固有频率测试实验

振动系统各阶固有频率及模态测试探究性实验设计1. 引言1.1 引言振动系统是指具有振动特性的物体或系统，它们会在外力作用下发生振动。

振动系统的研究对于理解和分析各种物体或结构的振动行为具有重要意义。

在实际工程中，振动系统的研究和分析通常会涉及到固有频率和模态测试。

固有频率是指一个振动系统在没有外力作用下自发振动的频率。

固有频率的大小与系统的质量、刚度和阻尼等因素有关，它反映了系统振动的特性和稳定性。

固有频率的测定对于系统的性能分析和设计优化具有重要意义。

模态测试是一种用于测定振动系统各阶固有频率和振动模态的方法。

通过模态测试可以获得系统各个振动模态的振幅、相位和频率等信息，从而帮助分析系统的振动特性和优化设计。

本实验旨在探究振动系统各阶固有频率及模态的测试方法和实验设计。

通过实验可以深入理解振动系统的工作原理和特点，为实际工程应用提供参考。

在本文中，将介绍振动系统的概念和特点、固有频率的含义和重要性、模态测试的意义和方法、实验设计的步骤和要点以及实验结果分析与讨论，旨在全面了解振动系统的性能和优化方法。

2. 正文2.1 振动系统的概念和特点振动系统是由质量、弹簧和阻尼器构成的物理系统，当外力作用于系统时，系统会发生振动。

振动系统具有以下特点：振动系统具有固有频率，即系统在没有外力作用下的自然频率，这取决于系统的质量和弹性系数；振动系统可能出现共振现象，即在外力频率接近系统的固有频率时，系统会受到更大的振幅影响；振动系统具有不同的模态，即系统在不同方式振动时呈现不同的振动模式。

振动系统的概念和特点对于工程领域具有重要意义。

通过对振动系统的研究，可以更好地了解系统的动态特性，预测系统的振动响应，并设计有效的振动控制措施。

振动系统的特点也直接影响到系统的性能和稳定性，在工程实践中需要认真考虑和分析。

在进行振动系统的实验设计时，需要充分考虑系统的特点，合理选择实验方法和参数，以获取准确和可靠的实验数据。

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0~5V AC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。

【实验技术】汽车制动盘固有频率实验0 引言制动系统是汽车安全驾乘中重要的组成部分。

盘式制动器广泛应用在汽车、列车等车辆和其他机械设备上。

汽车制动盘作为盘式制动器系统中的关键零部件之一，汽车在制动时通过制动盘与制动块之间的摩擦作用使汽车减速或停止，其设计不合理将导致汽车制动过程中产生制动振动或噪声，影响乘坐舒适性。

通过力锤激励获取制动盘的固有频率，进行产品结构优化设计，避免发生共振现象。

图1 力锤激励制动盘实验1 实验目的通过力锤激励制动盘，加速度计拾取振动响应，获得制动盘固有频率。

2 参考标准（1）行业或企业标准等。

3 实验场地上海工程技术大学模态实验室。

4 数据采集分析系统（1）西门子TestLab数据采集分析系统：最大采样率为204.8KHz；总体动态范围≥150dB，任意通道间干扰≥-120dB；每通道最大分析带宽不低于90kHz；输入幅值精度优于0.2%@1kHz，相位匹配：优于0.2°@1kHz。

（2）B&K单向振动传感器：4507B 001，灵敏度10mV/g，量程±700g pk，频响范围0.1to6000Hz，温度范围-54 to 121℃，质量4.8g。

（3）PCB力锤：086C03，灵敏度2.25mV/N，量程±2224N(pk)。

（4）其它设备：辅材等。

5 实验布置（1）轴向方向测试，振动传感器的粘贴如图2所示，制动盘置于海绵上。

图2 轴向实验布置（2）径向方向测试，振动传感器的粘贴如图3所示，制动盘置于海绵上。

图3 径向实验布置（3）切向方向测试，振动传感器的粘贴如图4所示，振动传感器粘贴在一铝块上，铝块粘贴在制动盘上，力锤激励铝块施加切向力，制动盘置于海绵上。

图4 切向实验布置6 实验采集参数设置振动和力数据采集参数按标准或企业要求设置：（1）带宽6400Hz，采样频率12800Hz；（2）频率分辨率1Hz；（3）以力信号为参考计算传递的频响函数（FRF）。

