机械振动实验教学指导振动信号处理与频谱分析教学指导编著：麻文焱吉林大学力学系朱栗武北京波谱世纪科技发展有限公司二〇〇六年四月
机械振动实验教学指导 振动信号处理与频谱分析教学指导 编著： 麻文焱 吉林大学力学系 朱栗武 北京波谱世纪科技发展有限公司 二○○六年四月
北京波谱北京波谱世纪科技发展有限公司avesoEctrum目录51、机械振动实验教学指导实验1.1认识机械振动5.51.1.1 实验目的...51.1.2 实验内容与原理1.1.3实验仪器设备1.1.4实验方法与步骤1.1.5实验数据处理及分析.7实验1.2简谐振动系统振幅与振动频率的测量1>1.2.1 实验目的1.2.2实验内容与原理71.2.3实验仪器及设备d1.2.4实验方法及步骤.891.2.5实验数据整理与分析实验1.3振动系统固有频率测量.9.91.3.1 实验目的.91.3.2 实验内容与原理111.3.3实验仪器及设备.111.3.4实验方法及步骤1.3.5 思考1111实验1.4机械振动系统幅频特性曲线测量111.4.1 实验目的..121.4.2实验内容及原理..121.4.3实验仪器及设备.121.4.4实验方法及步骤131.4.5实验数据整理与分析..13实验1.5单自由度振动系统动态参数测量.131.5.1 实验目的.1.5.2实验内容及原理13..141.5.3实验仪器及原理.151.5.4实验方法及步骤.151.5.5实验数据与分析.15实验1.6振动系统衰减系数及相对阻尼系数的测量.161.6.1 实验目的..161.6.2实验内容及原理..171.6.3实验仪器及原理..171.6.4实验方法及步骤.181.6.5实验数据与分析实验1.7简支梁固有频率与振型测量（激振法）.18.181.7.1 实验目的1.7.2实验内容及原理18手机：13701270801地址：100081中关村南大街34号中关村科技发展大厦C座1206室电话：010-62189363,81615577网址：http://www.earthquake.com.cn2传真：010-62175922电邮：vibsys@vip.sina.com
北京波谱世纪科技发展有限公司 地址：100081 中关村南大街 34 号中关村科技发展大厦 C 座 1206 室 电话：010-62189363,81615577 传真：010-62175922 手机：13701270801 网址：http://www.earthquake.com.cn 电邮：vibsys@vip.sina.com 2 目 录 1、机械振动实验教学指导 .5 实验 1.1 认识机械振动 .5 1.1.1 实验目的.5 1.1.2 实验内容与原理.5 1.1.3 实验仪器设备.7 1.1.4 实验方法与步骤.7 1.1.5 实验数据处理及分析.7 实验 1.2 简谐振动系统振幅与振动频率的测量 .7 1.2.1 实验目的.7 1.2.2 实验内容与原理.7 1.2.3 实验仪器及设备.8 1.2.4 实验方法及步骤.8 1.2.5 实验数据整理与分析.9 实验 1.3 振动系统固有频率测量 .9 1.3.1 实验目的.9 1.3.2 实验内容与原理.9 1.3.3 实验仪器及设备.11 1.3.4 实验方法及步骤.11 1.3.5 思考 .11 实验 1.4 机械振动系统幅频特性曲线测量 .11 1.4.1 实验目的.11 1.4.2 实验内容及原理.12 1.4.3 实验仪器及设备.12 1.4.4 实验方法及步骤.12 1.4.5 实验数据整理与分析.13 实验 1.5 单自由度振动系统动态参数测量 .13 1.5.1 实验目的.13 1.5.2 实验内容及原理.13 1.5.3 实验仪器及原理.14 1.5.4 实验方法及步骤.15 1.5.5 实验数据与分析.15 实验 1.6 振动系统衰减系数及相对阻尼系数的测量 .15 1.6.1 实验目的.16 1.6.2 实验内容及原理.16 1.6.3 实验仪器及原理.17 1.6.4 实验方法及步骤.17 1.6.5 实验数据与分析.18 实验 1.7 简支梁固有频率与振型测量（激振法） .18 1.7.1 实验目的.18 1.7.2 实验内容及原理.18
