便于振動課程開展的理想工具

　　振動基礎(chǔ)培訓(xùn)系統(tǒng)（VFT）是一套研究機械振動和工程機械基本原理的教學(xué)成套系統(tǒng)。該實驗臺提供了相關(guān)實驗設(shè)備和儀器配件，通過相關(guān)實驗開展提高學(xué)生對振動理論的理解。該系統(tǒng)可方便預(yù)測和演示參數(shù)變化對系統(tǒng)響應(yīng)的影響，以此來詮釋經(jīng)典理論。學(xué)生可以利用振動仿真軟件做模擬仿真，然后進行實驗驗證，增強對難點的理解。該實驗臺是本科生和研究生學(xué)習(xí)機械振動課程的理想工具。

優(yōu)點：

●    通過動手實驗加深對振動理論難點的理解

●    驗證固有頻率、振型、頻響函數(shù)、邊界條件、幾何形狀和材料的理論分析結(jié)果

●    通過比較實驗結(jié)果和計算仿真來加深對振動理論、概念的理解

●    確定振動荷載傳遞到支撐結(jié)構(gòu)的不利影響和元件的疲勞壽命

●    通過可調(diào)質(zhì)量阻尼器來控制振幅

●    學(xué)習(xí)基于傳感器的振動測量，信號處理，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析  

可控實驗?zāi)軌虼龠M學(xué)習(xí)

　　振動基礎(chǔ)培訓(xùn)系統(tǒng)是一個創(chuàng)新性實驗臺，可用于機械振動的基本原理的教學(xué)。該系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)與振動實驗室的發(fā)展緊密結(jié)合。它能夠與大多數(shù)機構(gòu)的振動培訓(xùn)課程相結(jié)合。該振動基礎(chǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)提供了一個綜合的動手實驗環(huán)境，儀器成套配件和帶有練習(xí)的實驗方案以提高學(xué)生對振動理論的認識。實驗臺采用多功能的模塊化設(shè)計，操作簡單，性能穩(wěn)定。組件配合合理，因此在可控環(huán)境下運行不會產(chǎn)生額外振動。儀器套件包括非接觸式位移傳感器、加速度計、精密伺服電機、轉(zhuǎn)速計、8通道同步采樣數(shù)據(jù)采集卡、信號調(diào)理器和時頻分析軟件。還包括一個模擬仿真軟件，以及可進行自由振動和強迫振動的實驗方案，可軟件仿真與實驗?zāi)M從簡單的單自由度質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)到復(fù)雜的不同邊界條件的連續(xù)梁系統(tǒng)。

　　學(xué)生可通過動手實驗和模擬仿真來提高學(xué)習(xí)效率。該系統(tǒng)可用于阻尼或無阻尼的自由及強迫振動實驗。系統(tǒng)的主體由兩個安裝在便攜式結(jié)構(gòu)上的相同的測試裝置組成，包括可變非約束固定件，可選測量支撐反作用力的壓力傳感器，測量撓度和加速度的傳感器，用于產(chǎn)生激勵的變頻旋轉(zhuǎn)振蕩器?？稍谙到y(tǒng)的主體上安裝一個或多個以下模塊：

特征:

●   完整成套系統(tǒng)由綜合實驗臺、數(shù)據(jù)采集儀、分析軟件、傳感器、教學(xué)計劃、實驗手冊和模擬仿真軟件組成。

●   實驗臺性能穩(wěn)定、操作方便、模塊化設(shè)計、緊湊簡潔。

●   實驗裝置包括單自由度和兩自由度質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)（有、無阻尼）、扭振器、可調(diào)質(zhì)量阻尼器

●   可實驗?zāi)M橫梁的邊界條件、材料、幾何形狀和長度，從而研究不同條件下的固有頻率和模態(tài)振型

●   實驗可預(yù)設(shè)的、集數(shù)據(jù)采集和分析于一體的、用戶友好型軟件

擺振模塊

　　擺振模塊由一根桿和連接在桿上的一個或者多個質(zhì)量塊組成。該基本模塊可用于如下內(nèi)容的輔助教學(xué)：頻率、周期和等效質(zhì)量的基本原理。

質(zhì)量-彈簧-阻尼模塊

　　質(zhì)量-彈簧-阻尼模塊是進行單自由度和兩自由度實驗的工具。有、無阻尼的情況下，不同質(zhì)量塊和彈簧的固有頻率都可由自激振蕩下的初始位移和速度得到。測試可在不同頻率的受迫振動下進行。激勵可作用于基座或質(zhì)量塊上。系統(tǒng)的響應(yīng)可通過單次激勵或正弦激勵測得。通過軟件進行數(shù)據(jù)處理獲得頻響函數(shù)，并可圖形顯示和存儲。多窗口分析軟件便于對不同變量(k, m, c)下的系統(tǒng)響應(yīng)進行比較。

　　該設(shè)備配有不同剛度系數(shù)的彈簧、多個質(zhì)量塊，以及內(nèi)置三種不同粘性流體的可變阻尼。該模塊可靈活開展一個或兩個自由度的實驗，獲得不同阻尼情況下的自由和強迫振動，力和位移傳遞過程，阻尼和頻響函數(shù)。

扭振模塊

　　扭振問題的研究對渦輪機、內(nèi)燃機及許多其它機械的設(shè)計和診斷具有重要意義。扭振的基本原理與彎曲和縱向振動類似，但學(xué)生往往都在計算和測量中遇到困難。基礎(chǔ)振動培訓(xùn)系統(tǒng)可有效解決這些問題。