发动机叶片的固有频率测试分析引言发动机叶片是发动机中关键的零部件，其工作状态直接影响着发动机的性能和寿命。

发动机叶片的固有频率是指在叶片自身振动情况下的固有振动频率。

准确测定发动机叶片的固有频率对于发动机的设计和优化具有重要的意义。

本文将介绍发动机叶片固有频率测试的方法和分析过程。

1. 测试方法发动机叶片的固有频率可以通过实验测试得到，常用的测试方法有自由振动法和激励振动法。

自由振动法是在实验室或工厂环境下进行的。

首先将发动机叶片固定在一个支撑结构上，然后用振动激励器或敲击器在叶片上施加一个突然的外力，使叶片自由振动。

通过在叶片上安装加速度传感器，并将其信号输入到振动分析仪中进行信号处理和频谱分析，就可以得到叶片的固有频率。

2. 分析过程测试得到的叶片的振动信号经过信号处理和频谱分析后，可以得到叶片的频率响应曲线。

通过分析频率响应曲线，可以得到叶片的固有频率。

在频率响应曲线中，叶片的固有频率对应着曲线上的峰值。

通过测量峰值对应的频率，就可以得到叶片的固有频率。

对于多叶片结构的发动机叶片，需要分别测试每个叶片的固有频率。

一般情况下，不同叶片的固有频率会有所差异。

通过对多个叶片的固有频率进行统计分析，可以得到平均固有频率和固有频率的差异范围。

根据叶片的固有频率，可以进一步分析叶片的振动特性和受力情况。

固有频率越低，表示叶片越容易受到共振或失稳的影响。

在发动机工作过程中，叶片受到的力和振动会引起叶片的应力和变形，从而影响到叶片的寿命和性能。

3. 结论发动机叶片的固有频率是发动机设计和优化的重要参数。

通过实验测试和频谱分析，可以准确得到叶片的固有频率。

根据固有频率，可以进一步分析叶片的振动特性和受力情况，从而对发动机的性能和寿命进行评估和优化。

振动系统各阶固有频率及模态测试探究性实验设计振动系统是工程中常见的一个重要组成部分，其性能直接关系到工程结构的安全稳定性。

而振动系统各阶固有频率及模态测试是探究系统振动特性的重要手段之一。

本文将从实验设计的角度出发，探讨振动系统各阶固有频率及模态测试的探究性实验设计。

一、实验目的本实验旨在通过振动系统各阶固有频率及模态测试，探究振动系统的振动特性，研究不同频率下振动模态的特点，为工程结构的设计和优化提供重要参考。

二、实验原理1. 振动系统固有频率振动系统在受到外力作用下会产生振动，而振动系统固有频率是指在没有外力作用下，系统自身固有振动的频率。

振动系统的固有频率是由系统的质量、刚度和阻尼决定的。

2. 模态振动系统的模态是指在不同固有频率下的振动状态。

不同模态的振动状态是系统振动特性的重要表现，对于工程结构的分析和优化具有重要意义。

三、实验装置1. 振动台：用于产生模拟振动载荷的设备，可通过控制振动参数进行实验。

2. 加速度传感器：用于测量振动系统的加速度，获取振动参数。

3. 频谱分析仪：用于对振动信号进行频谱分析，获取不同频率下的振动特性。

4. 数据采集系统：用于采集实验数据，并对数据进行处理分析。

四、实验步骤1. 实验准备将振动台、加速度传感器、频谱分析仪和数据采集系统连接好，并进行调试确认设备正常工作。

2. 确定实验条件根据实际情况确定实验需要测量的振动系统的振动参数和测试频率范围。

3. 实验测量在不同频率下进行振动系统的固有频率和模态测试，记录振动台产生的振动参数和加速度传感器测量到的振动信号。

4. 数据处理分析将采集到的数据进行处理分析，通过频谱分析仪得到不同频率下振动系统的振动特性，比较不同频率下的振动模态，分析振动系统的振动特性。

五、实验注意事项1. 实验过程中要注意设备的安全操作，避免因振动带来的意外伤害。

2. 实验数据采集要准确可靠，避免因测量误差对实验结果产生影响。

3. 实验结束后要及时将设备进行清理和封存，确保设备的长期使用。

实验五 简支梁固有频率测试实验一、 实验目的：1、 掌握固有频率测试的工程意义及测试方法。

2、 掌握用共振法、李萨育图形法测量振动系统的固有频率的方法及步骤。

3、 加深了解常用简单振动测试仪器的使用方法。

二、实验设备和工具1.机械振动综合实验装置（安装简支梁） 1套2.激振器及功率放大器 1套3.加速度传感器 1台4.电荷放大器 1台5.数据采集仪 1台6.信号分析软件 1套三、实验内容1．用共振法测量简支梁固有频率共振法测量振动系统的固有频率是比较常用的方法之一。

共振是指当激振频率达到某一特定值时，振动量的振动幅值达到极大值的现象。

由弹性体振动理论可知，计算简支梁固有频率理论解为：APEJ L f 20115.49 式中，L 为简支梁长度（cm ）；E 为材料弹性系数（kg/cm 2）;A 为梁横截面积（cm 2）；P 为材料比重（kg/cm 3）；J 为梁截面弯曲惯性矩（cm 4）。

用共振法测量简支梁固有频率的仪器连接如图1所示图1测量双简支梁固有频率框图2．用李萨育图形法测量简支梁固有频率李萨育图形是由运动方向相互垂直的两个简谐振动的合成运动轨迹。

