WS-ZHT2振動綜合實驗教學(xué)系統(tǒng)（配套設(shè)備） |
“振動綜合實驗教學(xué)系統(tǒng)”是專為高等院校的機(jī)械、土木、結(jié)構(gòu)和力學(xué)等學(xué)科開發(fā)的完整教學(xué)實驗系統(tǒng)，為學(xué)生提供整套實驗設(shè)備，結(jié)合高等院校的教學(xué)理論課程，使學(xué)生能通過直觀實驗來加深學(xué)習(xí)理論，是教學(xué)的實驗裝置。
配置的數(shù)據(jù)采集儀、放大器、傳感器和軟件等還可用于科研工作。
1.“振動綜合實驗教學(xué)系統(tǒng)”構(gòu)成
1.1 振動綜合實驗臺；
1.2 組合式簡支梁和懸臂梁；
1.3 圓盤結(jié)構(gòu)體；
1.4 接觸式激振器及功率放大器；
1.5 非接觸式激振器及功率放大器；
1.6 電荷加速度傳感器；
1.7 電渦流傳感器；
1.8 力錘及力傳感器；
1.9 單式、復(fù)式減振器；
1.10 主動、被動隔振器，直流電機(jī)調(diào)壓器；
1.11 一、二、三自由度鋼弦，配重塊；
1.12 電荷、濾波、積分多功能放大器；
1.13 結(jié)構(gòu)振動綜合教學(xué)儀；
1.14 振動分析教學(xué)軟件；
1.15 計算機(jī)（自備，64Bits操作系統(tǒng)）。
2.實驗內(nèi)容
2.1 簡諧振動振幅、頻率測量實驗；
2.2 機(jī)械振動系統(tǒng)固有頻率的測量；
2.3 簡諧振動幅值與頻率的測定；
2.4 用“正弦掃頻法”測量簡諧振動頻率；
2.5 用“李薩育圖法”測量簡諧振動頻率；
2.6 二自由度及多自由度系統(tǒng)的各階固有頻率和主振型測量實驗；
2.7 多自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫、衰減振動的幅頻特性、固有頻率實驗；
2.8 半功率帶寬法阻尼比測量實驗；
2.9 衰減法阻尼比測量實驗；
2.10 附加質(zhì)量塊大小和分布對系統(tǒng)頻率的影響；
2.11 共振法測試有阻尼振動系統(tǒng)的固有頻率；
2.12 簡支梁和懸臂梁的固有頻率、主振型測量實驗；
2.13 簡支梁錘擊法結(jié)構(gòu)模態(tài)振型測量實驗；
2.14 懸臂梁錘擊法結(jié)構(gòu)模態(tài)振型測量實驗；
2.15 圓盤模態(tài)測試；
2.16 單式吸振器吸振實驗；
2.17 復(fù)式吸振器吸振實驗；
2.18 油阻尼實驗；
2.19 索力測試；
2.20 拍振實驗；
2.21 主動隔振實驗；
2.22 被動隔振實驗；
2.23 二、三自由度鋼弦振型測量實驗；
2.24 振動譜分析、數(shù)字濾波、信號處理和分析；
3.配套儀器介紹
3.1 振動綜合實驗臺、配套儀器
型號：WS－ZHT2 | ||
配 置 | · 圓盤； | · 力錘+力傳感器； |
· 工具槽； | · 加速度傳感器+磁座； | |
· 直流電機(jī)及調(diào)速器； | · 電渦流傳感器； | |
· 油阻尼器； | · 組合簡支梁和懸臂梁； | |
· 單式、復(fù)式吸振器； | · 磁力配重塊（可移動位置）； | |
· 主動隔振器； | · 一、二、三自由度鋼弦、1Kg配重塊2個； | |
· 被動隔振器； | · 振動教學(xué)儀； | |
· 接觸式激振器； | · 非接觸式激振器、儀表架； | |
數(shù)量 | 1套（標(biāo)準(zhǔn)配置） | |
功能 | 簡支梁和懸臂梁在激振器或錘擊作用下產(chǎn)生受迫振動和變形，結(jié)合其它裝置通過測試系統(tǒng)可測出多項振動項目。 | |
如下圖：
3.2 WS-5933振動綜合教學(xué)儀
WS-5933振動綜合教學(xué)儀已內(nèi)置功率放大器、程控掃頻信號源、10路數(shù)據(jù)采集（包含7通道普通數(shù)據(jù)采集、1通道電渦流適配器集成采集及2通道電荷放大器集成采集）。供電電壓：100V~240V(AC)。
3.3 激振器及功率放大器
3.3.1 接觸式激振器
指標(biāo)：激振力10N；振幅±1.5mm；頻率范圍5Hz~1000Hz；電流0.5A；質(zhì)量1Kg；動圈直流電阻3Ω；
數(shù)量：1臺（標(biāo)準(zhǔn)配置）
功能：在軟件的控制下提供可控振動，激勵實驗臺主梁，使其振動。
3.3.2 非接式觸激振器
指標(biāo)：激振力2N；頻率范圍5Hz~1000Hz；電流0.3A；
數(shù)量：1臺（標(biāo)準(zhǔn)配置）