　　該扭轉(zhuǎn)振模塊包括一根不銹鋼軸，幾個轉(zhuǎn)盤，一個粘性阻尼器和固定裝置。該模塊可以進行單自由度和兩自由度系統(tǒng)的自由與強迫振動試驗。該模塊可通過不同長度、直徑、材料的桿改變系統(tǒng)的剛度，不同數(shù)目的轉(zhuǎn)盤改變系統(tǒng)質(zhì)量，以及可以帶或不帶阻尼器。

振動控制研究模塊

　　振動基礎(chǔ)培訓(xùn)系統(tǒng)不僅有助于基本振動原理的理解，而且也是振動控制研究的理想平臺。學(xué)生可通過改變激振頻率、改變系統(tǒng)質(zhì)量和剛度來改變共振頻率、增加阻尼使振動達到理想值。在質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)中或者帶有板簧（上有滑動質(zhì)量塊）的梁上，學(xué)生可設(shè)計吸振的可調(diào)質(zhì)量阻尼器。學(xué)生可通過控制質(zhì)量塊使振動回到初始位置。系統(tǒng)為實驗操作提供了完整的配套組件。

　　該振動控制研究模塊還提供了粘性約束夾層梁，來研究粘性阻尼對振動控制的影響。該設(shè)計主要供更深入的研究，學(xué)生可以通過該模塊來研究系統(tǒng)的阻尼比、阻尼損耗因子與阻尼材料、阻尼層厚度、阻尼涂層等之間的關(guān)系。

梁振動研究模塊

　　該模塊可以研究固有頻率、振型和不同梁材料（鋼鐵、鋁和塑料）的阻尼。梁的長度是*可調(diào)，它可作為簡支梁或懸臂梁（支點在梁的兩端）和懸垂。這種裝置可以模擬實際應(yīng)用中各種邊界條件?？啥ㄖ瀑|(zhì)量塊在梁上的安裝位置和阻尼器。模塊上的壓力傳感器可以測量支撐反作用力，并確定傳遞因素。

　　變頻外部不平衡力可激起固有頻率并產(chǎn)生明顯的振型。轉(zhuǎn)速可數(shù)字顯示，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或頻閃儀通過TTL脈沖觸發(fā)?？稍诹荷先魏我稽c測得共振中的撓度幅值。通過梁上的頻閃儀，用戶能清晰的看到由經(jīng)典梁理論預(yù)測到的固有模態(tài)振型，包括二階，三階，以及更高階模態(tài)。 

　　標(biāo)準(zhǔn)梁固定裝置可以用來固定2英尺寬，1/8英尺、3/16英尺、1/4英尺厚的條型鋼材，有固定、滑動、鉸鏈三種約束模式和點式、分布式、扭曲式三種裝載方式。為了增加趣味性，客戶可用于開展梁或桁架的設(shè)計競賽或其它項目?；A(chǔ)振動培訓(xùn)系統(tǒng)也可用于簡單的模態(tài)測試和振動控制實驗。學(xué)生可以通過使用力錘或激振器做模態(tài)試驗。

數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)配有傳感器、SpectraQuest專有的高性價比8通道的數(shù)據(jù)采集器（DAQ），用于實驗演示的自動安裝軟件、仿真軟件、電機控制模塊、多功能顯示屏和安裝工具。傳感器可用來測量位移、加速度、力和轉(zhuǎn)速。數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)可多通道同步采集，并精確計算模態(tài)振型。它包括抗混疊濾波器，可編程電荷放大器，以及IEPE傳感器電源。根據(jù)軟件提示可方便開展實驗和觀察實驗結(jié)果。學(xué)生可以進行時頻分析，將讀取的數(shù)據(jù)進行計算并與理論預(yù)測值比較。

　　驅(qū)動電機的操控與數(shù)據(jù)采集軟硬件結(jié)合。用戶可發(fā)送轉(zhuǎn)速指令來控制激勵頻率或者用正弦掃描來得到頻率范圍內(nèi)的頻響信息。

振動測量

　　該系統(tǒng)是學(xué)習(xí)傳感器的基本原理、信號調(diào)理和數(shù)據(jù)采集的理想平臺?？赏ㄟ^位移、力、加速度的測量來描述結(jié)構(gòu)的振動性能和機械性能，系統(tǒng)有助于學(xué)習(xí)不同種類的傳感器的使用和相關(guān)信號的調(diào)理，轉(zhuǎn)速計和頻閃儀可用來觀察振動現(xiàn)象。該系統(tǒng)強調(diào)了數(shù)據(jù)采集和合理信號處理的重要性。

振動仿真

　　振動仿真軟件采用交互式、可視化教學(xué)理念來傳授基本理論。學(xué)生可以通過改變振動系統(tǒng)的參數(shù)來進行各種虛擬實驗，并觀察系統(tǒng)的運行狀況。動態(tài)顯示，結(jié)果一目了然。質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)生動的描述了振動響應(yīng)過程。多窗口的界面便于振動響應(yīng)結(jié)果的比較。因此與公式推導(dǎo)相比，通過演示并觀察，用戶可以更深入了解振動現(xiàn)象。本套軟件包括振動課程中的大部分知識點。

實驗說明書

　　本說明書是該系統(tǒng)的重要組成部分。說明書詳細、逐步的介紹了20個以上的實驗。學(xué)生可按照操作說明，獨立進行每個實驗。說明書指導(dǎo)學(xué)生硬件設(shè)置，傳感器連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)采集及分析，還帶有配套的習(xí)題集以加強學(xué)生對振動理論和實驗的理解。擴展性問題可激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，幫助他們進一步理解振動理論與實驗。

模態(tài)分析

　　該系統(tǒng)是學(xué)習(xí)基本的建模與模態(tài)測試的理想平臺。學(xué)生可通過力錘或激振器進行模態(tài)試驗，根據(jù)結(jié)果來確定模型的動態(tài)特性，如固有頻率、模態(tài)振型和阻尼，還可進行理論值與測量值的比較。