李萨育图形可以通过示波器或数据采集软件的X-Y轨迹图观察到。

在图的X、Y 轴上同时输入简谐振动两个信号，这两个信号不同的相位差合成不同的李萨育图形如图2所示。

振动的位移、速度及加速度的幅值其各自达到极大值时频率是不同的，只有在无阻尼的情况下，它们频率才相等，并且等于振动系统的固有频率。

但在弱阻尼的情况下，三种共振频率接近系统的固有频率。

只有速度共振频率真正和固有频率相等，所以用速度共振的相位差判别共振。

判别依据是系统发生速度共振时，激振力和速度响应之间的相位差为90°，依据位移、速度、加速度响应判断速度共振的李萨育图形如图3~5所示。

θ=00 θ=450 θ=900 θ=1350 θ=1800图2 不同相位差信号合成的李萨育图形n ωω< n ωω= n ωω>图3用位移响应判断速度共振n ωω< n ωω= n ωω>图4用速度响应判断速度共振n ωω< n ωω= n ωω>图5用加速度响应判断速度共振四、实验原理固有频率是振动系统的一项重要参数。

实验六振动系统固有频率的测试一、实验目的1 、学习振动系统固有频率的测试方法 2 、学习共振动法测试固有频率的原理和方法幅值判别法和相位判别法3 、学习锤击法测试振动系统固有频率的原理和方法传函判别法4 、学习自由衰减振动波形自谱分析法测试振动系统固有频率的原理和方法。

自谱分析法?? 实验仪器安装示意图三、实验原理对于振动系统经常要测定其固有频率最常用的方法就是用简谐力激振引起系统共振从而找到系统的各阶固有频率。

另一种方法是锤击法用冲击力激振通过输入的力信号和输出的响应信号进行传函分析得到各阶固有频率。

1 、简谐力激振由简谐力作用下的强迫振动系统其运动方程为方程式的解由x 1 x2 这两部分组成x 1 C 1 cos ω D tC 2 sin ω D t 式中ω D ω C 1 、C 2 常数由初始条件决定X 2 A 1 cos ω e tA 2 sin ω e t 其中X 1 代表阻尼自由振动基X 2 代表阻尼强迫振动项。

自由振动周期强迫振动项周期由于阻尼的存在自由振动基随时间不断得衰减消失。

最后只剩下后两项也就是通常讲的定常强动只剩下强迫振动部分即通过变换可写成xAsin ω e t- 式中设频率比ε D ω 代入公式则振幅滞后相位角因为q/ ω 2 F 0 /m/K/mF 0 /Kx st 为弹簧受干扰力峰值作用引起的静位移所以振幅 A 可写成其中β称为动力放大系数动力放大系数β是强迫振动时的动力系数即动幅值与静幅值之比。

这个数值对拾振器和单自由度体系的振动的研究都是很重要的。

当u1 即强迫振动频率和系统固有频率相等时动力系数迅速增加引起系统共振由式xAsin ω e t- 可知共振时振幅和相位都有明显变化通过对这两个参数进行测量我们可以判别系统是否达到共振动点从而确定出系统的各阶振动频率。

1 幅值判别法在激振功率输出不变的情况下由低到高调节激振器的激振频率通过示波器我们可以观察到在某一频率下任一振动量位移、速度、加速度幅值迅速增加这就是机械振动系统的某阶固有频率。

振动系统各阶固有频率及模态测试探究性实验设计在振动系统中，固有频率是指系统在没有外界干扰的情况下，自由振动的频率。

对于一个具有n个自由度的振动系统，我们可以通过测试探究的方法来确定系统的各阶固有频率和模态。

实验器材：1. 振动系统模型：可以是简谐振子、弹簧振子等。

2. 调节振动系统频率的装置：可以是改变振动质量、改变弹簧刚度等。

3. 振动传感器：用于测量振动系统的振动信号。

实验步骤：1. 准备振动系统模型，保证其能够进行自由振动，如简谐振子。

2. 将振动传感器安装在振动系统上，使其能够测量振动信号。

3. 使用调节装置，通过改变振动系统的频率特性，逐步得到不同的固有频率。

4. 对于每一个固有频率，通过测量振动信号，得到振动系统的振动周期。

5. 根据振动周期，可以计算出振动系统的固有频率。

6. 重复步骤3-5，直到得到所有感兴趣的固有频率和对应的模态。

实验注意事项：1. 在实验中要保证振动系统模型的稳定性，避免外界干扰对实验结果的影响。

2. 在测量振动信号时，要保证传感器的准确性和灵敏度。

3. 在使用调节装置改变频率特性时，要小心操作，避免对振动系统造成破坏。

实验结果：通过上述实验步骤，我们可以得到振动系统的各阶固有频率和对应的模态。

这些结果对于理解振动系统的特性和进行振动控制、故障诊断等方面有着重要的意义。

总结：通过测试探究的方法，可以对振动系统的各阶固有频率和模态进行准确的测定。

这对于振动系统的建模、设计和控制具有重要的参考价值。

在实际应用中，我们也可以利用这些数据来分析和解决振动系统中的问题。