dh 波爾共振實(shí)驗(yàn)儀 使 用 說 明 書 波爾共振實(shí)驗(yàn) 因受迫振動(dòng)而

《dh 波爾共振實(shí)驗(yàn)儀 使 用 說 明 書 波爾共振實(shí)驗(yàn) 因受迫振動(dòng)而》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、DH0306波爾共振實(shí)驗(yàn)儀使用說明書13波爾共振實(shí)驗(yàn)因受迫振動(dòng)而導(dǎo)致的共振現(xiàn)象具有相當(dāng)?shù)闹匾院推毡樾?。在聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、原子核物理及各種工程技術(shù)領(lǐng)域中，都會(huì)遇到各種各樣的共振現(xiàn)象。共振現(xiàn)象既有破壞作用，也有許多實(shí)用價(jià)值。許多儀器和裝置的原理也基于各種各樣的共振現(xiàn)象，如超聲發(fā)生器、無線電接收機(jī)、交流電的頻率計(jì)等。在微觀科學(xué)研究中共振現(xiàn)象也是一種重要的研究手段，例如利用核磁共振和順磁共振研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)等。表征受迫振動(dòng)的性質(zhì)是受迫振動(dòng)的振幅頻率特性和相位頻率特性（簡稱幅頻和相頻特性）。本實(shí)驗(yàn)中，用波爾共振儀定量測定機(jī)械受迫振動(dòng)的幅頻特性和相頻特性，并利用光電編碼器測定動(dòng)態(tài)物理量——相位差?！緦?shí)驗(yàn)

2、目的】1、研究波爾共振儀中彈性擺輪受迫振動(dòng)的幅頻特性和相頻特性。2、研究不同阻尼力矩對(duì)受迫振動(dòng)的影響，觀察共振現(xiàn)象。3、利用光電編碼器測定動(dòng)態(tài)物理量——相位差?！緦?shí)驗(yàn)儀器】DH0306波爾共振實(shí)驗(yàn)儀【實(shí)驗(yàn)原理】物體在周期外力的持續(xù)作用下發(fā)生的振動(dòng)稱為受迫振動(dòng)，這種周期性的外力稱為強(qiáng)迫力。如果外力是按簡諧振動(dòng)規(guī)律變化，那么穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的受迫振動(dòng)也是簡諧振動(dòng)，此時(shí)，振幅保持恒定，振幅的大小與強(qiáng)迫力的頻率和原振動(dòng)系統(tǒng)無阻尼時(shí)的固有振動(dòng)頻率以及阻尼系數(shù)有關(guān)。在受迫振動(dòng)狀態(tài)下，系統(tǒng)除了受到強(qiáng)迫力的作用外，同時(shí)還受到回復(fù)力和阻尼力的作用。所以在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)物體的位移、速度變化與強(qiáng)迫力變化不是同相位的，存在一

3、個(gè)相位差。當(dāng)強(qiáng)迫力頻率與系統(tǒng)的固有頻率相同時(shí)產(chǎn)生共振，此時(shí)速度振幅最大，相位差為90°。實(shí)驗(yàn)采用擺輪在彈性力矩作用下自由擺動(dòng)，在電磁阻尼力矩作用下作受迫振動(dòng)來研究受迫振動(dòng)特性，可直觀地顯示機(jī)械振動(dòng)中的一些物理現(xiàn)象。當(dāng)擺輪受到周期性強(qiáng)迫外力矩的作用，并在有空氣阻尼和電磁阻尼的媒質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)（阻尼力矩為）其運(yùn)動(dòng)方程為（1）13式中，為擺輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為彈性力矩，為強(qiáng)迫力矩的幅值，為強(qiáng)迫力的圓頻率。令，，則式（1）變?yōu)椋?）當(dāng)時(shí)，式（2）即為阻尼振動(dòng)方程。當(dāng)，即在無阻尼情況時(shí)式（2）變?yōu)楹喼C振動(dòng)方程，系統(tǒng)的固有頻率為。方程（2）的通解為（3）由式（3）可見，受迫振動(dòng)可分成兩部分：第一部分，，表示減幅

