或略小于n w 时，图象都将由正椭圆变为斜椭圆，其变化过程如下图所示。因此图象由斜椭圆变为正椭圆的频率就是振动体的固有频率。
机 械 振 动 实 验 指 导 书 第一章 实验用传感器原理 传感器又叫拾振器，是将机械量（力、位移、速度、加速度等）按比例转化成电量的装置。我们将要使用的传感器有两类：电涡流式位移传感器；压电式加速度传感器和力传感器。 一、 电涡流式位移传感器 位移传感器又叫位移计。电涡流式位移计是一种相对式测量的非接触型传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体振动的位移或振幅的。在工作时传感器用支架固定在地基上，并与被测物体有一定的初始间隙d 0 ，当被测物体产生振动时，将引起d 0的变化，该变化量经电涡流传感器转换为电信号，然后经前置器输出到位移测量仪上进行测量。电涡流传感器的基本原理如下图。 在传感器的线圈中有1 MHz 的高频电流通过，它可与被测物体（导体）之间会产生互感，当传感器与被测物体的间距保持在一定范围内时，可以使前置器的输出电压与该距离成正比，从而实现测量。如果被测物体是非金属材料的，则测量时必须在其表面固定一厚度在0.2mm 以上，直径是传感器2倍以上的金属片。这种传感器受测量原理的制约，只能用来测量振幅在1mm 以内的振动。 但是，电涡流位移计具有频率范围宽（DC — 10 kHz ）、灵敏度高、结构简单以及非接触测量等优点，因此在工业监测及科研中得到广泛应用。 二、 压电式加速度传感器 加速度传感器又叫加速度计。压电式加速度计是一种惯性式传感器，即传感器在使 被测物体 位移测量仪 前置器 接电脑
用时固定在被测物体上与被测物体一起振动，测量结果是相对于地球上惯性坐标系的。 惯性式传感器的基本原理在机械振动的教材中已有介绍。当ω/ωn<<1时，传感器内的质量块相对于其外壳的相对位移正比于被测物体的加速度幅值，因而传感器构成加速度计。为了扩大加速度计的使用频率上限，应当尽可能提高加速度计本身的固有频率，一般压电式加速度计的固有频率可在20 kHz以上。 压电式加速度计利用压电晶体的压电效应来实现信号转换。其结构形式如下图所示，有压缩式和剪切式两种。压电晶体材料在受到压缩和剪切作用时，晶体片的表面会产生电荷（如图），电荷量与压力或剪力成正比。下面仅以压缩式加速度计为例来说明它们的工作原理。它的力学模型可表示为下图所示的力学系统，图中k为予压弹簧的刚度，k1为压电晶体片的弹簧刚度，k和k1构成并联弹簧。因此，加速度计的固有频率应由下式决定 ω= n 根据构成加速度计条件的要求，这一固有频率应远大于被测物体振动频率的上限。 加速度计在工作中，其晶体片上的电荷量 q a = RF = Rk1x 式中R为压电常数，F是晶体片上受到的压力，x是质量块相对于外壳的位移（可以是正弦函数或其他函数，且它与被测振动的加速度成正比），从而实现了测量。传感器也
机械工程测试技术实验报告 1. 引言 机械工程测试技术是机械工程领域中非常重要的一个方面，它涉及到各种各样的实验和测试方法，用于评估和验证机械系统的性能和可靠性。本实验报告将介绍一个关于机械工程测试技术的实验，包括实验目的、实验器材、实验步骤、实验结果和分析等内容。 2. 实验目的 本实验的主要目的是通过实验来研究机械系统的振动特性。通过对机械系统的振动进行测试和分析，可以评估系统的性能和可靠性，并找出潜在的问题和改进的方向。具体的实验目的包括： •测试机械系统在不同条件下的振动特性； •分析系统振动的频率、幅值等参数； •评估系统的稳定性和可靠性。 3. 实验器材 本实验需要使用以下器材和设备： •台式振动测试仪：用于测量机械系统的振动频率、振幅等参数； •电脑：用于记录和分析振动测试数据； •实验样品：机械系统的一个组件或整体。 4. 实验步骤 4.1 准备工作 在进行实验之前，需要进行一些准备工作，包括： 1.确保实验器材的正常工作和准备好必要的测试传感器； 2.安装和连接振动测试仪与电脑； 3.录制实验过程中的环境参数，如温度、湿度等。 4.2 实验操作 1.将实验样品放置在振动测试仪上，并固定好； 2.启动振动测试仪，并进行仪器的校准； 3.设置测试参数，包括振动频率范围、采样频率等； 4.开始振动测试，记录并保存测试数据；
