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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：f(t)?Asin(?t??)
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：
x?Xsin(?t??)
???Xcos(v?x?t??)?Vcos(?t??) ????2Xsin(?t??)?Asin(?t??) a??x式中：?——振动角频率 ?——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：V??X,A??V??X2。 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软件参数设置中的标定
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KCH（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，则此处为PC/m/s）；
INV1601B 型振动教学试验仪输出增益为KE；积分增益为KJ（INV1601 型振动教学试验仪的一次积分和二次积分KJ=1）；
INV1601B型振动教学试验仪的输出增益：
加速度：KE = 10(mV/PC)
速度：KE = 1 位移：KE = 0.5
则DASP参数设置表中的标定值K为：
2
2
K?KCH?KE?KJ(mV/U)
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型振动教学试验仪的加速度传感器输入端，功能档位拔到加速度计档的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 ,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 )、v(mm/s)、d(mm)。
2
2
五、 实验结果
1、 实验数据 传感器类型 加速度 速度 电涡流位移计 频率f（Hz） 44.9 44.9 44.9 a(m/s2 )档 304 48 v(mm/s)档 1085 176 d(mm)档 393 62 102 2、 根据实测位移x，速度v，加速度a，按公式计算出另外两个物理量。
实测值 计算值 加速度304(m/s ) 速度176(mm/s) 位移102(mm) 2a(m/s2 ) 480 205.6 v(mm/s) 108.5 4579.8 d(mm) 39.3 124 六、 实验分析
实验数据反映出，在实验过程中，由于标定值设置的不当，导致出现较大范围的偏差。而根据实验原理，在相同的振动条件下，加速度、速度传感器和电涡流位移计测出的加速度、速度和位移值应该比较接近。
实验四：简谐波幅域统计参数的测定
一、 实验目的
1、学习幅域各统计参量及其相互关系； 2、学会对振动波形幅域的测试和分析。
二、 实验仪器安装示意图
三、 实验原理
每一个振动量对时间坐标作出的波形，可以得到峰值、峰峰值、有效值和平均值等量值，它们之间存在一定的关系。振动量的描述常用峰值表示，但在研究比较复杂的波形时，只用峰值描述振动过程是不够的，因为峰值只能描述振动大小的瞬时值，不能反应产生振动的时间过程。平均绝对值和有效（均方根）值可描述时间过程。这些参量都与幅值密切相关。
峰值定义为：
x峰?xm
即从波形的基线位置到波峰的距离，也可称为振幅。峰峰值是正峰到负峰间的距离。 平均绝对值的定义为：
x平均?有效值定义为：
1Tx(t)dt ?0T1Tx(t)dt ?0Tx有效?平均绝对值的使用价值较小，而有效值因与振动的能量有直接关系，所以使用价值较大，特别是对随机振动的研究，使用价值更大。
简谐振动波形的峰值、有效值和平均绝对值示于图2。 各量之间的关系为：
x有效?这些关系式更通用的形式为：
?22x平均?1x峰 2x有效?Ffx平均?1x峰 Fc