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回转机构振动测量及谱分析
部分学生的设计性实验小论文PAGE PAGE 11 AP0308123 林谦福回转机构振动测量及谱分析实验目的 1)掌握压电加速度传感器的性能与使用方法， 2)了解并掌握机械振动信号测量的基本方法， 3)掌握测试信号的频率域分析方法， 4)了解虚拟仪器的使用方法,5) 掌握快速傅里叶变换（FFT）的参数选择，6）掌握数据采集的正确使用方法，7）了解回转机构的频谱特点。实验内容 测试振动实验台的加速度，用虚拟仪器LabVIEW分析振动实验台的振动 频率特性，正确选择实验过程中的各种参数。三、实验原理 回转机械，由于回转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。 振动测试包括两种方式：一是测量机械或结构在工作状态下的振动，如振动位移、速度、加速度、频率和相位等，了解被测对象的振动状态，评定等级和寻找振源，对设备进行监测、分析、诊断和预测。二是对机械设备或结构施加某种激励，测量其受迫振动，以便求得被测对象的振动力学参量或动态性能，如固有频率、阻尼、刚度、频率响应和模态等。 振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数，称为振动三要素。 幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法来表示。本实验振动实验台简化如图所示： ?? ? （1） 振动实验台简图 （2） 弹簧质量系统 由于偏心质量，实验台受到一周期离心力的作用，大小为 ，实验测的是y方向的振动，y方向的分力为 。由上可知，该力与电动机转速有关。该力相当于作用在如图（2） 所示的弹簧质量系统上，该系统的微分方程为。可知，测出实验台的振动加速度 信号，通过信号分析就可以确定 的各参数。如频率大小，进而可以确定电机的、即转速。对于 的一阶系统，根据频率不变性。输出信号的频率与输入力的频率相等。虽然输出信号有各种频率成分（如噪声，实验台不是单自由振动系统，有各种振动信号等），但占主导地位的是质量不平衡所引起的周期转动信号，该周期信号的振动最强烈，通过对加速度信号的频域分析，最大峰值所对应的频率就是该信号的频率。四、实验仪器和设备 ? ?1. 计算机 1台 ?? 2. LabVIEW 虚拟仪器平台 1套 ? ?3. 数据采集卡 1张 ? ?4．接线板 1张 ??5. 加速度传感器 1个 ? ?6．信号调理设备 1台 ? ?7. 振动、转速、噪声实验台 1台 ? ?8．开关电源 1台 五、传感器的选择 该实验测的是振动加速度，选择压电式加速度传感器，型号是（LC0152T内装IC压电加速度传感器），其使用频率范围为0.2到2000Hz。由于实验台的转动信号的频率范围大约为5~200Hz。（该值为了实验仪器的安全，根据实际情况而定的），所以该仪器适用，其灵敏度k=100mV/g . 该传感器的主要参数如下： 型号：LC0152T ?? ?灵敏度（mV/g）：100 ?? 量程（g）：50 ??? 频率范围（Hz（±10%））：0.2-10000 ? ??安装谐振点（kHz）：30 ??? 分辨率（g）：0.0002 ??? 质量（gm）：17 ?? ?安装螺纹（mm）：M5 ? ??用途：通用测振该传感器的突出特点如下： (1) 低阻抗输出，抗干扰，噪声小; (2) 性能价格比高，安装方便，尤其适于多点测量; (3) 稳定可靠、抗潮湿、抗粉尘、抗有害气体.六、实验步骤??1）振动测量实验结构如图 1 所示，将加速度传感器用M5螺纹安装在振动实验台上，然后将其输出端和信号调理设备的输入端相连，信号调理器的输出端通过一根带五芯的航空插头的电缆和接线板连接。并且，将接线板通过插线与计算机上的数据采集卡（ A ／ D 卡）相连接。??2）打开计算机，启动计算机上的“振动测试及谱分析 .vi ”。3）在振动实验台的电机转子上添加试重，启动电机，调整到一个稳定的转速。 ??4）根椐接线板选择信号输入的通道号，并且选择适当的采样频率和采样点数以及硬件增益。点击 LabVIEW 上的运行按钮（ Run ）观察振动信号的波形
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