5.在不同条件下进行多次振动测试，以获得更多可靠的数据。 4.3 数据处理与分析 1.将测试数据导入电脑，并进行初步处理，包括滤波、去噪等； 2.对处理后的数据进行频谱分析，计算振动频率、振幅等参数； 3.根据分析结果，评估机械系统的振动特性，包括稳定性、可靠性等； 4.如果有必要，进行进一步的数据处理和分析，以获得更深入的结论。 5. 实验结果与讨论 根据实验操作和数据处理的结果，得到了以下实验结果： 1.根据实验数据，得到了机械系统在不同条件下的振动频率和振幅； 2.分析了不同振动频率的系统响应，评估了系统的稳定性和可靠性； 3.讨论了可能的影响因素，如系统结构、工作负载等； 4.提出了可能的改进方案和研究方向。 6. 结论 通过本实验，我们成功研究了机械系统的振动特性，并获得了相关的实验数据和分析结果。根据实验结果和讨论，我们可以得出以下结论： 1.机械系统的振动频率和振幅受多种因素影响，包括系统结构、工作负 载等； 2.对于机械系统的稳定性和可靠性，需要进行进一步的研究和改进； 3.本实验为后续的机械工程研究和设计提供了重要的参考和指导。 参考文献 [1] Smith, J. W. (2010). Vibration fundamentals and practice. CRC Press. [2] Rao, S. S. (2008). Mechanical vibrations. Pearson Education India. [3] Stecki, J. S. (2016). Mechanical vibrations: theory and applications. CRC Press. 注意：以上内容均为虚构，仅用于演示如何按要求生成文档，并不涉及真实的实验和数据。如需真实内容，请自行替换。
振动设计分析实验报告 1. 引言 振动设计分析是一门重要的工程学科，广泛应用于机械工程、结构设计以及产品开发等领域。振动设计分析实验通过对不同振动系统进行测试和分析，以评估系统的振动性能和特性。本实验旨在通过测量不同振动系统的振幅、频率和相位等参数，以及对系统进行模态分析，并通过分析实验结果来探索振动设计的理论与应用。 2. 实验目的 - 学习使用振动测量设备和仪器； - 了解振动设计的基本原理和分析方法； - 熟悉模态分析的操作流程； - 掌握振动设计分析实验的基本技巧。 3. 实验设备和仪器 本实验所使用的设备和仪器包括： 1. 振动传感器； 2. 振动测量仪器； 3. 示波器； 4. 计算机。
4. 实验步骤 1. 配置振动传感器并连接到振动测量仪器； 2. 将振动传感器安装在待测试振动系统上，确保其与系统紧密接触； 3. 打开振动测量仪器和示波器，并进行仪器校准； 4. 调节振动系统的频率和振幅，测量并记录不同参数； 5. 进行模态分析实验，记录系统的固有频率和振动模态； 6. 将实验数据导入计算机，进行数据处理和分析； 7. 分析实验结果，评估振动系统的性能和特点。 5. 实验结果与分析 通过实验测量和分析，我们得到了以下结果： 1. 不同振动系统的频率和振幅； 2. 振动系统的固有频率和振动模态。 根据实验结果，我们可以评估振动系统的性能和特性，并进一步优化设计方案。例如，通过调整振动系统的频率和振幅，我们可以使系统在工作范围内达到最佳的振动效果。 6. 实验总结 本实验通过振动设计分析实验，我们学习了振动设计的基本原理和分析方法，并熟悉了模态分析的操作流程。同时，我们掌握了使用振动测量
转子振动试验报告 实验报告 一、实验名称：转子系统故障诊断 二、实验目的： 1、熟悉振动信号采集和处理的基本方法基本原理； 2、掌握基本的振动信号测试的流程； 3、掌握设备故障诊断仪HG-3602使用方法； 4、转子系统故障诊断。 三、实验器材：旋转机械振动及故障模拟试验平台、设备故障诊断仪 四、实验内容： 1、按要求搭接实验平台，熟悉实验平台控制方法； 2、选择测点，连接传感器； 3、按要求设置设备故障诊断仪HG-3602：开机启动旋转机械故障自诊断系统点击进入数据采集与分析模块在设备管理模块中对测点进行相关设置退出，进入数据采集模块测点设置观察各通道波形变化，采集数据并保存数据回放并分析 五、实验分析及结论： 1、从频谱图上突出的基频分量可以看出，振动的原因包括转子不平衡； 2、从概率密度图谱上看出，概率密度曲线出现偏斜，说明有轴承出现故障，且从从幅值谱上看出振幅大小会发生周期性的变化，即发生振幅调制，则判断可能轴承内圈有故障； 3、从幅值谱上看到基频分量以及高次谐波，且有振幅突变，说明转子支撑系统连接松动； 图1 概率谱
