實驗三 振動測量
一、 實驗目的
1、掌握測試裝置動態特性的系統組成及測量方法；
2、掌握常用的兩種傳感器的工作原理、使用以及其配套儀器的使用；
3、掌握用總幅值法測定簡支梁無阻尼固有頻率fn和阻尼比的方法。
二、 實驗儀器及設備
簡支梁、二種傳感器及其配套儀器（由學生自行選擇）
三、 實驗要求
本實驗是一個設計性實驗，給出一個簡支梁系統，要求學生自行設計一個簡單
的檢測系統，用兩種不同的傳感器測量出簡支梁的固有頻率、振型、模態阻尼、
幅頻特性和相頻特性曲線。包括傳感器的選取、安裝、信號的分析與處理。
四、 實驗原理
本實驗用頻率響應法對簡支梁進行振動測量，即由信號發生器發出一個頻率
可調的正弦信號，通過功率放大器、激振器對簡支梁進行激振，并由學生自行選
用磁電式速度計、壓電式加速度計、或者電感傳感器及其對應的配套儀器對簡支
梁的振動量進行動態測量，從而確定簡支梁的固有頻率、振型、模態阻尼、幅頻
特性和相頻特性曲線。
本實驗的模型是一矩形截面簡支梁（如圖），它是一無限自由度系統。從理
論上說，它應有無限個固有頻率和主振型，在一般情況下，梁的振動是無窮多個
主振型的迭加。如果給梁施加一個合適大小的激擾力，且該力的頻率正好等于梁
的某階固有頻率，就會產生共振，對應于這一階固有頻率的確定的振動形態叫做
這一階主振型，這時其它各階振型的影響小得可以忽略不計。

由彈性體振動理論可知，計算簡支梁固有頻率理論解為：

五、 測量方框圖（請在下圖的拾振部分中畫出你出設計的框圖）

五、實驗前的準備工作
（1） 上圖已給出振動系統激振部分,請同學們在上圖中畫出振動系
統的拾部分即所選用的兩種傳感器及其配套設備的連線圖。
（2） 指導老師檢查合格后方可按圖接線，接線前應將所有設備的電
源關閉。接好線后請指導老師檢查后方可通電。
（一）XD1 信號發生器（或XD2信號發生器）的使用
（1） 將電源接入220V 電源，地線應接好，以免機殼帶電。儀器應置
于電壓輸出級。
（2）開機前應將電位器旋鈕旋到最小，以防電流過大。開機后待功率
放大器過載燈滅，再逐漸加大輸出幅度。
（3） 若想得到足夠的穩定度，衰減器應置于0dB，負載置于60dB；
電壓表撥向內側。開機逐漸加大電位器，使電壓表指示于1V 時，
預熱三十分鐘后再使用。
（二） GF-10 功率放大器的使用
（1） 工作開關置于“恒流”檔；
（2） 將增益調節旋鈕“逆時針”旋到最小位置；（3） 接通信號源，打開電源開頭，調整工作電流到100MA（滿量程
1A）；
（4） 操作過程中，若發現削波燈亮時，應馬上停止信號幅度再增加，
以免意外事故。
（三） 壓電式加速度計的使用
因壓電式加速度計的電纜彎曲，纏繞以及大幅度的幌動，可以使噪聲電
壓增大，因此要用膠布粘住電纜。
（四） DHF-6 電荷放大器的使用
1、 按所用壓電式加速度計，將輸入電荷靈敏度開關PC/g 置于所
需位置。
2、 按所用的壓電式加速度計電荷靈敏度，將電荷靈敏度范圍開關
撥到所需位置。
3、 輸出電壓靈敏度應盡量要高些，使輸出電壓不小于1V，若過
1V 時，過1V指示燈亮。
4、 輸出電壓靈敏度V/g，通過增益開關進行選擇，以中間的七個
燈球作為指示標志。
5、 放大器前面板上采用兩個不同插座，當采用某一插座時，另一
插座應擰上屏蔽螺帽。
6、 開電源后，預熱十五分鐘，方可使用。
（六）CD-2磁電式加速度計與JZ-1 激振器的使用
安裝時，應將速度計（或激振器）的頂桿與振動體相接觸，并使頂桿壓至
紅線標記處，其外殼應用夾頭夾住，夾頭應安裝在與大地緊固的不振動的支架上。
五、實驗步驟
1、打開各儀器的電源開關。
2、選擇XD-1（XD-2）的工作頻率，其方法為：下方六個按鍵開關
做頻段的選擇；上方三個旋鈕是按十進制原則細調頻率。
3、 根據計算出的簡支梁的理論固有頻率，調節信號發生器發出正弦信號的頻率，使簡支梁產生共振，找出簡支梁的實際固有頻率。并在實際固有頻率的前后各測出幾點的振幅、速度、加速度，做出相應的幅頻特性、相頻特性。將數據記錄在實驗報告書上；
4、指導老師檢查測量數據；
5、關閉各電源
4、 記錄
1. 簡支梁b、h、l 各尺寸：b=5cm,h=0.8cm,l=60cm；
2. _______型速度計；
______型加速度計，電荷靈敏度________(PC/g)；
信號發生器的輸出電壓_______V；
功率放大器的輸出電流_______mA；
3. 激振點與拾振點的位置（畫圖表示）；
4. 實驗數據記錄表中（見實驗報告書）。