功能：在軟件的控制下提供可控振動，激勵實驗臺的鋼弦或彈簧鋼片，使其振動。
3.3.3 功率放大器
指標(biāo)：輸出功率20W；輸出電壓±10V； 輸出電流0.3A；頻率范圍10Hz~10kHz；信噪比≥70dB；失真≤1%；
數(shù)量：1臺（振動教學(xué)儀內(nèi)置）
功能：為激振器提供放大功率。
3.4 電荷放大器
3.4.1輸入范圍：±106pC；
3.4.2增益：6檔；
3.4.3歸一化：0.1~999；
3.4.4精度：加速度: ≤±0.5％；
速 度: ≤±0.5％；
位 移: ≤±2％；
3.4.5頻率范圍：加速度: 0.3Hz~50kHz -3dB±1dB；
速 度: 1.0Hz~10kHz -3dB±1dB；
位 移: 1.0Hz~1kHz -3dB±1dB；
3.4.6低通濾波器：① 濾波方式：程控8階連續(xù)濾波；
② 程控低通濾波頻率：1Hz~50kHz(任意設(shè)定)；
③ 濾波器阻帶衰減：-80dB/Oct；
3.4.7數(shù)量：2通道（振動教學(xué)儀內(nèi)置）；
3.4.8功能：調(diào)理電荷加速度計和力錘信號，輸出電壓信號供數(shù)據(jù)采集；
3.4.9輸入阻抗：1012Ω；
3.4.10輸出電流：15mA；
3.4.11過載指示：輸入電壓超過±9.8V時LED指示燈亮；
3.4.12非線性誤差：<0.5%
3.5 電渦流傳感器
指標(biāo)：頻率范圍：0~4kHz，靈敏度8 mV/μm，量程2mm；
數(shù)量：1只(標(biāo)準(zhǔn)配置)；
功能：測量索力。
3.6 壓電加速度傳感器+磁座
指標(biāo)：頻率范圍0.2Hz~6kHz，靈敏度20pC/ms-2，極程10000m/s2；
數(shù)量：1只（標(biāo)準(zhǔn)配置）；
功能：測量簡支梁和懸臂梁的加速度響應(yīng)，提供計算自振
頻率、振型的加速度響應(yīng)時程曲線。
3.7 力錘
指標(biāo)：測量范圍5000N；固有頻率50kHz；靈敏度4pC/N；錘重0.2Kg；尺寸（mm）200x70x16；附加錘頭：橡膠、尼龍、鋁、鋼；
數(shù)量：1個（標(biāo)準(zhǔn)配置）；
功能：用錘擊法激振簡支梁和懸臂梁，用加速度計測量響應(yīng)，數(shù)據(jù)可用于錘擊法模態(tài)參數(shù)識別。
3.8 USB數(shù)據(jù)采集儀
技術(shù)指標(biāo) | 采 樣 頻 率 | 200kHz |
分 辨 率 | 16位 | |
A/D模入通道 | 8通道 | |
A/D模入范圍 | ±10V | |
程 控 放 大 | 1、2、4、8、16倍 | |
接 口 | 計算機(jī)USB接口 | |
數(shù)量 | 1臺（振動教學(xué)儀內(nèi)置） | |
功能 | 可進(jìn)行加速度、力傳感器的信號采集。 | |
3.9 Vib'EDU振動信號采集、處理和分析軟件（教學(xué)版）
該軟件根據(jù)選配的實驗裝置的不同可完成多項實驗內(nèi)容，為振動教學(xué)提供了系統(tǒng)的測試內(nèi)容。
軟件主要內(nèi)容：
序號 | 實驗方法 | 實驗內(nèi)容 |
1 | 錘擊法振動實驗 | 簡支梁自振頻率、模態(tài)振型測量實驗； 懸臂梁自振頻率、模態(tài)振型測量實驗； 圓盤自振頻率、模態(tài)振型測量實驗； |
2 | 阻尼實驗 | 阻尼比（半功率帶寬法）實驗； 阻尼比（衰減法）實驗； |
3 | 信號處理 | 信號處理和頻譜分析； 信號疊加； |
4 | 機(jī)械振動測試實驗 | 認(rèn)識機(jī)械振動； 簡諧振動系統(tǒng)振幅與頻率的測量； 振動系統(tǒng)固有頻率測量(李薩育圖)； 簡支梁自振頻率測量(正弦掃頻法)； 懸臂梁自振頻率測量(正弦掃頻法)； 主動隔振實驗； 被動隔振實驗； 單式動力吸振實驗； 復(fù)式動力吸振實驗； 油阻尼減振器實驗； 拍振實驗； 二、三自由度鋼弦振動實驗； 索力測試； |
軟件界面：
4.系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)和配置清單：
序號 | 內(nèi)容 | 型號 | 數(shù)量 | |||||||||||||||
1 | 振動綜合實驗臺配套器件
| WS-ZHT2 | 1套 | |||||||||||||||
2 | 振動綜合教學(xué)儀 振動綜合教學(xué)儀已內(nèi)置2通道電荷放大器集成采集、1通道電渦流前置器集成采集、功率放大器、程控掃頻信號源、7路數(shù)據(jù)采集。 | WS-5933 | 1臺 | |||||||||||||||