4、振動(dòng)部分，其中，和初始條件有關(guān)，經(jīng)過一定時(shí)間后衰減消失。第二部分，說明強(qiáng)迫力矩對(duì)擺輪作功，向振動(dòng)體傳送能量，最后達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的振動(dòng)狀態(tài)。振幅為（4）它與強(qiáng)迫力矩之間的相位差為（5）由式（4）和式（5）可看出，振幅與相位差的數(shù)值取決于強(qiáng)迫力矩m、頻率、系統(tǒng)的固有頻率和阻尼系數(shù)四個(gè)因素，而與振動(dòng)初始狀態(tài)無關(guān)。由（或）極值條件可得出，當(dāng)強(qiáng)迫力的圓頻率時(shí)，產(chǎn)生共振，有極大值。若共振時(shí)圓頻率和振幅分別用、表示，則（6）（7）13式（6）、（7）表明，阻尼系數(shù)越小，共振時(shí)圓頻率越接近于系統(tǒng)固有頻率，振幅也越大。圖1和圖2表示出在不同時(shí)受迫振動(dòng)的幅頻特性和相頻特性。圖1幅頻特性圖2相頻特性【儀器介紹】DH

5、0306型波爾共振儀由振動(dòng)儀與電器控制箱兩部分組成。振動(dòng)儀部分如圖3所示，銅質(zhì)圓形擺輪A安裝在機(jī)架上，彈簧B的一端與擺輪A的軸相聯(lián)，另一端固定在機(jī)架支柱上。圖3波爾共振實(shí)驗(yàn)儀131.光電門H2.長凹槽C3.短凹槽D4.銅質(zhì)擺輪A5.搖桿M6.蝸卷彈簧B7.阻尼線圈K8.連桿E9.零位刻度線F10.偏心輪I11.步進(jìn)電機(jī)G在彈簧彈性力的作用下，擺輪可繞軸自由往復(fù)擺動(dòng)。在擺輪的外圍有一卷槽型缺口，其中一個(gè)長形凹槽C比其它凹槽長出許多。機(jī)架上對(duì)準(zhǔn)長型缺口處有一個(gè)光電門H，它與信號(hào)源相聯(lián)接，用來測量擺輪的振幅角度值和擺輪的振動(dòng)周期。在機(jī)架下方有一對(duì)帶有鐵芯的線圈K，擺輪A恰巧嵌在鐵芯的空隙，當(dāng)線圈中

6、通過直流電流后，擺輪受到一個(gè)電磁阻尼力的作用。改變電流的大小即可使阻尼大小相應(yīng)變化。為使擺輪A作受迫振動(dòng)，在電動(dòng)機(jī)軸上裝有偏心輪，通過連桿機(jī)構(gòu)E帶動(dòng)擺輪，在電動(dòng)機(jī)軸上裝有光電編碼器F，它隨電機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。由它可以計(jì)算出相位差Φ。電機(jī)轉(zhuǎn)速可以在面板上精確設(shè)定，由于電路中采用特殊穩(wěn)速裝置，轉(zhuǎn)速極為穩(wěn)定。強(qiáng)迫力矩周期可以在面板上精確設(shè)定。受迫振動(dòng)時(shí)擺輪與外力矩的相位差是利用光電編碼器來測量的。每當(dāng)擺輪上長型凹槽C通過平衡位置時(shí)，光電門H接受光，觸發(fā)控制器讀取光電編碼器的角度值，在穩(wěn)定情況時(shí)，相鄰兩次讀取值時(shí)一致的。（電機(jī)啟動(dòng)前，零位刻度線F、偏心輪I上的刻度線對(duì)齊）擺輪振幅是利用光電門H測出擺輪讀數(shù)

7、A處圈上凹型缺口個(gè)數(shù)，并在信號(hào)源液晶顯示器上直接顯示出此值。1.液晶顯示屏幕2、3、5、6.方向控制鍵4.確認(rèn)鍵5.復(fù)位鍵圖4波爾共振實(shí)驗(yàn)儀前面板示意圖131.電源開關(guān)2.電源插座（帶保險(xiǎn)）3.通訊接口4.電機(jī)控制5.光電門接口6.光電編碼器接口7.阻尼線圈電源圖5波爾共振實(shí)驗(yàn)儀后面板示意圖波爾共振儀各部分經(jīng)校正，請(qǐng)勿隨意拆裝改動(dòng)，電器控制箱與主機(jī)有專門電纜相接，不會(huì)混淆，在使用前請(qǐng)務(wù)必清楚各開關(guān)與旋鈕功能。