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1、机械振动根底实验报告2015年春季学期LL姓名学号班级专业机械设计制造与其自动化报告提交日期 2015.05.07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) 实验结果与分析(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展存档，电子文档由班长收 齐，统一发送至：。5. 此页不得删除。评语：实验一成绩9分：实验二成绩6分：总分15分：教师签名：年实验一报告正文一、实验名称：机械振动的压电传感器测量与
2、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 鼓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鼓励 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
3、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 的鼓励信号作比照。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 器的部等效电路如图 1 所示。图 1 加速度传感器经电荷放大的等效电路压电悬臂梁的简谐振动振幅与频率测量实验原理如图2 所示，实验连接图如图 3 所示。图 2 简谐振动振幅与频率测量原理图功率放大器电荷放大器加速度传感器压电俘能器器数据采集卡电脑信号发生器示波器图3实验连接图四、实验过程翻开所有仪器电源，将DG-1022型信号发生器的
4、幅值旋钮调至最 小，采用正弦鼓励信号， DHF-2 型电荷放大器设置为 100mv/UNIT YD64-310型加速度计的标定电荷灵敏度为13.2PC/ms-2，本实验中 将电荷放大器的灵敏度人工设定为132PC/ms-2，并且增益调至10mV/Unit档，那么该设定下电荷放大器的总增益为100mV/Unit。在 实验中我们想要控制输入加速度大小为10m/s2，那么只需控制输入 信号使示波器中的来自电荷放大器的峰峰值为2V。设置信号发生 器为“手动模式，调节“手动扫频至固定频率（2080Hz任意自 选），调节幅值旋钮使其输出电压为2V。实验中由DG-1022信号发生器输出正弦鼓励信号，这个信号
5、经过 HEA-200C型功率放大器可以转化为一个频率和幅值可调的输出信号。 这个信号作用在HEV-200型电动式激振器上使其振动。同时，利用安 装在发电装置上面的YD64-310型加速度传感器可以测得一个激振加 速度的信号，经过DHF-2型电荷放大器后转变为一个电压信号，将这 个电压信号输入到NI 9215数据采集卡中，数据采集卡由USB接口接 到电脑上，通过LabVIEW Full Development Sys ten软件，可以观察 其电压大小。而我们利用HEA-200C型功率放大器调节信号输入使其 加速度保持为10m/s2，最后激振器振动后，压电悬臂梁装置通过将 振动的机械能转化为电能，
6、并接到示波器上，观察随鼓励振动产生的 交变电压。观察示波器的电流变化并记录电脑软件界面的频率和幅值。重复步骤4、5五次，制成下面表格后计算平均值。五、实验结果与分析实验数据：数组123平均值频率2343采集电压V3.239.257.816.76加速度m/s210101010擬图电压助率普帀波形圄电區陂卓谐.1国六、 认识体会、意见与建议等通过这次实验，我了解了利用加速度传感器测量简谐振动振幅与 频率的原理，看到了振动测试系统的组成，看到了数据采集过程，通 过课后查找资料又知道了加速度传感器的应用。看到了激振器鼓励 后，压电悬臂梁装置通过将振动的机械能转化为电能，并接到示波器 上，观察随鼓励振动
7、产生的交变电压，记录了数据。通过这次实验学 到的知识为我们以后自己设计振动测试系统提供了参照和想法。建议：希望能增加实验的自主性，让同学先自行设计实验，实验 过程中，配合教师的讲解，应该可以把问题弄的更明白。 实验二报告正文一、实验名称：用激光测振仪测试超声马达的振动模态演示实验二、实验器材1、 POLYTEC扫描式激光测振仪PSV-4001台2、机械振动综台实验装置（压电换能器）1套三、实验原理激光测量是一种非接触式测量，其测量精度高、测量动态围大， 同时不影响被测物体的运动，具有很高的空间分辨率。因此特别适合 测量频率高、要求频率分辨率高、测量频率围宽的光存储系统振动测 量。激光多普勒干预
8、技术用于振动测量的原理是：光源发射一束频率 为f0的光照射到物体外表，根据多普勒原理，运动物体接收到光信号 后把它反射出来，在H2的方向光接收器接收到频率为f光波信号，其 频率随运动物体速度增加而增加。即速度为v的运动物体产生的多普 勒频移为df。根据激光多普勒干预技术的激光振动测量仪（包括单点 和全场）的工作过程为:激光器发出的激光经过透镜分成两束光（见图 3），图3中光束1是参考光束，直接被光检测器接收；另一束光经过 一对可摆动的透镜照射在物体外表上，受运动物体外表粒子散射或反 射的光为光束2，它被集光镜收集后由光检测器接收，经过干预产生 正比于运动物体速度的多普勒信号，通过频率和相位解调
