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实验系统简介

一、前言

随着科学技术的迅速发展，机械结构的轻型化和高速化，大型的工程振动

问题不断出现，如在铁路桥梁、机车车辆、汽车、飞机、船舶工业和各种机械

设备、仪器设计和制造、土木工程、爆破、采矿、抗震、抗爆等部门，振动和

结构的动态特性研究越来越受到重视。振动工程是一门交叉技术学科，包括振

动、冲击、噪声、波动和各种动态技术。它是在数学和现代物理学的基础上结

合现代最新计算技术、控制论、信息论、系统论等新学科综合发展起来的，以

解决迅速发展且日益复杂的工程技术界提出的动力学问题。航空航天、船舶、

铁道、机械、车辆、土建、水力、化工、电力、地质勘探、海洋工程、生物医

学工程等的发展都与振动工程学科的发展紧密相关。

本实验采用XL3419型振动测试与控制学生实验系统进行振动的相关测

试，系统力学模型合理，信号源、功率放大器、激振器、测试放大器集成度高、

操作方便、用途广泛，适合于各高等院校力学系、机械系、机密仪器系、土木

系、电机系等其它相关专业学生进行多种振动实验和模态分析实验使用。该系

统可用于本科生和研究生的课堂教学，也可用于信号处理、力学等相关学科的

科学研究。

振动工程是一门基础学科，在大学本科工科教育中已成为一门必修课程。

由于振动学是从力学和固体力学中派生出来的，其中概念和数学推算较多，结

论抽象，因而有必要将繁琐的理论推导和实践相结合，培养学生解决实际问题

的能力。XL3419型振动与控制教学系统可以通过实验直观地反映振动测试的

基本概念，加深对振动特有现象的理解，培养学生在实验中提高观察动手能力

及数据分析处理的能力，也可通过新增加试件对其他试件的振动指标进行测

试，达到教学科研的目的。

XL3419振动教学测试系统将力学实验装置、传感模块、信号调理模块、

信号采集模块、信号分析处理模块等有机地整合在一起，能做多种有关振动测

试方面的实验，包括振动基本参数频率、振幅的测试；基本物理量位移、速度、

加速度的测试；单自由度、两自由度、多自由度系统模型的建立和测试；简支、

悬臂梁、固支梁的模态振型分析；隔振、减振系统及结合现代悬拉索的拉力测

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试等。

二、概述

XL3419型振动测试教学实验系统是一套集成化的测试系统，它主要由以

下三部分组成：

1、XL3419型振动教学实验台。

2、XL3419A型多功能振动教学实验仪。

3、XL3419BUSB接口数据采集器及配套动态采集测试分析软件。

三、实验仪器安装示意图

四、XL3419型振动教学实验台

该振动教学实验台主要由弹性体系统、激振系统、隔振系统、阻尼和动力

吸振器组成。弹性体系统包括简支梁、悬臂梁、等强度梁、圆板以及用于组成

单自由度、二自由度和多自由度系统模型的质量块和钢丝。激振动系统包括激

振偏心电机激振、接触式激振器、非接触式激振器。隔振系统采用空气阻尼器

组合进行隔振。阻尼采用的是油阻尼器。动力吸振采用的是可拆卸式复式吸振

器，同时可以减小四个共振频率。与放大仪和采集器组合，可完成振动与振动

控制方面的三十多个教学实验。以下对实验台的一些主要部件做详细说明。

1)偏心电动机和调压器

单相交流串激整流式电动机带动偏心质量圆盘转动，偏心质量的离心惯性力产

生振动。电动机采用50Hz单相电源供电，其转速随负载或电源电压的变化而

变化。通过调压器改变电压的方法来调节电动机的转速，使电动机转速可

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0~4000转/分的范围内调节，产生不同的激振力。

2)JZ-1型电动式激振器

1.技术指标：

激振动频率范围：10-1000Hz

最大激振力：200g

最大行程：±1.5mm

2.使用方法：将激振器安装支架固定在实验台基座上，把激振动器安装在支

架上，并保证激振器顶杆对简支梁有一定的预压力(不要超过激振杆上的红色

标识)，用专用连接线连接激振动器和XL3419A型振动教学实验放大仪的功放

输出接口。

3)JZF-1型磁电式非接触式激振器

1.技术指导：激振动频率范围：10HZ-100HZ

最大激振力：100g

2.使用方法：将激振器安装在磁力表座上，根据被激振件的刚度调节激振器与

被激振件的间隙。在做实验时