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1、实验 3 波尔共振实验【实验目的】1、研究波尔共振仪中弹性摆轮受迫振动的幅频特性和相频特性。2、研究不同阻尼力矩对受迫振动的影响，观察共振现象。3、学习用频闪法测定运动物体的某些量，例相位差。【仪器用具】ZKY-BG 型波尔共振仪【实验原理】1、受迫振动：物体在周期外力的持续作用下发生的振动称为受迫振动，这种周期性的外力 称为强迫力。2、受迫振动特点：如果外力是按简谐振动规律变化，那么稳定状态时的受迫振动也是简谐 振动，此时，振幅保持恒定，振幅的大小与强迫力的频率和原振动系统无阻尼时的固有振动 频率以及阻尼系数有关。在受迫振动状态下，系统除了受到强迫力的作用外，同时还受到回 复力和阻尼力的作用
2、。所以在稳定状态时物体的位移、速度变化与强迫力变化不是同相位的， 存在一个相位差。当强迫力频率与系统的固有频率相同时产生共振，此时振幅最大，相位差 为 90 。摆轮运动方程为J = -k0 - b + M cos wt dt 2dt 0式中，J为摆轮的转动惯量,-k9为弹性力矩，M0为强迫力矩的幅值，s为强迫力的圆 频率。3、本实验研究方法：本实验采用摆轮在弹性力矩作用下自由摆动，在电磁阻尼力矩作用下 作受迫振动来研究受迫振动特性，可直观地显示机械振动中的一些物理现象。【实验步骤】1、自由振荡一摆轮振幅e与系统固有周期T。的对应值的测量。 选择自由振荡，用手转动160左右，使测量状态变为“开”
3、。开始记录数据，振幅的有 限数值范围为 50160。选中回查，查看所有的数据。回查完毕，按确认键。运用此 法可作出e与T。的对应表，如图表3-1所示。2、测定阻尼示数B。 选择阻尼振荡，按确认键显示。阻尼分三个挡次，阻尼 1 最小，根据实验选择阻尼挡。 这里选择阻尼1,按确认键显示。首先将角度盘指针G放在0位置,用手转动摆轮160 左右，选取e。在150左右，按下对应键，将测量关系变为“开”并记录数据，仪器 记录10组数据后自动关闭。实验数据记录如图表3-2。从液显窗口读出摆轮作阻尼振动 时的振幅数值e1.e2.e3en，利用公式求出B值。式中n为阻尼振动的周期次 数，e n为第n次振动时的振幅，T为阻尼振动周期的平均值。此值可以测出10个摆轮 振动周期值，然而取其平均值。3、测定受迫振动的幅度特性和相频特性曲线。 选中强迫振荡，按键确认，选中电动机。按对应键让电动机起动。此时保持周期为1， 待摆轮和电动机的周期相同，特别是振幅已稳定，变化不大于 1，表明两者已经稳定了， 方可开始测量。实验数据记录如图表 3-3。在进行强迫前必须进行阻尼振荡，否则无法 实验。实验数据处理】表3-1 振幅e与to关系表 3-2阻尼档位 2表 3-3 幅频特性和相频特性数据记录表 阻尼档位 2
