振动测试的教学实验设计分析

课程名称：安全环境监测技术

授课章节 第16次课：第7章振动检测；7.1概述；7.2振动测量的类型

目的要求 了解振动产生的原因、危害及基本参数的测量，掌握振动测量的内容；掌握振动测量的类型、简谐振动及周期振动。

重点难点 重点：振动测量的内容难点：简谐振动及周期振动

第7章振动检测 引入新课（约5分钟）

7.1概述

（约15分钟）

一、振动的基本概念

1）振动的定义

是一种介质的波动，度量的物理量主要有频率、强度、振动方向和暴露时

问。

2）机械振动的定义

机械振动是一种特殊形式的机械运动，是系统在某一位置附近所作的往复

运动。

3)环境振动(environmentalvibration)的定义

指特定环境条件引起的所有振动，通常是由远近许多振动源产生的振动组

合，属于一种无规则的随机振动，其频率范围为l~80Hz0（举例）

二、振动的特点及危害 （约10分钟）

1）机械振动的特点

（1）振动是往复式的重复,运动有周期性

（2）在平衡位置的回复力为零

（3）振动会发出声音

2）机械振动的危害

在大多数情况下，振动是有害的，它对仪器设备的精度，寿命和可靠性都

会产生影响归纳为： 振动也有可以被利用的一面，如输送、清洗、磨削、监测等。可 （1）降低了疲劳寿命,加快了机械损坏,甚至引起伤亡事故。

（2）产生噪声,影响人们的身心健康。

三、机械振动的测试内容及研究方法

1）测试内容

（1）振动基本参数的测量

（2）结构或部件的动态特性测量

2）研究方法及步骤

（1）研究方法

①振动参数频谱及动态响应寻找根源及振动规律。

②振动进行长期观测、评估。

③采取合理的降振措施。 （约25分钟）

（2）步骤

①建立力学模型：根据需要对研究的物理系统进行简化，包括结构、参数、受力、运动情况等。

②建立数学模型：根据牛顿第二定律、达郎伯原理、拉格朗日方程等建立描述振动系统运动规律的微分方程。

振动系统固有频率的测试实验指导书

一．实验目的

1． 学习振动系统固有频率的测试方法；

2． 了解DASP-STD软件；

3． 学习锤击法测试振动系统固有频率的原理与方法；（传函判别法）

二．实验仪器及简介

ZJY-601T型振动教学实验台，ZJY-601T型振动教学试验仪，采集仪，DASP-STD（DASP Standard

标准版）软件，微机。

１．ZJY-601T型振动教学实验台：主要由底座、桥墩型支座、简支梁、悬臂梁、等强度梁、偏心电动机、调压器、接触式激振器及支座、非接触式激振器、磁性表座、减振橡胶垫、减振器、吸振器、悬索轴承装置、配重锤、钢丝、圆板、质量块等部件和辅助件组成。与ZJY-601T型振动教学实验仪配套，完成各种振动教学实验。

它以力学和电学参数为设计出发点，力学模型合理，带有10种典型力学结构，多种激振、减振和拾振方式。

力学结构有：两端简支梁、两端固支梁、等截面悬臂梁、等强度悬臂梁（变截面）、复合材料梁、圆板、单自由度质量－弹簧系统、两自由度质量－弹簧系统、三自由度质量－弹簧系统、悬索。

激励方式有：脉冲锤击法、正弦激励（接触、非接触式）、正弦扫描（接触、非接触式）、偏心质量、支承运动。

减振和隔振有：主动隔振、被动隔振、阻尼减振、动力减振（单式）、动力减振（复式）。

传感器类型有：压电加速度传感器、磁电式速度传感器、电涡流位移传感器、力传感器（力锤中）。

２．ZJY-601T型振动教学试验仪：由双通多功能振动测试仪、扫频信号发生器、功率放大器组成，并集成了数据采集器，可连接压电式加速度传感器、磁电式速度传感器或电涡流传感器，对被测物体的振动加速度、速度和位移进行测量。可将每个通道所测振动信号转换成与之相对应的0~5VAC电压信号输出，供计算机使用。扫频信号发生器的输出频率在手动档时，可通过旋钮在0.1~1000Hz范围内连续调节；在自动档时，可从10到1000Hz自动变换，扫频时间可由电位器控制，3s~240s连续可调，激振频率可由液晶显示器显示。功率放大器可直接与JZ-1型激振器或JZF-1非接触式激振器连接，对物体进行激振，其输出幅度可连续调节。

