k-測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)g(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)字計(jì)算區(qū)”的相應(yīng)位置。（注意讀出的峰值應(yīng)除以相應(yīng)的增益） 移動(dòng)游標(biāo)，在頻譜中讀出最大峰值處的固有頻率值，并且與“振動(dòng)頻率”顯示值相比較。將前面板中央的按鈕拔向計(jì)算端，再次點(diǎn)擊LabVIEW上的運(yùn)行按鈕（Run），然后點(diǎn)擊停止計(jì)算按鈕，觀察計(jì)算結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)程序流程圖六、實(shí)驗(yàn)程序框圖采集部分框圖計(jì)算部分框圖七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求整理出懸臂梁的幅頻特性圖，并找出固有頻率。按下式計(jì)算梁的固有頻率與測(cè)試結(jié)果相比較。 fo=（A/2π）√EI/ρsL^4 式中：E：梁的材料彈性模量 ；（鋼的E＝200GPa） I：梁的截面慣性矩；（梁截面寬，高） L：梁的長(zhǎng)度； ρ：梁的材料密度；(^3) S:梁的截面面積； A：振型常數(shù)：，八、思考題脈沖激振的特點(diǎn)是什么？脈沖激振還可以用于那些方面？對(duì)于大型工件如車(chē)床床身、汽輪機(jī)軸等能否采用脈沖錘激振？實(shí)驗(yàn)四 振動(dòng)測(cè)試及譜分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握壓電加速度傳感器的性能與使用方法。2. 了解并掌握機(jī)械振動(dòng)信號(hào)測(cè)量的基本方法。3. 掌握測(cè)試信號(hào)的頻率域分析方法。4. 了解虛擬儀器的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)試振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的加速度。測(cè)試振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的振動(dòng)頻率。三、實(shí)驗(yàn)原理機(jī)械在運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)件的不平衡、負(fù)載的不均勻、結(jié)構(gòu)剛度的各向異性、間隙、潤(rùn)滑不良、支撐松動(dòng)等因素，總是伴隨著各種振動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)在大多數(shù)情況下是有害的，振動(dòng)往往會(huì)降低機(jī)器性能，破壞其正常工作，縮短使用壽命，甚至導(dǎo)致事故。機(jī)械振動(dòng)還伴隨著同頻率的噪聲，惡化環(huán)境，危害健康。另一方面，振動(dòng)也被利用來(lái)完成有益的工作，如運(yùn)輸、夯實(shí)、清洗、粉碎、脫水等。這時(shí)必須正確選擇振動(dòng)參數(shù)，充分發(fā)揮振動(dòng)機(jī)械的性能。 在現(xiàn)代企業(yè)管理制度中，除了對(duì)各種機(jī)械設(shè)備提出低振動(dòng)和低噪聲要求外，還需隨時(shí)對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析、診斷，對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行控制。為了提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的抗振性能，有必要進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析和振動(dòng)設(shè)計(jì)。這些都離不開(kāi)振動(dòng)測(cè)試。振動(dòng)測(cè)試包括兩種方式：一是測(cè)量機(jī)械或結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的振動(dòng)，如振動(dòng)位移、速度、加速度、頻率和相位等，了解被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)狀態(tài)，評(píng)定等級(jí)和尋找振源，對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析、診斷和預(yù)測(cè)。二是對(duì)機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)施加某種激勵(lì)，測(cè)量其受迫振動(dòng)，以便求得被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)力學(xué)參量或動(dòng)態(tài)性能，如固有頻率、阻尼、剛度、頻率響應(yīng)和模態(tài)等。振動(dòng)的幅值、頻率和相位是振動(dòng)的三個(gè)基本參數(shù)，稱(chēng)為振動(dòng)三要素。幅值：幅值是振動(dòng)強(qiáng)度的標(biāo)志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法來(lái)表示。頻率：不同的頻率成分反映系統(tǒng)內(nèi)不同的振源。通過(guò)頻譜分析可以確定主要頻率成分及其幅值大小，從而尋找振源，采取相應(yīng)的措施。相位：振動(dòng)信號(hào)的相位信息十分重要，如利用相位關(guān)系確定共振點(diǎn)、測(cè)量振型、旋轉(zhuǎn)件動(dòng)平衡、有源振動(dòng)控制、降噪等。對(duì)于復(fù)雜振動(dòng)的波形分析，各諧波的相位關(guān)系是不可缺少的。在振動(dòng)測(cè)量時(shí)，應(yīng)合理選擇測(cè)量參數(shù)，如振動(dòng)位移是研究強(qiáng)度和變形的重要依據(jù)；振動(dòng)加速度與作用力或載荷成正比，是研究動(dòng)力強(qiáng)度和疲勞的重要依據(jù)；振動(dòng)速度決定了噪聲的高低，人對(duì)機(jī)械振動(dòng)的敏感程度在很大頻率范圍內(nèi)是由速度決定的。速度又與能量和功率有關(guān)，并決定動(dòng)量的大小。四、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備計(jì)算機(jī) 1臺(tái)LabVIEW 虛擬儀器平臺(tái) 1套USB數(shù)據(jù)采集卡 1張加速度傳感器 1個(gè)信號(hào)調(diào)理設(shè)備 1臺(tái)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 1臺(tái)開(kāi)關(guān)電源 1臺(tái)五、實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容 振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)如圖1所示，將加速度傳感器通過(guò)配套的磁座吸附在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)電極罩上，然后將其輸出端和信號(hào)調(diào)理設(shè)備的輸入端相連，信號(hào)調(diào)理器的輸出端通過(guò)一根帶五芯的航空插頭的電纜和接線(xiàn)板連接。