悬臂梁固有频率测试

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1、悬臂梁固有频率测试一、实验目的(1)了解加速度传感器的工作原理和安装方式(2)了解振动参量的测试(3)掌握信号的频谱分析二、实验原理瞬态信号可以用三种方式产生，分述如下：一是快速正弦扫频法。将正弦信号发生器产生的正弦信号，在幅值保持不变的条件下，由低频很快地连续变化到高频。从频谱上看，该情况下，信号的频谱己不具备单一正弦信号的特性，而是在一定的频率范围内接近随机信号。是脉冲激励。用脉冲锤敲击试件，产生近似于半正弦的脉冲信号。信号的有效频率取决于脉冲持续时间「「越小则频率范围越大。三是阶跃激励。在拟定的激振点处，用一根刚度大、重量轻的弦经过力传感器对待测结构施加张

2、力，使其产生初始变形，然后突然切断张力弦，相当于给该结构施加一个负的阶跃激振力。用脉冲锤进行脉冲激振是-•种用得较多的瞬态激振方法，它所需要的设备较少，信号发生器、功率放大器、激振器等都可以不要，并且可以在更接近于实际工作的条件下来测定试件的机械阻抗。三、结构组成悬臂梁实验台的结构示意如图1所示，结构总体尺寸为375X37X2.75mm(长X宽X高)，主要包括的零件为悬臂和底座。图1悬臂梁实验台结构示意图运用悬臂梁实验台进行实验教学所需准备的实验设备为：⑴、悬臂梁实验台1套(2)、加速度传感器1套(3)、加速度传感器变送器1台⑷、数据采集仪1台(5)、开关电源1

3、套(6)、脉冲锤1只四、实验步骤(1)备齐所需的设备后，将加速度传感器安装在悬臂梁前端；(2)将加速度传感器与信号调理模块相连，通过接线盒1通道连接，数据采集仪与PC机连接。在保证接线无误的情况下，可以开始进行实验。(3)设定数据采集仪的工作模式为外触发采样，同时设置触发电平(如800)和预触发点数(如20),然后点击“运行”按钮启动采样过程(由于采用外触发采样方式，此吋处于等待状态)。(4)用脉冲锤敲击悬臂梁，产生脉冲激振。敲击的力幅要适当，着力点要准确，迅速脱开。如检测不到冲击振动信号，则适当修改采集仪中的预触发电平，然后点击面板中的“开始”按钮再次进行测量

4、，此时，信号分析窗口中应显示出悬臂梁受瞬态激励后输出的信号波形。(5)进行功率谱分析，移动光标至基频的峰值点，读出该处的频率值X和谱高Y,再移动光标，测处该基频处谱峰的谱宽。五、实验报告要求(1)简述实验原理和li的(2)根据实验原理和要求整理出本实验的设计原理图。(3)根据所给悬臂梁尺寸，计算出其前三阶固有频率。梁的各阶固有频率可按下式计算：式中：「梁的弹性模量；I。•梁的截面惯性矩；/・悬臂梁长度；Q•悬臂梁的体积质量密度；F■梁横截面积；振型系数(4=3.52,A2=22A,A3=61.7,A4=121.0)(4)绘制出响应信号的自功率谱图，标出各峰对应频

5、率值。(5)列出实验测得悬臂梁固有频率，并与理论值进行比较。五、思考题(1)振动信号是如何转换成电信号的？(2)若要了解振动对机械的影响，如何选择测点位置？(3)在实际的工程测试中，怎样消除环境带來的低频或高频振动的影响？数据分析:从左到右第一个峰对应频率值15.6笫二个峰对应频率值98.7第三个峰对应频率值281.3思考题：1.振动信号是如何转换成电信号的？通过加速度传感器，将振动的加速度转换为电信号传给计算机，从而得到振动相关的参数。2.若要了解振动对机械的影响，如何选择测点位置？水平放置的平板型系统，可在平板上撒上砂粒，振动时砂粒将聚集到节线上，由节线分布

6、情况即可大致判断振型，并选择测点位置。3.在实际的工程测试中，怎样消除环境带来的低频或高频振动的影响？采用屏蔽导线连接，合理的接地，选用抗干扰性能好的振动测试仪器，如靖江市泰斯特电子的TST5912动态信号测试分析系统，采用标准便携式机箱，全屏蔽结构设计，使用徳国进口接插件，更好的保证了小信号的可靠传输，采用模拟滤波+DSP数字滤波的蔑性能抗混滤波器。如果现场环境的低频和高频干扰信号不在所测信号频率范围内，还可以通过TSTDAS动态信号测试分析软件设置上限频率或下限频率，这样就可以很好的消除环境带来的低频或髙频的影响。