说明：在下面的数据处理中，如1A，11d T，1δ，1ξ，1n T，1nω：表示第一次实1验中第一、幅值、对应幅值时间、变化率、阻尼比、无阻尼固有频率。

第二次和和三次就是把对应的1改成2或3.由于在编缉公式时不注意２，３与平方，三次方会引起误会，请老师见谅！！Ap0308104 陈建帆2006-7-1 实验题目：悬臂梁一阶固有频率及阻尼系数测试一、实验要求以下：1. 用振动测试的方法，识别一阻尼结构的（悬臂梁）一阶固有频率和阻尼系数；2. 了解小阻尼结构的衰减自由振动形态；3. 选择传感器，设计测试方案和数据处理方案，测出悬臂梁的一阶固有频率和阻尼根据测试曲线，读取数据，识别悬臂梁的一阶固有频率和阻尼系数。

二、实验内容识别悬臂梁的二阶固有频率和阻尼系数。

三、测试原理概述：1，瞬态信号可以用三种方式产生，有脉冲激振，阶跃激振，快速正弦扫描激振。

2，脉冲激励用脉冲锤敲击试件，产生近似于半正弦的脉冲信号。

信号的有效频率取决于脉冲持续时间τ，τ越小则频率范围越大。

3.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。

频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。

通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，可以看到共振时的频率，也就可以得到悬臂梁的固有频率4、阻尼比的测定自由衰减法: 在结构被激起自由振动时，由于存在阻尼，其振幅呈指数衰减波形，可算出阻尼比。

一阶固有频率和阻尼比的理论计算如下：113344423.515(1)2=210;70;4;285;7800;,1212,, Ix= 11.43 cm Iy= 0.04 cm 0.004 2.810,,1x y y f kg E pa b mm h mm L mm mab a bI I I m m E L πρρ-----------⨯======⨯=⨯固x y ＝式惯性矩：把数据代入I 后求得载面积：S ＝bh=0.07m 把S 和I 及等数据代入（）式，求得本41.65()HZ 固理悬臂梁理论固有频率f ＝阻尼比计算如下：2221111220,2,........ln ,,22;n d n n nd n d n T ii i j ji i i i j i i i j i n d i jn d n d d d d x dx c kx dt dtc e A A A A A T A T T ξωξωωξωωωξωωηηδξωωωωωπδπξ++-++++++++=++===≈==⨯⨯⨯==≈2二阶系统的特征方程为S 微分方程：m 很少时，可以把。

A 减幅系数＝而A A A AA 1则：＝j 又因为所以＝＝，所以＝即可知δξπ＝2在这个实验中，我们使用的是自由衰减法，以下是实验应该得到的曲线样本及物理模型。

物理模型得到的曲线脉冲激励实验步骤及内容1，按要求，把各实验仪器连接好接入电脑中，然后在悬臂梁上粘紧压电式加速度传感器打开计算机，。

2，打开计算机，启动计算机上的“振动测试及谱分析 .vi ”。

3，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 ）观察由脉冲信号引起梁自由衰减的曲线的波形和频谱。

4，尝试输入不同的滤波截止频率，观察振动信号的波形和频谱的变化。

5， 尝试输入不同的采样频率和采样点数以及硬件增益，观察振动信号的波形变化。

6， 根椐最合适的参数选择，显示最佳的结果。

然后按下“结束按钮，完成信号采集。

最后我选 择的参数是：采样频率s f 为512HZ,采样点数N 为512点。

7， 记录数据，copy 读到数据的程序，关闭计算机。

软件设计程序：第一次实验数据记录及分析：为了准确读取数据，可以在原程序中增加一个可以读取框图。

是第一组衰减振荡信号的数据图。

任意选取其中幅值较大的连续的7个幅值，得到如下数据及处理如下：111111112345671111112340.13806;0.12707;0.11365;0.10632;0.09167;0.09045;0.0818413;331815;473314;614714;d d d d A A A A A A A T s T s T s T s ========-==-==-==-=234567幅值：时间：T =4s ,T =18s ,T =33s,T =47s,T =61s, T =74s, T =88s;1156746113;887414d d T s T s=-==-=11171222110.053980.089510.08951;0.014253770.034452 6.281411410.01425313.99858()1HZ 1d d A IN IN A T s T S T δδξπξξωωω=========-=-=-=11d d n n d 从得到的周期可知，T ，而T 得T 为有阻尼的信号周期，T 为无阻尼信号的周期。

另外，从时域图中可以看到在频率测量出阻尼固的频率为36.88，根据2122136.88375110.014253n ξωξ-===--d得，第二次实验记录，以下第一个框图为了准确读取数据，在原程序中增加一个可以自动捕抓功能的读取框图。