9、便可得到运 动物体速度和位移的时间历程信号。图 3 激光多普勒测振根本原理四、实验过程1、准备1按照 PSV-400 硬件手册连接整套系统，连接前请关闭仪器的 所有电源。2用 BNC 线连接控制器和连接箱的前面板。翻开仪器的所有电 源,翻开激光头前面的遮光板。3 运行软件图标，翻开PSV8.51软件。4点击采集模式的工具栏按钮，会看到视频窗口和分析窗口， 以与工程管理器窗口。5-12 选择下拉菜单，可以对仪器的硬件参数进展查看和设置， 但是由于仪器的硬件参数已经出厂设置好了，建议一般不要改动。2、光学设置13 使激光头正对测试换能器使激光方向和振动方向一致。14 使用区域的工具，调整放大倍数使
10、测试换能器适宜的显示在 视频窗口中。15 使用工具，把激光移到视频窗口的左上角，使用区域的工具， 使测试换能器的图像聚焦清楚。16 把激光移到视频窗口的中心。17 使用和手动聚焦激光，也可以使用工具自动聚焦激光。18 使用工具，确定测试换能器的实际平面和图像平面的对应关 系。如果测试平面是矩形，可以选择4个角附近的 4个定位点来设置最少需要不在同一直线上的 3 个点。19使用工具，把激光移动到1 个定位点上。20用鼠标左键点击激光点的中心，会留下1 个标记，就设置好 了 1 个定位点。21重复 19-20 的步骤设置好另外3个定位点。22设置所有定位点后，重新点击工具。3、设置扫描点23使用工
11、具，将激活绘图工具栏。24删除视频窗口以前的图形可以先选中所有图形，再用键盘 上的 Del 键删除。25点击按钮，在视频窗口的测试换能器上用鼠标左键拖拉画出1 个矩形。26这个矩形所包含的蓝色的网格交点，就是设置的扫描点。27选中矩形后，如果用按钮，将隐藏这个矩形，建议用按钮， 将矩形部的网格交点设置为扫描点不包含矩形边界上的交点。28可以对这个矩形按下鼠标左键，移动它和扫描点。29设置完扫描点后，点击，退出设置扫描点界面。30现在用鼠标点击动态视频图像上的某1 个扫描点，激光将自 动移到这个点上。分别点击几个扫描点，判断激光是否准确定位在这 些点上，如果定位不准，就需要重新使用工具定位。4、
12、设置参数31点击工具，弹出数据采集设置的对话框。32从左到右分别设置每个项目。33 点击OK，关闭对话框。5、单点测试34 点击，翻开部信号发生器。35点击，分析窗口中将连续显示当前激光点位置的振动数据。可以用按钮自动调整分析窗口的显示坐标。36 点击视频图像中的某1个扫描点，激光将定位在该点上，检 查视频图象右测上方 Optics 栏中的灯是否变红，如果变红，说明该 点的振动速度过载。37按照步骤 36，多项选择择几个扫描点测试。38重复步骤 36 和 37，如果发现灯变红，就必须选择更大的速 度档位进展测量。方法是，点击，选择页面，选择项目中的更高的速 度档位，再点击OK，关闭对话框。39
13、重复步骤 36 和 37，直到灯不变红为止。40点击，停止连续测量。6、扫描测量41点击，开场扫描测量，将弹出对话框。 42选择存储位置和扫描文件名。43点击，扫描测量开场进展，每个扫描点的数据都将存入扫描 文件里。44在视频窗口中，可以观察扫描的全过程。7、显示数据选择数据设置45在分析窗口中，点击选择。46点击自动调整坐标。47点击，可以显示其他振动数据，如等。48点击，选择，可以同时显示幅值和相位曲线。缩放49例如要观察 5kHz-10kHz 的数据，可以把鼠标放在 X 坐标轴 5kHz 的下方，鼠标会变成放大镜符号。50 点击鼠标左键，并向右拖拉到10kHz，再放开鼠标左键，窗 口中就
14、显示 5kHz-10kHz 的数据。51 取消缩放，点击。设置标尺52 点击。53 点击分析窗口中的曲线，就设置了一个标尺。读数54 上述标尺所在位置的数据会显示在分析窗口右侧的数据栏 中。55左右移动标尺，数据栏中的数据会同步更新。8、评价频谱56点击分析模式的工具栏按钮，对频谱的评价有两种，分为光 标模式和频段模式。光标模式57 选择FFT域。58 从频段表Frequency Band中选择光标Cursor。如图4所示。FFT6 = 7.050 kHzCursorEJ EXAMPLE2 2.SVD1 = 1.700 kHz2 = 2.075 kHz3 = 3.275 kHz4 = 4.225 kHz5 = 4.975 kHz6 = 7.050 kHzI = S.675 kHzS = 10.30 kHz9 = 10.63 kHz 10= 11.03 kHzII - 11.40 kHz t Xk+卜慾弋A 4SignalVib VelocityMagnitudekJm/s 11105101520Dnm.=iiri图4选择光标Cursor示意图59 在下面的FFT分析曲线上的某个位置，点击鼠标左键，即可 显示当前频率下的被测物的三维振型。60 按住鼠标左键，在FFT
