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。
功率放大器可直接与JZ-1型激振器或JZF-1非接触式激振器连接，对物体进行激振，其输出幅度可连续调节。
３．DASP-STD（DASP Standard 标准版）：是一套运行在Windows95/98/Me/NT/2000/XP平台上的多通道信号采集和实时分析软件，通过和东方所的不同硬件配合使用，即可构成一个可进行多种动静态试验的试验室。
DASP-STD主要包括单通道、双通道、多通道、扩展、示波采样分析和模态教学6个基本部分，可以实现信号的实时分析，即可以连续不间断地进行信号的采样，并同时进行频谱分析和结果显示，实现了采样、分析和显示示波的同步进行
三．实验原理
对于振动系统，经常要测定其固有频率，常用的方法有简谐力激振法和锤击法。
本次实验用后一种方法，即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。
通常我们认为振动系统为线性系统，用一特定已知的激振力，经可控的方法来激励结构，同时
测量输入和输出信号，通过传函分析，得到系统固有频率。
一个线性系统对输入信号的作用，可以用如下一般关系来表示：()()[]t x L t y =式()t y 表示系统的输出；L 表示系统对()t x 的作用，它是对信号进行运算的符号，代表各种运算方法。
根据δ函数的卷积特征，可定义()L t h =()[]t δ，称它为线性系统的脉冲响应。
因此根据关系式()()[]t x L t y =可得出()()()t h *t x t y =。
它表示一个线性时不变系统，可以完整地由脉冲响应来表征。
脉冲响应是一种瞬时特性，通过系统输出()t y 的傅里叶变换，可以导出频域的相应特性。
设()()()ωωωH Y X ,,分别表示()()()t h t y t x ,,的傅里叶变换，则可导出：
()()()ωωωH X Y =
它表明响应的傅里叶变换等于输入信号的傅里叶变换与系统脉冲响应的傅里叶变换的积。
式中的()ωH 称为系统的频率响应函数。
上式公式可导出
()ωH =()()
ωωX Y ，此公式称为系统的传输函数。
()ωH 经过归一化和拉氏变换等演变后，可求得一阶频率响应函数为：()()()ωϕωωj e H H = 其幅频、相频特性为：()()()211
H A τωωω+==,()()τωωϕarctan
-= 四．实验步骤
1． 安装仪器
把试验模型力锤的力传感器输出线接到ZJY-601T 型振动教学试验仪第一通道的加速度传感器输入端，档位拔到加速度档a ，输出信号接到采集仪的第一通道；把带磁座的加速度传感器放在简支梁上，输出信号接到ZJY-601T 型振动教学试验仪第二通道的加速度传感器输入端，档位拔到加速度档a 的加速度，输出信号接到采集仪的第二通道。
2． 开机
进入DASP2000标准版软件的主界面，选择双通道按钮。
进入双通道示波状态进行传函示波。
在自由选择中选择传函幅频和相位示波。
３．在采样参数设置中正确设置好相关参数，如：采样频率、工程单位。
４．测量
用力锤敲击简支梁中部，就可看到时域波形，按F9功能键，就可看到频响曲线，第一峰就是系统的固有频率，后面的几个峰是系统的高阶频率。
移动传感器或用力锤敲击简支梁的其它部位，再进行测试，记录下各阶固有频率。
注：脉冲锤激振简便有效，但在着力点位置、力的大小、方向的控制方面要有熟练的操作技巧，否则会产生很大的随机误差。
四．实验结果和分析
机械振动系统固有频率测量结果
请根据相关资料，写出详实的实验报告。
力求得出较为正确的频响特性曲线。
六．思考题
还有哪些方法可以用来测试机械振动系统固有频率？请简述其原理。