目录
实验一振动信号采集与处理相关软件和硬件设计介绍 (2)
实验二单自由度系统阻尼比的测定 (6)
实验三二自由度系统频响函数的测定 (9)
实验一 振动信号采集与处理相关软件和硬件设计介绍
一、 实验目的
1、熟悉振动信号采集与处理软件的基本功能和设置方法；
2、熟悉硬件中各通道代表的意义和设置方式；
3、掌握基本振动测试流程。

二、 振动信号采集和处理软件简介
软件名称
YE6251力学教学装置。

软件介绍 左面板
下面板
至少应为实验所需最大频率的2倍
力锤信号用信号触发，电磁激振器信号可选连续采样 试件类型
不用的通道双击使其为错号，使用的通道使其为对号
实验中可以使用的方法
采样状态栏
上面板和右面板
某测试全图
三、 振动信号采集和处理硬件简介
试件
单自由度系统
模拟单自由度的质量块、阻尼、弹簧系统振动。

本实验台的力学模型如下：
时间波形 傅立叶分析
传函幅值，需设置输入和输出通道,用右键
仪器的软件开关 开始采样或停止采样
峰谷
值
等光标选择
缩小x
轴图形显示
放大x
轴图形显示
缩小y
轴图形显示
放大y
轴图形显示
自动量程
二自由度系统
模拟二自由度的质量块、阻尼、弹簧系统振动。

本实验台的力学模型如下：
激励设备
力锤
给试件施加脉冲激振力并通过其内置的压力传感器感应力信号。

有四个锤头，分别用来测量不同的频段，同时对应不同刚度的材料，本实验以铝制锤头为最佳。

信号发生器（通道2）
产生一定频率的电信号，分为手动调频和自动扫频两种操作方式。

手动调频用于产生固定的激励频率；自动扫频是仪器在设定的频段内自动循环扫描。

功率放大器（通道1）
本实验台中，接在信号发生器的后端，电磁激振器的前端。

由于信号发生器产生的频率信号通常较小，因此在将其传送到激振器之前，需要将信号通过功率放大器进行放大。

电磁激振器
对试件进行激励。

采集设备
位移传感器
采用非接触式感应试件位移。

加速度传感器
感应试件加速度。

力和加速度复合传感器
其输出包含两路信号：力和加速度。

一般感应激振器的激振力并响应试件的加速度。

位移测量仪（通道4）
本实验台中，位移测量仪用来测量电涡流位移传感器的信号幅值大小，同时将该信号输入计算机以便于数据分析。

力测量仪（通道5）
通过该通道实时测量力值大小，同时将该信号输入计算机以便于数据分析。

加速度测量仪（通道6和通道7）
测量加速度传感器的电信号大小，同时将该信号输入计算机以便于数据分
析。

通过对该信号进行一次积分和二次积分，可获得速度和位移信号。

分析设备
YE6251设备和计算机
当各个通道产生或采集信号时，YE6251设备首先进行滤波以及数字和模拟信号之间的转换等处理，而后传送到计算机，使用软件进一步数据处理并将信号实时显示出来。

