“振动综合实验教学系统”是专为高等院校的机械学科、土木结构学科和力学学科等开发的完整教学实验系统,结合高等院校的教学理论课程,用试验方法为学生提供整套实验设备,使学生能通过直观实验来加深学习理论,是教学的必备实验装置。
配置的数据采集仪、放大器、传感器和软件等还可用于科研工作。
1、“振动综合实验教学系统”构成:
(1)振动综合实验台;
(2)组合式简支梁和悬臂梁;
(3)圆盘结构体;
(4)接触式激振器及功率放大器;
(5)非接触式激振器及功率放大器;
(6)电荷加速度传感器。
(7)电涡流传感器;
(8)力锤;
(9)单式、复式减振器;
(10)主动、被动隔振器,调压器;
(11)二、三自由度钢弦,配重块;
(12)电荷、电压、滤波、积分四功能放大器;
(13)数据采集仪;
(14)结构振动综合教学仪;
(15)振动分析教学软件;
(16)计算机(自备);
2、实验内容:
(1)简谐振动振幅、频率测量实验;
(2)机械振动系统固有频率的测量;
(3)简谐振动幅域统计参数的测定
(4)用“正弦扫频法”测量简谐振动频率;
(5)用“李萨育图法” 测量简谐振动频率;
(6)二自由度及多自由度系统的各阶固有频率和主振型测量实验;
(7)多自由度系统的强迫、衰减振动的幅频特性、固有频率实验实验;
(8)半功率带宽法阻尼比测量实验;
(9)衰减法阻尼比测量实验;
(10)附加质量块大小和分布对系统频率的影响;
(11)共振法测试有阻尼振动系统的固有频率;
(12)简支梁和悬臂梁的固有频率、主振型测量实验;
(13)简支梁锤击法结构模态振型量实验;
(14)悬臂梁锤击法结构模态振型量实验;
(15)圆盘模态测试;
(16)单式吸振器吸振实验;
(17)复式吸振器吸振实验;
(18)油阻尼实验;
(19)索力测试;
(20)拍振实验;
(21)主动隔振实验;
(22)被动隔振实验;
(23)二、三自由度钢弦振型测量实验;
(24)振动谱分析、数字滤波、信号处理和分析;
3、配套仪器介绍:
3.1、振动综合实验台、配套仪器
型号:WS-ZHT2 |
配 置 | · 圆盘; | · 力锤+力传感器; |
· 调速器; | · 加速度传感器+磁座; |
· 油阻尼器; | · 钢弦、1Kg配重块2个; |
· 单式、复式吸振器; | ·;组合简支梁和悬臂梁; |
· 主动隔振器; | · 磁力配重块可移动位置; |
· 被动隔振器; | · 二、三自由度钢弦; |
· 接触式激振器; | · 振动教学仪; |
· 电涡流传感器 | · 非接触式激振器、仪表架; |
数量 | 1套(标准配置) |
功能 | 简支梁和悬臂梁在激振器或锤击作用下产生受迫振动和变形,结合其它装置通过测试系统可测出多项振动题目。 |
3.2、WS-5923振动综合教学仪
WS-5923振动综合教学仪已内置2通道电荷放大器、功率放大器、程控扫频信号源、8路数据采集。
3.3、激振器及功率放大器。
3.3.1 接触式激振器
指标:最大激振力10N;最大振幅±3mm;频率范围20→1000Hz;最大点电流0.5A;质量1Kg;动圈直流电阻3Ω;
数量:1台(标准配置)
功能:激励实验台主梁,产生振动,在软件的控制下提供可控振动。
3.3.2 非接式触激振器
指标:最大激振力50g;频率范围10→1000Hz;最大点电流0.3A;质量0.2Kg;
数量:1台(标准配置)
功能:激励实验台的钢弦,产生振动,在软件的控制下提供可控振动。
3.3.3 功率放大器
指标:输出功率20VA;输出电压10V; 最大输出电流450mA;频率范围10→10K;信噪比≥70dB;失真≤1%;电源220V/50Hz;质量2Kg;