川京波谱北京波谱世纪科技发展有限公司lavesoectrum191.7.3实验仪器及设备.191.7.4实验方法及步骤.201.7.5实验数据与分析.20实验1.8悬臂梁实验模态分析（锤击法）.201.8.1实验目的..201.8.2实验内容及原理.211.8.3验仪器及设备.211.8.4实验方法与步骤.211.8.5实验数据及分析..211.8.6问题思考.21实验1.9圆盘结构实验模态分析（锤击法）.211.9.1实验目的.221.9.2实验内容及原理.221.9.3验仪器及设备.221.9.4实验方法与步骤.231.9.5实验数据及分析.231.9.6圆盘参考振型.231.9.7 问题思考实验1.10阻尼器对结构频率的影响， 24...241.10.1 实验目的.241.10.2实验内容与原理.241.10.3实验仪器设备.251.10.4实验方法与步骤.251.10.5实验数据处理及分析.251.10.6问题思考.25实验1.11钢弦的频率测量与索力计算1.11.1 实验目的..25.251.11.2 实验内容与原理.251.11.3实验仪器设备.261.11.4实验方法与步骤1.11.5实验数据处理及分析.26.261.11.6 问题思考.26实验1.12材料弹性模量测试实验1.12.1实验目的...26.261.12.2实验内容与原理.271.12.3实验仪器设备，.271.12.4实验方法与步骤.281.12.5实验数据处理及分析.28实验1.13结构的阻尼比测试实验.281.13.1 实验目的.281.13.2实验内容与原理.291.13.3实验仪器设备地址：100081中关村南大街34号中关村科技发展大厦C座1206室手机：13701270801网址：http://www.earthquake.com.cn电话：010-62189363,816155773传真：010-62175922电邮：vibsys@vip.sina.com
北京波谱世纪科技发展有限公司 地址：100081 中关村南大街 34 号中关村科技发展大厦 C 座 1206 室 电话：010-62189363,81615577 传真：010-62175922 手机：13701270801 网址：http://www.earthquake.com.cn 电邮：vibsys@vip.sina.com 3 1.7.3 实验仪器及设备.19 1.7.4 实验方法及步骤.19 1.7.5 实验数据与分析.20 实验1.8 悬臂梁实验模态分析（锤击法）.20 1.8.1 实验目的.20 1.8.2 实验内容及原理.20 1.8.3 验仪器及设备.21 1.8.4 实验方法与步骤.21 1.8.5 实验数据及分析.21 1.8.6 问题思考.21 实验 1.9 圆盘结构实验模态分析（锤击法） .21 1.9.1 实验目的.21 1.9.2 实验内容及原理.22 1.9.3 验仪器及设备.22 1.9.4 实验方法与步骤.22 1.9.5 实验数据及分析.23 1.9.6 圆盘参考振型.23 1.9.7 问题思考.23 实验 1.10 阻尼器对结构频率的影响 .24 1.10.1 实验目的.24 1.10.2 实验内容与原理 .24 1.10.3 实验仪器设备.24 1.10.4 实验方法与步骤 .25 1.10.5 实验数据处理及分析.25 1.10.6 问题思考.25 实验 1.11 钢弦的频率测量与索力计算 .25 1.11.1 实验目的.25 1.11.2 实验内容与原理 .25 1.11.3 实验仪器设备 .25 1.11.4 实验方法与步骤 .26 1.11.5 实验数据处理及分析.26 1.11.6 问题思考.26 实验 1.12 材料弹性模量测试实验 .26 1.12.1 实验目的.26 1.12.2 实验内容与原理 .26 1.12.3 实验仪器设备.27 1.12.4 实验方法与步骤 .27 1.12.5 实验数据处理及分析.28 实验 1.13 结构的阻尼比测试实验 .28 1.13.1 实验目的.28 1.13.2 实验内容与原理 .28 1.13.3 实验仪器设备.29
北京波谱北京波谱世纪科技发展有限公司avesoectrum291.13.4实验方法与步骤.291.13.5实验数据处理及分析.291.13.6问题思考30实验1.14动、静应变测量实验（选配）.301.14.1 实验目的301.14.2实验仪器设备.301.14.3实验方法与步骤·332、振动信号处理与频谱分析教学指导实验2.1采样定律、采样频率选择.33.332.1.1实验目的.332.1.2操作指南.342.1.3 结论实验2.2计算正弦波信号的傅立叶谱.352.2.1 实验目的.35.352.2.2操作指南2.2.3结论....36.362.2.3 问题思考实验2.3计算方波的傅立叶谱、了解多次谐波的含义.37.372.3.1 实验目的.372.3.2操作指南382.3.3结论40实验2.3了解白噪声信号、学习使用滤波器.2.3.1 实验目的.40.402.3.1操作指南...422.3.3 结论实验2.4了解采样频率与频谱分析谱线的关系432.4.1实验目的.43..432.4.2操作指南2.4.3结论442.4.4问题思考45手机：13701270801地址：100081中关村南大街34号中关村科技发展大厦C座1206室电话：010-62189363,81615577网址：http://www.earthquake.com.cn4传真：010-62175922电邮：vibsys@vip.sina.com