幅值谱 4、从功率谱上看到明显突变的幅值，且随输入频率增大产生更加明显的变化，更加说明存在转子支撑系统连接松动； 5、从功率谱上还看到垂直径向能量大于水平径向，但差别不是很大，则有可能不平衡和松动同时存在，故而两相反的作用相抵； 6、经过排查，发现轴承座地脚螺栓松动，排除该故障后再一次对水平径向和垂直径向在高频 输入下进行测试，得如下功率谱， 水平径向功率谱
垂直径向功率谱 从功率谱上看出，水平方向1X振动比垂直方向上的1X振动振幅小或相等，则说明该转子还 存在不平衡的故障。
振动传感器的建模与仿真实验报告 振动传感器是一种能够将机械振动信号转换为电信号的传感器。在工业生产中，振动传感器被广泛应用于机械设备故障诊断、结构健康监测等领域。为了更好地了解振动传感器的工作原理和特性，本文将介绍振动传感器的建模与仿真实验。 1. 振动传感器的建模 振动传感器主要由质量块、弹簧和电感组成。当被测物体发生振动时，传感器的质量块会随之振动，弹簧将其振动转化为相应的压电信号，最终通过电感产生电压信号输出。 为了建立振动传感器的数学模型，可以采用质点弹簧系统的方法进行建模。假设振动传感器的质量为m，弹簧的劲度系数为k，位移为x，则振动传感器的振动方程可以表示为： mx''+kx=0 其中，x''表示位移的二阶导数。由于振动传感器的弹簧是非线性的，因此在建模时需要考虑弹簧的非线性特性，可以采用等效线性化的方法进行处理。 2. 振动传感器的仿真实验 为了验证振动传感器的性能和特性，可以采用仿真实验的方法进行
研究。在仿真实验中，可以使用MATLAB等工具进行模拟，模拟振动传感器的输出信号，并对其进行分析和处理。 在仿真实验中，首先需要确定振动传感器的参数，包括质量、弹簧劲度系数等。然后，可以通过输入模拟信号的方法，模拟被测物体的振动信号，并将其输入到振动传感器中，模拟传感器的输出信号。 在仿真实验中，可以对振动传感器的输出信号进行频率分析、时域分析等，以了解传感器的频率响应、灵敏度、分辨率等性能指标。同时，还可以通过改变传感器的参数，如质量、弹簧劲度系数等，来研究传感器的特性和性能。 通过振动传感器的建模与仿真实验，可以更深入地了解振动传感器的工作原理和特性，为其在工业生产中的应用提供理论和技术支持。
研究生课程论文(2013-2014学年第二学期) 振动测试技术 研究生：
模态试验大作业 0 模态试验概述 模态试验（modal test）又称试验模态分析。为确定线性振动系统的模态参数所进行的振动试验。模态参数是在频率域中对振动系统固有特性的一种描述，一般指的是系统的固有频率、阻尼比、振型和模态质量等。 模态试验中通过对给定激励的系统进行测量，得到响应信号，再应用模态参数辨识方法得到系统的模态参数。由于振动在机械中的应用非常普遍。振动信号中包含着机械及结构的内在特性和运行状况的信息。振动的性质体现着机械运行的品质，如车辆、航空航天设备等运载工具的安全性与舒适性；也反映出诸如桥梁、水坝以及其它大型结构的承载情况、寿命等。同时，振动信号的发生和提取也相对容易因此，振动测试与分析已成为最常用、最基本的试验手段之一。 模态分析及参数识别是研究复杂机械和工程结构振动的重要方法，通常需要通过模态实验获得结构的模态参数即固有频率、阻尼比和振型。模态实验的方法可以分为两大类：一类是经典的纯模态实验方法，该方法是通过多个激振器对结构进行激励，当激振频率等于结构的某阶固有频率，激振力抵消机构内部阻尼力时，结构处于共振状态，这是一种物理分离模态的方法。这种技术要求配备复杂昂贵的仪器设备，测试周期也比较长；另一类是数学上分离模态的方法，最常见的方法是对结构施加激励，测量系统频率响应函数矩阵，然后再进行模态参数的识别。 为获得系统动态特性，常需要测量系统频响函数。