数量:1台(振动教学仪内置)
功能:为激振器提供放大功率。
3.4、电荷放大器
指标:
① 电荷最大输入范围:1000000pC
电压最大输入范围:-10V→ +10V
② 输入选择:电荷、电压:
③ 功能选择及频响:
线 性:电荷输入:1Hz → 50kHz
电压输入:0 → 50kHz
④ 积 分: 积分:1Hz → 150Hz 或
10Hz → 1.5kHz(选一)
⑤ 低通滤波:0.1— 50kHZ 连续可调
⑥ 电荷增益:1、2、5、10、20 、30 、40、60 、100
200、 300 、400、 600 、1000 十四档
⑦ 电压增益:1、2、5、10、20 、30 、40、60 、100 九档
数量:2通道(振动教学仪内置)
功能:可以把电荷加速度计和力锤信号放大,输出信号供数据采集
3.5、电涡流传感器
指标:频率范围:0~4K,灵敏度8 mv/μm,量程1.5mm
数量:1只(标准配置)
功能:测量索力。
3.6、压电加速度传感器+磁座
指标:频率范围0.2~6K,灵敏度20pC/ms-2,极限量程10000m/s2
数量:1只(标准配置)
功能:测量简支梁和悬臂梁的加速度响应,提供计算自振频率、振型的加速度响应时程曲线。
3.7、力锤
指标:测量范围5000N;固有频率50KHz;灵敏度4pc/N;锤重0.2Kg;尺寸200x70x16mm;附加锤头:橡胶、尼龙、铝、钢
数量:1个(标准配置)
功能:用锤击法激振简支梁和悬臂梁,用加速度计测量响应,数据可用于锤击法模态参数识别。
3.8、USB数据采集仪
技 术 指 标 | 采样频率 | 100kHz |
分辨率 | 16Bits |
A/D模入通道 | 8通道 |
A/D模入范围 | ±10V |
程控放大 | 1、2、4、8倍 |
缓存器FIFO | 32KB |
定时计数器 | 8253 |
接口 | 计算机USB接口 |
数量 | 1台(振动教学仪内置) |
功能 | 可进行加速度、力传感器的信号采集。 |
3.9、Vib'EDU振动信号采集、处理和分析软件(教学版)
该软件根据选配的实验装置的不同可完成多项实验内容,为振动教学提供了系统的测试内容。
软件主要内容:
序号 | 实验方法 | 实验内容 |
1 | 锤击法振动实验 | 简支梁自振频率、模态振型测量实验; 悬臂梁自振频率、模态振型测量实验; 圆盘自振频率、模态振型测量实验; |
2 | 阻尼、弹模实验 | 材料弹性模量测试实验; 阻尼比(半功率带宽法)实验; 阻尼比(半衰减法)实验; |
3 | 信号处理 | 信号处理和频谱分析; 信号叠加; |
4 | 转子台实验 | 转子台教学实验(机械类); |
5 | 机械振动测试实验 | 认识机械振动; 简谐振动系统振幅与频率的测量 振动系统固有频率测量(李萨育图); 简支梁自振频率测量(正弦扫频法); 悬臂梁自振频率测量(正弦扫频法); 主动隔振实验; 被动隔振实验; 单式动力吸振实验; 复式动力吸振实验; 油阻尼减振器实验; 索力测试;
拍振实验; 二、三自由度钢弦振动实验; |
软件界面:
4、系统技术指标和配置清单:
序号 | 内容 | 型号 | 数量 |
1 | 振动综合实验台配套器件 (1)圆盘;(2)工具槽;(3)力锤+5KN力传感器;(4)调速器;(5)加速度传感器+磁座;(6)油阻尼器;(7)钢弦、1Kg配重块2个;(8)单式、复式吸振器;(9)组合简支梁和悬臂梁;(10)主动隔振器;(11)磁力配重块可移动位置;(12)被动隔振器;(13)二、三自由度钢弦;(14)接触式激振器;(15)振动教学仪;(16)非接触式激振器、仪表架;