2通道電荷放大器 技術(shù)指標(biāo)： ① 電荷輸入范圍：106pC； ② 輸入選擇：電荷； ③ 功能選擇及頻響： 加速度: 0.3Hz~50kHz -3dB±1dB； ④ 積分: 速度: 1.0Hz~10kHz -3dB±1dB； 位移: 1.0Hz~1kHz -3dB±1dB； ⑤ 低通濾波： A: 濾波方式：程控八階濾波； B: 低通濾波頻率：1Hz~50kHz（任意設(shè)定）； C: 濾波器阻帶衰減：-80dB/Oct； ⑥ 電荷增益:6檔增益。 | ||||||||||||||||||
功率放大器 指標(biāo)：輸出功率20W；輸出電壓±10V；輸出電流300mA；頻率范圍10Hz~10kHz；信噪比≥70dB；失真≤1%； | ||||||||||||||||||
接觸式激振器 指標(biāo)：激振力10N；振幅±1.5mm；頻率范圍5~1000Hz；電流0.5A；質(zhì)量1Kg；動圈直流電阻3Ω； | ||||||||||||||||||
非接觸式激振器 指標(biāo)：激振力2N；頻率范圍5~1000Hz；電流0.3A；質(zhì)量0.2Kg； | ||||||||||||||||||
程控掃頻信號源 指標(biāo)：程控掃頻頻率范圍1~20000Hz； 正弦波模擬信號輸出； | ||||||||||||||||||
7路數(shù)據(jù)采集
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3 | 壓電加速度傳感器 指標(biāo)：頻率范圍0.2~6000Hz,極程10000m/s2,靈敏度系數(shù)20pC/ms-2； 功能：測量簡支梁、懸臂梁以及圓盤的加速度響應(yīng)，提供計算自振頻率、振型的加速度響應(yīng)時程曲線。 | BZ1107 | 1只 | |||||||||||||||
4 | 電渦流傳感器 指標(biāo)：頻率范圍：0~4kHz，靈敏度8 mV/μm，量程2mm； 功能：測量索力。 | 85811-01+85745-00 | 1只 | |||||||||||||||
5 | 力錘 指標(biāo)：測量范圍5000N；固有頻率50kHz；靈敏度4pC/N；錘重0.2Kg；尺寸（mm）200x70x16；附加錘頭：橡膠、尼龍、鋁、鋼； 功能：用錘擊法激振簡支梁和懸臂梁，用加速度計測量響應(yīng)，數(shù)據(jù)可用于錘擊法模態(tài)參數(shù)識別。 | WS-LC-5 | 1把 | |||||||||||||||
6 | 振動教學(xué)軟件功能 （1）錘擊法振動實驗 簡支梁自振頻率、模態(tài)振型測量實驗； 懸臂梁自振頻率、模態(tài)振型測量實驗； 圓盤自振頻率、模態(tài)振型測量實驗； （2）阻尼、彈模實驗 阻尼比（半功率帶寬法）實驗； 阻尼比（衰減法）實驗； （3）信號處理 信號處理和頻譜分析； 信號疊加； （4）機(jī)械振動測試實驗 認(rèn)識機(jī)械振動； 簡諧振動系統(tǒng)振幅與頻率的測量； 振動系統(tǒng)固有頻率測量(李薩育圖)； 簡支梁自振頻率測量(正弦掃頻法)； 懸臂梁自振頻率測量(正弦掃頻法)； 主動隔振實驗； 被動隔振實驗； 單式動力吸振實驗； 復(fù)式動力吸振實驗； 油阻尼減振器實驗； 拍振實驗； 二、三自由度鋼弦振動實驗； 索力測試； | Vib’EDU | 1套 | |||||||||||||||
7 | 計算機(jī)（選配） |
5.WS-ZHT2臺架主要部件尺寸（mm）及重量（kg）
其中，簡支梁、懸臂梁組合梁尺寸（mm）：長726x寬40x厚7，材料45#鋼。臺架基座尺寸（mm）：長750x寬255x厚35，材料45#鋼。
實驗臺架總總量105kg（實驗臺架應(yīng)放置在堅固的實驗桌上，不堅固的實驗桌會影響實驗頻率及實驗效果）。
6.產(chǎn)品應(yīng)用
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| 遼寧工程技術(shù)大學(xué) | 安徽理工大學(xué) |
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| 青島科技大學(xué) | 中國海洋大學(xué) |
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| 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) | |