理论力学实验

（机械振动部分）

王润勇贾培强编写

唐山学院基础教学部 组编目录

机械振动测试的意义与实验要求 ,,,,,,,,,,,,,,, 2

实验一 测量简谐振动位移、速度、加速度的幅值 ,,,,,,,, 3

实验二 测量简谐振动的频率（综合性实验） ,,,,,,,,,, 6

方法 1 双踪示波比较法 方法 2 利萨如图形法

实验三 测量振动系统的固有频率（综合性实验） ,,,,,,,, 12 方法 1 幅值判别法

方法 2 相位判别法机械振动测试的意义与实验要求

一 机械振动测试的一般意义

机械振动是理论力学的重要组成部分，振动测试实验可使学生加强对课堂所学知识的 理解，同时也是研究机械振动规律的重要手段。

振动测试在于通过传感器、放大器以及显示或记录仪器，测量机械、工程结构（或力 学模型）运行中其重要部位的位移、速度、加速度等运动量，并了解机械或结构的动特性， 如固有频率、固有振型、阻尼及刚度等，从而了解机械或结构的工作状态，为机械或结构的 动力设计服务。

振动信号可以反映机械的运行状态和结构的损伤。 上世纪 90 年代， 利用振动测试对运 行机械的故障进行诊断和对工程结构的损伤进行检测已为众多科研工作者所重视。运行监测 和故障诊断已逐渐成为由振动理论、振动测试和信号分析相结合而形成的一门重要学科。其 中，振动测量和实验分析起着关键性的作用。

二 实验要求

1. 实验前认真做好预习，阅读实验指导书，复习有关的理论知识，明确实验的目的、原 理和实验步骤等。

2. 对实验中使用的仪器、设备和实验装置等，要初步了解其工作原理、使用方法和操作 注意事项。

3. 认真、清楚地了解实验所需记录的数据项目及数据处理的原理和方法，设计好数据记 录表格。

4. 进入实验室后，要注意保持实验室的整洁、安静。未经允许，不得随意动用室内的仪 器、设备。实验中仪器、设备发生故障时，应及时报告，不得擅自处理，更不准隐匿不报。

汽车振动噪声测量实验报告

一、实验目的

汽车振动噪声测量实验的主要目的是探究汽车行驶时所产生的振动和噪声，并通过测量分析来找出其产生原因，以便进行相应改进。

二、实验原理

1.振动：

在汽车行驶过程中，由于路面不平整或车辆本身设计缺陷等原因，会产生不同频率和幅度的振动。这些振动会通过底盘传递到车内，给乘客带来不适感。

2.噪声：

汽车行驶时所产生的噪声来源较多，包括发动机、轮胎与路面摩擦、风阻力等。这些噪声也会通过底盘传递到车内，影响乘客舒适度。

3.测量方法：

为了准确测量汽车振动和噪声，需要使用专业仪器进行测试。常用仪器包括加速度计、麦克风、频谱分析仪等。加速度计用于测量振动信号，麦克风用于测量声音信号，频谱分析仪则可将信号转化为频谱图以便进一步分析。

三、实验步骤

1.准备工作：

确保测试车辆处于正常工作状态，所有仪器已经校准并连接好。

2.振动测量：

使用加速度计对车辆进行振动测量。将加速度计固定在底盘上，并进行数据采集。通过数据分析，可以得出车辆在不同路况下的振动情况。

3.噪声测量：

使用麦克风对车辆进行噪声测量。将麦克风放置在车内，并进行数据采集。通过数据分析，可以得出车辆在不同路况下的噪声情况。

4.信号分析：

将振动和噪声信号转化为频谱图，并进行进一步分析。通过频谱图可以找出信号中存在的主要频率和幅度，以及其产生原因。

5.改进措施：

根据分析结果，制定相应的改进措施，例如更换悬挂系统、降低发动机噪声等。

四、实验结果与分析

经过实验测量和信号分析，我们发现汽车行驶时所产生的主要振动频率为10Hz-50Hz，而噪声主要来自于发动机和轮胎与路面摩擦。针对这些问题，我们可以采取以下措施进行改进：

1.更换悬挂系统，提高车辆稳定性和舒适度。

2.降低发动机噪声，采用消音器等降噪设备。

3.改善路面状况，减少轮胎与路面摩擦产生的噪声。

五、实验结论

通过本次汽车振动噪声测量实验，我们深入了解了汽车行驶时所产生的振动和噪声，并通过测量分析找出了其产生原因。同时，我们也提出了相应的改进措施，以便提高车辆的稳定性和乘客舒适度。