便于振動課程開展的理想工具

　　振動基礎培訓系統(tǒng)（VFT）是一套研究機械振動和工程機械基本原理的教學成套系統(tǒng)。該實驗臺提供了相關實驗設備和儀器配件，通過相關實驗開展提高學生對振動理論的理解。該系統(tǒng)可方便預測和演示參數(shù)變化對系統(tǒng)響應的影響，以此來詮釋經(jīng)典理論。學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習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果

●    通過比較實驗結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構的不利影響和元件的疲勞壽命

●    通過可調質量阻尼器來控制振幅

●    學習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  

可控實驗能夠促進學習

　　振動基礎培訓系統(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。該系統(tǒng)的設計和開發(fā)與振動實驗室的發(fā)展緊密結合。它能夠與大多數(shù)機構的振動培訓課程相結合。該振動基礎訓練系統(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的實驗方案以提高學生對振動理論的認識。實驗臺采用多功能的模塊化設計，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、轉速計、8通道同步采樣數(shù)據(jù)采集卡、信號調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，可軟件仿真與實驗模擬從簡單的單自由度質量-彈簧系統(tǒng)到復雜的不同邊界條件的連續(xù)梁系統(tǒng)。

　　學生可通過動手實驗和模擬仿真來提高學習效率。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構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、模塊化設計、緊湊簡潔。

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

●   可實驗模擬橫梁的邊界條件、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

●   實驗可預設的、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量塊組成。該基本模塊可用于如下內容的輔助教學：頻率、周期和等效質量的基本原理。

質量-彈簧-阻尼模塊

　　質量-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量塊上。系統(tǒng)的響應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)響應進行比較。

　　該設備配有不同剛度系數(shù)的彈簧、多個質量塊，以及內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、內燃機及許多其它機械的設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，但學生往往都在計算和測量中遇到困難?；A振動培訓系統(tǒng)可有效解決這些問題。

　　該扭轉振模塊包括一根不銹鋼軸，幾個轉盤，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)目的轉盤改變系統(tǒng)質量，以及可以帶或不帶阻尼器。

振動控制研究模塊

　　振動基礎培訓系統(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。學生可通過改變激振頻率、改變系統(tǒng)質量和剛度來改變共振頻率、增加阻尼使振動達到理想值。在質量-彈簧系統(tǒng)中或者帶有板簧（上有滑動質量塊）的梁上，學生可設計吸振的可調質量阻尼器。學生可通過控制質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。該設計主要供更深入的研究，學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，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用中各種邊界條件?？啥ㄖ瀑|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)。 

　　標準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計競賽或其它項目?；A振動培訓系統(tǒng)也可用于簡單的模態(tài)測試和振動控制實驗。學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果。學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測值比較。

　　驅動電機的操控與數(shù)據(jù)采集軟硬件結合。用戶可發(fā)送轉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的頻響信息。

振動測量

　　該系統(tǒng)是學習傳感器的基本原理、信號調理和數(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構的振動性能和機械性能，系統(tǒng)有助于學習不同種類的傳感器的使用和相關信號的調理，轉速計和頻閃儀可用來觀察振動現(xiàn)象。該系統(tǒng)強調了數(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、可視化教學理念來傳授基本理論。學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，結果一目了然。質量-彈簧-阻尼系統(tǒng)生動的描述了振動響應過程。多窗口的界面便于振動響應結果的比較。因此與公式推導相比，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。學生可按照操作說明，獨立進行每個實驗。說明書指導學生硬件設置，傳感器連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的參數(shù)設置，數(shù)據(jù)采集及分析，還帶有配套的習題集以加強學生對振動理論和實驗的理解。擴展性問題可激發(fā)學生的創(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)是學習基本的建模與模態(tài)測試的理想平臺。學生可通過力錘或激振器進行模態(tài)試驗，根據(jù)結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。