四、实验流程示例
示例1
示例2
五、实验报告内容
写出实验目的及实验现象等。

实验二 单自由度系统阻尼比的测定
一、 实验目的
1、 设计两种单自由度系统阻尼比的测定方法；
2、 观察实验现象并比较两种方法优劣，进行误差分析。

二、 实验中可能用到的仪器
单自由度系统、力锤、位移传感器、激振器、力和加速度复合传感器、功率放大器、信号发生器、力测量仪、加速度测量仪等。

三、 理论公式
第一种方法 利用位移共振和加速度共振的差异求解阻尼比 位移共振激励频率
n
d n d d f f
ωωλ==
221ζ-= 加速度共振激励频率
221/1ζλ-===
n
a i a a f f
ωω 联立上述两式可得
2
/12/1a
d a d f f -=-=
λλζ a d n f f f =
第二种方法 利用对数衰减率求解阻尼比
)()(ln d T t u t u +=δ2)(12ln ζ
πζ
ζωζωζω-=
==+--d n T t t T e e d n n πζ2≈ π
δ
ζ2=
第三种方法 利用半功率带宽求解阻尼比
ζζλ-+=21A n A A f f λ= ζζλ++=21B n B B f f λ=
ζλλλ2=-=∆A B A B f f f -=∆=n f λ∆
n
f f
∆=
21ζ 第四种方法 利用1=λ时位移振幅放大系数求解阻尼比
说明 为与教材对应，此组公式中的符号f 表示正弦激励力振幅；d T 表示运动传递率，为输
出与输入之比，实验中用传函幅值可直接得出该变量，在低频状态下，也可将d T 理解为柔度。

当0≤λ<<1时（实验中取1.0=λ左右即可），位移振幅
k
f B d 0
≈
从而 d B f k 0=＝d
T 1 当1=λ时
ζ
21
0k f B d =
d
d T k k f B 1
21210⋅==
ζ 四、 实验结果
五、实验报告内容
1、写出你用的两种实验方法及其理论。

2、画出你用的第一种方法的实验装置图并写出实验步骤。

3、画出你用的第二种方法的实验装置图并写出实验步骤。

4、写出两种方法的实验结果。

5、计算两种方法得出的单自由度系统阻尼比。

6、分析实验误差原因，比较两种方法优劣。

实验三二自由度系统频响函数的测定
一、实验目的
1、测试二自由度频响函数矩阵；
2、根据实验条件，利用频响函数理论计算实验系统的一些振动参数，并进
行误差分析。

二、实验装置
三、实验步骤
1、装好二自由度系统。

2、将位移传感器线圈垂直于m1放置于其1mm左右距离处，并与位移测量仪
连接好，将力锤与力测量仪连接好，检查无误后打开仪器电源并打开计算机。

3、调零位移测量仪和力测量仪通道。

4、打开“YE6251力学教学装置”软件，登录后填好组号和成员名单，并记
好存盘路径。

5、设置软件参数，采样频率为500Hz，触发通道为5号通道，触发电平3％
左右。

6、将下面板中除通道4和通道5之外的通道关闭，将这两个通道的增益设
置与仪器面板上的倍数相同。

7、打开通道4和通道5的时间波形图，打开传函幅值图，设置传函幅值的
输入通道为5，输出通道为4。

8、新建一个word文档于桌面，起一个自己的名字。

9、打开“开始采集”按钮，用力锤轻敲m1，则软件上可获得三个图形。

10、在传函幅值图中找到两个固有频率，记录任意非固有频率0ω处的幅值，并保存该图形；记录下力值的峰值11f ，并记录任意时间点0t 的位移幅值。

11、保存三个图形于word 文档，并标明“H 11”。

12、将位移传感器放置于m 2处，重复步骤9～11，得出“H 21”。

记录点全部同步骤10，均为0ω和0t 处的幅值，下面步骤13也 一样。

13、改变力锤敲击质量块为m 2，重复9～12，得出“H 12”和“H 22”。

14、整理并拷贝实验数据。

15、整理实验仪器。

四、 理论公式
1、单位脉冲响应矩阵)(t h 与频响函数矩阵)(ωH 的关系
⎰+∞
∞
--=dt e t t j ωω)()(h H
)(t h 与)(ωH 互为Fourier 变换对。

2、单位脉冲响应
ij
ij ij f t u t h )()(=
式中ij f 为力锤敲击力，下标“ij ”表示j 处激励，i 处响应。

3、二自由度振型矩阵
⎪⎪⎭
⎫
⎝
⎛-=11
11ϕ 4、二自由度单位脉冲响应矩阵
T t M t M h h
h h t ϕωωωωϕ
⎪⎪
⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=2221112221
1211
sin 100
sin 1
)(h
五、 实验结果
六、实验报告内容
1、简述实验目的、原理和步骤。

2、画出实验流程图。

3、完成实验结果分析，写出误差原因。

11。