后面两个是原来程序的框图，记录数据和处理数据如下。

以上是第二次的实验曲线，任意选取其中幅值较大的连续的7个幅值，得到如下数据及处理如下：222221234522671222212340.3886;0.32634;0.30681;0.2885;0.23479;0.22625;0.19939241014;382414;523814;665214;d d d d A A A A A A A Ts Ts Ts Ts ========-==-==-==-=234567时间：T =10s ,T =24s ,T =38s,T =52s,T =66s, T =80s, T =94s;225622806614;948014(,)d d T s T s A T =-==-=表示第二次数据的幅值和时间;22172222222110.38830.111130.11113;0.01769660.199392 6.2814,11410.0176913.99781()1HZ.1n d d n n A ININ A T s T S T δδξπξξωωωξω=========-=⨯-=-=-=d d N n d 从得到的周期可知，T ，而T 得T 为有阻尼的信号周期，T 为无阻尼信号的周期。

同样，从时域图中可以测到的阻尼固的频率为36.84根据得，22236.8436.84577HZ110.01769ξ==--d以上是第三次实验的曲线，任意选取其中幅值较大的连续的7个幅值，数据读取及处理如下：以下框图是为了准确读取数据，在原程序中增加一个可以自动捕抓功能的。

333331234533671333312340.6134;0.53772;0.50598;0.43884;0.38147;0.3656;0.31921301515;433013;574314;715714;d d d d A A A A A A A Ts Ts Ts Ts ========-==-==-==-=234567幅值：时间：T =15s ,T =30s ,T =43s,T =57s,T =71s, T =85s, T =99s;335633857113;998514,d d T s T s A T =-==-=表示第二次数据的幅值和时间31337332232110.61340.108860.10886;0.017334660.319212 6.281411410.01733413.9979()136.86n d d A ININ A s T S T δδξπξξ=========-=-=-3d d N n 从得到的周期可知，T ，而T 得T 为有阻尼的信号周期，T 为无阻尼信号的周期。

同样，从时域图中可以测量到梁的有阻尼固的频率在频率为时，所以在此组数据中，32322136.86.136.76552(HZ)110.017334n n ωωωξωξ=-===--d d 采有阻尼固的频率＝根据得，从上面的数据处理中可知：1ξ＝0.014253; 2ξ=0.01769; 3ξ=0.017334; 136.88375()n HZ ω= 236.84577(HZ)n ω=336.76552(HZ)n ω=则阻尼比可采为： 1230.016433ξξξξ++==;无阻尼固有频率为： 12336.87109()3n n nn HZ ωωωω++==理论上的固有频率为：41.65()HZ 固理f ＝ ;它与实验测到的数据的一些误差。

参数选择利用的公式：∆≤=12m f ,1s f =∆;2s m f f ≥,N=s f ∆. 问答题：1脉冲激振的特点是什么，脉冲激振还可以用于那些方面？2、对于大型工件如车床床身、汽轮机轴等能否采用脉冲锤激振？1答：脉冲激振是给试件施加一脉冲力，试件在脉冲力的作用中将产生一自由振动。

它具有简便高效的特点，便对激励点，拾振点等的选择会有较高要求。

脉冲激振还可以用于结构动态测试和无损探伤，利用脉冲激振模态分析法对300MW 汽轮机松装叶片等仪器设备的静频测量，利用脉冲激振的方法用加速规检测食物的品质，等等答：2答：可以，一般脉冲锤测量范围为0~500N ，固有频率为0~60Hz ，而大型工件的固有频率都比较小（小于60Hz ），虽然在作激振时所需的激振力比较大，但脉冲锤所能得到的力足够达到所需的力的大小。

在对一些大型结构，难以购置大量传感器，只对结构的脉冲振动响应信号作谱分析，也可获得满足工程要求的一些信息。

心得体会这个学期我学习了测试技术课，有理论学习，也有实践操作。

通过理论的学习我懂得了测试技术的一些基本原理和基本的测试方面的常识。

比如说滤波器种类及作用，各种传感器的原理及其适用范围、各种常用工程量测试的常识。

更重要的是学到了时域采样定理，如果信号的采样间隔不符合要求，就会做得到的信号失真。

12mf ∆≤，m f 为原频谱的最高截止频率。

另外，在理论课的学习的学到的Labview 基础知识，在做实验是得到了充分的运用和发展。

通过实践操作，即做测试实验，我再一次深刻地感受到了理论与实际的差别，理论与实际相结合的重要性。

我们这个学期做了三个测试实验：1，金属箔式应变片的温度效应及补偿 2、悬臂梁固有频率测试 、3振动测量及谱分。

在做“金属箔式应变片的温度效应及补偿”时，我学到了金属应变片的贴片方法和按电桥的电路图如何用电路元件接成电路。

在做“振动测量及谱分”的实验时，我懂得了压电式加速度传感器的使用方法，知道了关于振动测试的方法。