目前频响函数测试技术可以分为单点激励单点测量( SISO)、单点激励多点测量( SIMO) 、多点激励多点测量( MIMO)等。单点激励一般适用于较小结构的频响函数测量，多点激励适用于大型复杂机构，如机体、船体或大型车辆机构等。按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类，其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分。瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激励和阶跃激励等几种方式。按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类，其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分，瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激励和阶跃激励等几种方式。 振动信号的分析和处理技术一般可分为时域分析、频域分析、时频域分析和时间序列建模分析等。这些分析处理技术从不同的角度对信号进行观察和分析，为提取与设备运行状态有关的特征信息提供了不同的手段。信号的时域分析包括时域统计分析、时域波形分析和时域相关分析。对评价设备运行状态和
实验三：简谐振动幅值测量 一、 实验目的 1、了解振动位移、速度、加速度之间的关系。 2、学会用压电传感器测量简谐振动位移、速度、加速度幅值 二、实验仪器安装示意图 三、 实验原理 由简谐振动方程：)sin()(ϕω-=t A t f 简谐振动信号基本参数包括：频率、幅值、和初始相位，幅值的测试主要有三个物理量，位移、速度和加速度，可采取相应的传感器来测量，也可通过积分和微分来测量，它们之间的关系如下： 根据简谐振动方程，设振动位移、速度、加速度分别为x 、v 、a ，其幅值分别为X 、V 、A ： )sin(ϕω-=t X x )cos()cos(ϕωϕωω-=-==t V t X x v )sin()sin(2ϕωϕωω-=--==t A t X x a 式中：ω——振动角频率 ϕ——初相位 所以可以看出位移、速度和加速度幅值大小的关系是：X V A X V 2ωωω===,。 振动信号的幅值可根据位移、速度、加速度的关系，用位移传感器或速度传感器、加速度传感器进行测量，还可采用具有微积分功能的放大器进行测量。 在进行振动测量时，传感器通过换能器把加速度、速度、位移信号转换成电信号，经过放大器放大，然后通过AD 卡进行模数转换成数字信号，采集到的数字信号为电压变化量，通过软件在计算机上显示出来，这时读取的数值为电压值，通过标定值进行换算，就可计算出振动量的大
小。 DASP 通过示波调整好仪器的状态（如传感器档位、放大器增益、是否积分以及程控放大倍数等）后，要在DASP 参数设置表中输入各通道的工程单位和标定值。工程单位随传感器类型而定，或加速度单位，或速度单位，或位移单位等等。 传感器灵敏度为K CH （PC/U ）（PC/U 表示每个工程单位输出多少PC 的电荷，如是力，而且参数表中工程单位设为牛顿N ，则此处为PC/N ；如是加速度，而且参数表中工程单位设为m/s 2 ，则此处为PC/m/s 2 ）； INV1601B 型振动教学试验仪输出增益为K E ；积分增益为K J （INV1601 型振动教学试验仪的一次积分和二次积分K J =1）； INV1601B 型振动教学试验仪的输出增益： 加速度：K E = 10(mV/PC) 速度：K E = 1 位移：K E = 0.5 则DASP 参数设置表中的标定值K 为： )/(U mV K K K K J E CH ⨯⨯= 四、 实验步骤 1、安装仪器 把激振器安装在支架上，将激振器和支架固定在实验台基座上，并保证激振器顶杆对简支梁有一定的预压力（不要露出激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和INV1601B 型振动教学试验放大仪的功放输出接口。把带磁座的加速度传感器放在简支梁的中部，输出信号接到 INV1601B a 加速度。 