北京波谱世纪科技发展有限公司 地址：100081 中关村南大街 34 号中关村科技发展大厦 C 座 1206 室 电话：010-62189363,81615577 传真：010-62175922 手机：13701270801 网址：http://www.earthquake.com.cn 电邮：vibsys@vip.sina.com 4 1.13.4 实验方法与步骤 .29 1.13.5 实验数据处理及分析.29 1.13.6 问题思考.29 实验 1.14 动、静应变测量实验（选配） .30 1.14.1 实验目的.30 1.14.2 实验仪器设备.30 1.14.3 实验方法与步骤 .30 2、振动信号处理与频谱分析教学指导 .33 实验 2.1 采样定律、采样频率选择 .33 2.1.1 实验目的.33 2.1.2 操作指南.33 2.1.3 结论 .34 实验 2.2 计算正弦波信号的傅立叶谱 .35 2.2.1 实验目的.35 2.2.2 操作指南.35 2.2.3 结论 .36 2.2.3 问题思考.36 实验 2.3 计算方波的傅立叶谱、了解多次谐波的含义 .37 2.3.1 实验目的.37 2.3.2 操作指南.37 2.3.3 结论 .38 实验 2.3 了解白噪声信号、学习使用滤波器 .40 2.3.1 实验目的.40 2.3.1 操作指南.40 2.3.3 结论 .42 实验 2.4 了解采样频率与频谱分析谱线的关系 .43 2.4.1 实验目的.43 2.4.2 操作指南.43 2.4.3 结论 .44 2.4.4 问题思考.45
川北京波谱北京波谱世纪科技发展有限公司Javesoectrum1、机械振动实验教学指导实验1.1认识机械振动1.1.1实验目的掌握机械系统中的运动量；了解机械振动及常见的机械振动的类型。1.1.2实验内容与原理机械系统中的运动量是指位移、速度和加速度。机械系统中运动量的振荡现象，称为机械振动。也就是相对已知的参考系，机械系统中一个随时间变化的运动量与平均值相比，时大时小交替变化的现象，称为机械振动。机械振动按产生的原因分自由振动、受迫振动、参数振动和自激振动。常见的是自由振动、受迫振动自由振动：当系统的平衡被破坏，只靠其弹簧恢复力来维持的振动，即去掉激励或约束之后所出现的振动。振动的频率就是系统的固有频率。存在阻尼时，其振幅逐渐衰减。见图1-1。受迫振动：在外部周期激励的持续作用下，系统被迫产生的稳态振动。振动的特性与外部周期激励的大小、方向和频率密切相关。见图1-2。对机械振动的测量是通过对运动量的测量，来实现对振动系统动态参数的识别。实验内容是构成悬臂梁的自由振动系统及简支梁的受迫振动系统，观察两个振动系统振幅随时间变化的过程。对运动量测试的传感器有位移传感器、速度传感器和加速度传。大阻尼情况幅W振0.10.50.20.3040.60.70.80.9时间（秒）图1.1-1自由衰减曲线手机：13701270801地址：100081中关村南大街34号中关村科技发展大厦C座1206室电话：010-62189363,81615577网址：http://www.earthquake.com.cn5传真：010-62175922电邮：vibsys@vip.sina.com
北京波谱世纪科技发展有限公司 地址：100081 中关村南大街 34 号中关村科技发展大厦 C 座 1206 室 电话：010-62189363,81615577 传真：010-62175922 手机：13701270801 网址：http://www.earthquake.com.cn 电邮：vibsys@vip.sina.com 5 1、机械振动实验教学指导 实验 1.1 认识机械振动 1.1.1 实验目的 掌握机械系统中的运动量；了解机械振动及常见的机械振动的类型。 1.1.2 实验内容与原理 机械系统中的运动量是指位移、速度和加速度。机械系统中运动量的振 荡现象，称为机械振动。也就是相对已知的参考系，机械系统中一个随时间 变化的运动量与平均值相比，时大时小交替变化的现象，称为机械振动。 机械振动按产生的原因分自由振动、受迫振动、参数振动和自激振动。 常见的是自由振动、受迫振动 自由振动：当系统的平衡被破坏，只靠其弹簧恢复力来维持的振动，即 去掉激励或约束之后所出现的振动。振动的频率就是系统的固有频率。存在 阻尼时，其振幅逐渐衰减。见图 1-1。 受迫振动：在外部周期激励的持续作用下，系统被迫产生的稳态振动。 振动的特性与外部周期激励的大小、方向和频率密切相关。见图 1-2。 对机械振动的测量是通过对运动量的测量，来实现对振动系统动态参数 的识别。 实验内容是构成悬臂梁的自由振动系统及简支梁的受迫振动系统，观察 两个振动系统振幅随时间变化的过程。对运动量测试的传感器有位移传感 器、速度传感器和加速度传。 图 1.1-1 自由衰减曲线