| WS-ZHT2 | 1套 |
2 | 振动综合教学仪 振动综合教学仪已内置2通道电荷放大器、功率放大器、程控扫频信号源、8路数据采集。 | WS-5923 | 1台 |
2通道电荷放大器 技术指标: ① 电荷最大输入范围:1000000pC 电压输入范围:-10V → +10V ② 输入选择:电荷、电压: ③ 功能选择及频响: 线 性:电荷输入:1Hz → 50kHz 电压输入:0 → 50kHz ④积分: 积分:1Hz → 150Hz 或 10Hz → 1.5kHz (选一) ⑤ 低通滤波:0.1—— 50kHZ 连续可调 ⑥ 电荷增益:1、2、5、10、20 、30 、40、60 、100 、200、 300 、400、 600 、1000 十四档 ⑦ 电压增益:1、2、5、10、20 、30 、40、60 、100 九档 |
功率放大器 指标:输出功率20VA;输出电压10V;最大输出电流450mA;频率范围10→10K;信噪比≥70dB;失真≤1%;电源220V/50Hz;质量2Kg; |
接触式激振器 指标:最大激振力10N;最大振幅±3mm;频率范围20→2000Hz;最大点电流0.5A;质量1Kg;动圈直流电阻3Ω; | |
非接触式激振器 指标:最大激振力50g;频率范围10→1000Hz;最大点电流0.3A;质量0.2Kg; |
程控扫频信号源 指标:程控扫频频率范围1→20000Hz; 正弦波或方波模拟信号输出; |
8路数据采集 指标:采样频率:100K; 分辨率:16 Bits; A/D模入通道:8通道; A/D模入范围:±10V; 程 控 放 大:1、2、4、8倍; 缓存器FIFO:32KB; 定时计数器:8253; 接口:计算机USB接口;
|
3 | 压电加速度传感器 指标:频率范围0.2~6K,极限量程10000m/s2,灵敏度系数20pC/ms2; 功能:测量简支梁和悬臂梁的加速度响应,提供计算自振频率、振型的加速度响应时程曲线。 | BZ1107 | 1只 |
4 | 电涡流传感器 指标:频率范围:0~4K,灵敏度8 mv/μm,量程1.5mm 功能:测量索力。 | 85811-01+85745-00 | 1只 |
5 | 力锤 指标:测量范围5000N;固有频率50KHz;灵敏度4pc/N;锤重0.2Kg;尺寸200x70x16mm;附加锤头:橡胶、尼龙、铝、钢 功能:用锤击法激振简支梁和悬臂梁,用加速度计测量响应,数据可用于锤击法模态参数识别。 | LC-5 | 1把 |
6 | 振动教学软件功能 (1)锤击法振动实验 简支梁自振频率、模态振型测量实验; 悬臂梁自振频率、模态振型测量实验; 圆盘自振频率、模态振型测量实验; (2)阻尼、弹模实验 材料弹性模量测试实验; 阻尼比(半功率带宽法)实验; 阻尼比(半衰减法)实验; (3)信号处理 信号处理和频谱分析; 信号叠加; (4)转子台实验 转子台教学实验(机械类); (5)机械振动测试实验 认识机械振动; 简谐振动系统振幅与频率的测量 振动系统固有频率测量(李萨育图); 简支梁自振频率测量(正弦扫频法); 悬臂梁自振频率测量(正弦扫频法); 主动隔振实验; 被动隔振实验; 单式动力吸振实验; 复式动力吸振实验; 油阻尼减振器实验; 拍振实验; 二、三自由度钢弦振动实验; 索力测试; | Vib’EDU | 1套 |
7 | 计算机(选配) | | |
5、产品应用
中国海洋大学 青岛科技大学
安徽理工大学
国防科学技术大学