并且，將接線(xiàn)板通過(guò)插線(xiàn)與計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)采集卡（A／D卡）相連接。 編制振動(dòng)測(cè)試及譜分析程序。 在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電機(jī)轉(zhuǎn)子上添加試重，啟動(dòng)電機(jī)，調(diào)整到一個(gè)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。 根椐接線(xiàn)板選擇信號(hào)輸入的通道號(hào)，并且選擇適當(dāng)?shù)牟蓸宇l率和采樣點(diǎn)數(shù)以及硬件增益。點(diǎn)擊LabVIEW上的運(yùn)行按鈕（Run）觀察振動(dòng)信號(hào)的波形和頻譜。 選擇合適的數(shù)字濾波截止頻率，觀察濾波前后振動(dòng)信號(hào)的波形和頻譜的變化情況并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 嘗試輸入不同的濾波截止頻率，觀察振動(dòng)信號(hào)的波形和頻譜的變化。 嘗試輸入不同的采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)以及硬件增益，觀察振動(dòng)信號(hào)的波形變化。 根椐最合適的參數(shù)選擇，顯示最佳的結(jié)果。結(jié)束按鈕信號(hào)采集。 在信號(hào)頻譜中移動(dòng)游標(biāo)，測(cè)出振動(dòng)的峰值，以及振動(dòng)最大處的頻率。并將之與振動(dòng)頻率相比較，分析原因。 關(guān)閉電機(jī)，在電機(jī)轉(zhuǎn)子上改變?cè)囍睾臀恢茫俅螁?dòng)電機(jī)進(jìn)行測(cè)量，觀察和分析所得到的振動(dòng)信號(hào)和波形和頻譜。1 關(guān)閉電機(jī)，改變加速度傳感器的測(cè)量位置，再次啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行測(cè)量，觀察和分析隨著測(cè)量位置的改變，振動(dòng)信號(hào)的波形和頻譜的變化情況。六、實(shí)驗(yàn)程序流程框圖七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮怼?. 整理和分析實(shí)驗(yàn)中得到的振動(dòng)信號(hào)的數(shù)據(jù)，并分析其結(jié)果。八、 思考題 1. 為什么要采用加速度傳感器來(lái)測(cè)量振動(dòng)信號(hào)？2. 還可以采樣那些方式來(lái)測(cè)量振動(dòng)信號(hào)？實(shí)驗(yàn)五 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)一. 實(shí)驗(yàn)要求 通過(guò)本實(shí)驗(yàn)了解和掌握采用光電傳感器測(cè)量的原理和方法。二. 實(shí)驗(yàn)原理提示 由于光電測(cè)量方法靈活多樣，可測(cè)參數(shù)眾多，一般情況下又具有非接觸、高精度、高分辨率、高可靠性和相應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，加之激光光源、光柵、光學(xué)碼盤(pán)、CCD器件、光導(dǎo)纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應(yīng)用，使得光電傳感器在檢測(cè)和控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為吸收式、遮光式、反射式、輻射式四種基本形式。圖說(shuō)明了這四種形式的工作方式。光電傳感器的工作方式 反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖下面以反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)說(shuō)明光敏器件的具體應(yīng)用。反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖。它由開(kāi)圓盤(pán)、光源、光敏元件及反光片等組成。圓盤(pán)的輸入軸與被測(cè)軸相連接，光敏元件發(fā)出光信號(hào)，照射到圓盤(pán)反光上，反射到光敏元件上，將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)輸出。圓盤(pán)上只有一塊反光片，圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周，光敏元件輸出的電脈沖個(gè)數(shù)等于一，因此，可通過(guò)測(cè)量光敏元件輸出的脈沖頻率，得知單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)轉(zhuǎn)速 即n=N ( 式中：n 轉(zhuǎn)速 N脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)) 儀器連接圖三. 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備計(jì)算機(jī) 1臺(tái)LabVIEW 虛擬儀器平臺(tái) 1套USB數(shù)據(jù)采集卡 1張光電傳感器 1套轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)臺(tái) 1臺(tái)開(kāi)關(guān)電源 1臺(tái)四. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚治霾⒄磙D(zhuǎn)速測(cè)量結(jié)實(shí)驗(yàn)六 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)噪聲聲級(jí)測(cè)試及譜分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)要求 掌握聲壓級(jí)的測(cè)量方法。掌握噪聲的測(cè)量方法。二. 實(shí)驗(yàn)原理提示聲音是大氣壓上的壓強(qiáng)波動(dòng)，這個(gè)壓強(qiáng)波動(dòng)的大小簡(jiǎn)稱(chēng)為聲壓，以p表示，其單位是Pa（帕）。從剛剛可以聽(tīng)到的聲音到人們不堪忍受的聲音，聲壓相差數(shù)百萬(wàn)倍。顯然用聲壓表達(dá)各種不同大小的聲音實(shí)屬不太方便，同時(shí)考慮了人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱反應(yīng)的對(duì)數(shù)特性，用對(duì)數(shù)方法將聲壓分為百十個(gè)等級(jí)，稱(chēng)為聲壓級(jí)。 聲壓級(jí)的定義是：聲壓與參考聲壓之比的常用對(duì)數(shù)乘以20，單位是dB（分貝）。其表達(dá)式為： 式中，p為聲壓， 是參考聲壓，它是人耳剛剛可以聽(tīng)到的聲音。值得注意的是兩個(gè)聲壓級(jí)或多個(gè)聲壓級(jí)相加不是dB的簡(jiǎn)單算術(shù)相加，是按照對(duì)數(shù)的運(yùn)算規(guī)律相加。聲壓級(jí)只反映聲音的強(qiáng)度對(duì)人耳的響度感覺(jué)的影響，而不能反映聲音頻率對(duì)響度感覺(jué)的影響。利用具有一個(gè)頻率計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的聲學(xué)測(cè)