2、打开INV1601B 型振动教学试验仪的电源开关，开机进入DASP2006 标准版软件的主界面，选择单通道按钮。进入单通道示波状态进行波形示波。 3、在采样参数设置菜单下输入标定值K 和工程单位m/s 2 ,设置采样频率为4000Hz ，程控倍数1倍。 4、调节INV1601B 型振动教学试验仪频率旋钮到40Hz 左右，使梁产生共振。 5、在示波窗口中按数据列表进入数值统计和峰值列表窗口，读取当前振动的最大值。 6、改变档位v (mm /s )、d (mm )进行测试记录。 7、更换速度和电涡流传感器分别测量a (m /s 2 )、v (mm /s )、d (mm )。
机械振动学上机实验报告 Experiment Report to Mechanical Vibration 专业 班号 学号 姓名 指导教师 一、悬臂梁的模态分析 1、问题表述 使用ansys10.0对图1的悬臂梁结构进行模态分析，尺寸如图1，单位是mm。材料的弹性模量为 ，泊松比为0.3，密度为 。 图1 悬臂梁的模态分析 2、建立模型
1 选择单元类型。【Preprocesser】【Element Type】 【Add/Edit/Delete】 【Add…】 【Structual Solid】 【Solid Brick 8Node 45】 【OK】 【Close】； 2 定义材料属性。【Preprocesser】【Material Props】 【Material Models】 【Structual】 【Linear】 【Elastic】 【Isotropic】 在【EX】一栏填入“2e+8” 在【PRXY】一栏填入“0.3” 【OK】 【Density】 在【DENS】一栏填入“7.8e-6”
【OK】 【左上角的Material】 【Exit】； 3 建立实体。【Preprocesser】 【Modeling】 【Create】 【Volumes】 【Block】 【By Dimensions】 在【X1，X2 X-coordinates】一栏分别填入“0”和“5”在【Y1，Y2 Y-coordinates】一栏分别填入“0”和“5”在【Z1，Z2 Z-coordinates】一栏分别填入“0”和“20”【OK】； 4 画网格。【Preprocesser】 【Meshing】 【Mesh Tool】 【Element Attributes】一栏选择“Global” 【Mesh】一栏选择“Volumes” 【Shape】一栏选择“Hex” 【Free】一栏选择“Mapped”
《机械振动学》实验报告 实验名称梁的振动实验 专业航空宇航推进理论与工程 姓名刘超 学号 SJ1602006 南京航空航天大学 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2017年01月06日
1实验目的 改变梁的边界条件，对比分析不同边界条件，梁的振动特性（频率、振型等）。对比理论计算结果与实际测量结果。正确理解边界条件对振动特性的影响。 2实验内容 对悬臂梁、简支梁进行振动特性对比，利用锤击法测量系统模态及阻尼比等。 3实验原理 3.1 固有频率的测定 悬臂梁作为连续体的固有振动，其固有频率为： ()1,2,.......r r l r ωλ==其中， 其一、二、三、四阶时， 1.87514.69417.854810.9955.....r l λ=、、、 简支梁的固有频率为： ()1,2,.......r r l r ωλ==其中 其一、二、三、四阶时， 4.73007.853210.995614.1372.....r l λ=、、、 其中E 为材料的弹性模量，I 为梁截面的最小惯性矩，ρ为材料密度，A 为梁截面积，l 为梁的长度。 试件梁的结构尺寸：长L=610mm, 宽b=49mm, 厚度h=8.84mm. 材料参数： 45＃钢，弹性模量E ＝210 (GPa), 密度ρ＝7800 (Kg/m 3) 横截面积：A ＝4.33*10-4 (m 2), 截面惯性矩：J ＝3 12 bh =2.82*10-9(m 4) 则梁的各阶固有频率即可计算出。
3.2、实验简图 图1 悬臂梁实验简图 图2简支梁实验简图