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1、机械振动实验报告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2机械振动基础实验报告报告要求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：实验一成绩（ 9 分）：实验二成绩（ 6 分）：总分（ 15
2、分）：教师签名：年月日1机械振动基础实验报告实验一报告正文一、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
3、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。CFRFCaCcCi0q00uoRaRcRi传感器电缆电荷放大级2机械振动基础实验报告图 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。电脑数据采
4、电荷放加速度压电悬臂梁集卡大器传感器信号功率激振器示波器发生器放大器图 2 简谐振动振幅与频率测量原理图信号发生器功率放大器电荷放大器加速度传感器压电俘能器器电磁激振器数据采集卡示波器电脑图 3 实验连接图3机械振动基础实验报告四、实验过程打开所有仪器电源，将DG-1022 型信号发生器的幅值旋钮调至最小，采用正弦激励信号， 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，则该设定下电荷放大器的总增益为 100mV/Uni
5、t 。在实验中我们想要控制输入加速度大小为 10m/s2，则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激励信号，这个信号经过 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
6、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 System 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， 并接到示波器上， 观察随激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、实验结果及分析实验数据：数组123平均值频率2343采集电压 V3.239.257.816.76加速度 m/s210
7、1010104机械振动基础实验报告六、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。看到了激振器激励后，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5机械振动基础实验报告上，观察随激励振动产生的交变电压， 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，配合老师的讲解，应该可以把问题弄的更明白。6机械振动基础实验报告实验二报告正文一、实验名称：
8、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、测量动态范围大，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、 测量频率范围宽的光存储系统振动测量。激光多普勒干涉技术用于振动测量的原理是：光源发射一束频率为 f 0 的光照射到物 体表面 , 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
9、。 即速度为 v 的运动物体产生的多普勒频移为 df 。根据激光多普勒干涉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表面上， 受运动物体表面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，经过干涉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 激光多普勒测振基本原理四、实验过程7机械振动基础实验报告1、准备1按照 PSV-400 硬件手册连接整套系统，连接前
10、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。打开仪器的所有电源, 打开激光头前面的遮光板。3运行软件图标，打开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，以及工程管理器窗口。5-12 选择下拉菜单 ，可以对仪器的硬件参数进行查看和设置， 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，调整放大倍数使测试换能器合适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
