【正文】 七實驗總結(jié) 由于本次實驗沒有很多的指導，不像之前的實驗，我們需要自己做出實驗方案，搭建實驗測試系統(tǒng)，這對我們溫習課本中的知識很是重要；通過本次實驗，更加熟悉了解電渦流傳感器、光電傳感器等的原理及其在工業(yè)控制中的實際應用；通過測試系統(tǒng)各部分的搭建，對于信號的采集、調(diào)理、分析有了進一步的認識；通過對機械轉(zhuǎn)子的研究，深入了解轉(zhuǎn)子軸心的震動、轉(zhuǎn)子噪聲信號的產(chǎn)生機理，并通過相關(guān)分析研究噪聲和震動的相干關(guān)系； 。故可知該噪聲和機械轉(zhuǎn)子的振動在工頻處有很大程度的相關(guān)程度，因此若要降低噪聲，應從抑制轉(zhuǎn)子的振動方面 考慮。 低頻段噪聲信號是由環(huán)境噪聲和轉(zhuǎn)子振動噪聲疊加起來的，因此應該具有比較大的能量。 由噪聲的頻域分析圖像可以看出，噪聲信號在低頻段的能量交大，在中頻段和高頻段能量較小。 機械轉(zhuǎn)子噪聲分析 由于噪聲是一種隨機信號，即無法用確定的時間函數(shù)來表示的信號。 轉(zhuǎn)子振動分析 反映轉(zhuǎn)子振動的幅值在一定轉(zhuǎn)速下隨時間變化的規(guī)律，我們在不同的兩個轉(zhuǎn)速下測出轉(zhuǎn)子在振動時的幅值關(guān)系，如下圖 時域分析圖像如下 n=1500rpm n=2021rpm n=3012 由圖看出，振動信號表現(xiàn)出明顯的諧波特性。若轉(zhuǎn)子各方向的彎曲剛度和支承剛度相同，則軸心軌跡為圓；若不相等，則為橢圓或其他復雜的圖形。 四實驗內(nèi)容： ，按照 機械動態(tài)特性測試要求，完成機械振動和噪聲的計算機測試系統(tǒng)設(shè)計； ； ，掌握振動和噪聲信號分析軟件使用方法；、信號采集； ，得出轉(zhuǎn)子實驗臺在不同轉(zhuǎn)速下的振動和噪聲的時域波形、頻譜；并對轉(zhuǎn)子實驗臺的動態(tài)特性進行分析評價。 二實驗要求： 要求學生自行設(shè)計和構(gòu)建機械轉(zhuǎn)子實驗臺在工作條件下的動態(tài)信號（振動、噪聲等）測試方法，利用計算機測試系統(tǒng)采集實驗臺的振動和噪聲動態(tài)信號，并且通過對測量的動態(tài)信號處理，分析轉(zhuǎn)子實驗臺在工作中的動態(tài)特性。共振這一物理現(xiàn)象并不是總給人類帶來危害 ，在很多情況下，人們可以巧妙地利用它來為人類服務。因此，國家規(guī)定，要求各類振動機械頻率必須大于 20ZH，盡量除去振動源的頻率與人體有關(guān)部位的固有頻率產(chǎn)生共振。 共振會對人體產(chǎn)生危害，人體各部位都有不同的頻率，如眼球頻率約 60ZH，顱骨最大約 200ZH。 共振的危害是眾多的，例如： 1995年 7 月初，天全某水泥廠 2號機立窯在因故更換風機時，由于忽視了共振現(xiàn)象的產(chǎn)生和危害，僅在 8兩個月時間里，就發(fā)生了連續(xù)損壞羅茨風機 3 臺和 215kW電機一臺的重大設(shè)備事故，直接經(jīng)濟損失達 40 多萬 元。頓時，軍官、士兵、輜重、馬匹紛紛落水，馬嘶人叫，狼狽不堪?？墒钦谥笓]官洋洋得意的時候，突然間橋身劇烈振動起來。無獨有偶，在 1906年，俄國首都彼得格勒有一支全副武裝的沙皇軍隊，步伐整齊、不可一世地通過愛紀華特大 第 8 頁共 8頁 南京航空航天大學 橋。 1831 年，一隊騎兵隊列通過英國曼切斯特附近的一座吊橋時，他 們雄赳赳、氣昂昂，“嗒、嗒”的馬蹄聲節(jié)奏分明有力。這是為什么？其實道理很簡單，這就是以防整齊的步伐所產(chǎn)生的周期頻率碰巧接近大橋的固有頻率，激起大橋的共振而導致大橋坍塌，因而造成不必要的損失。唯一值得慶幸的就是在這件事故中并沒有人員的傷亡。大橋經(jīng)不起這樣劇烈的搖晃，最終還是如圖（ 3）所示那樣坍塌了。我看到大橋徹底被摧毀的一幕，我的車也隨著大橋一起墜入了海峽。我耳邊充斥著混凝土撕裂的聲音。當我意識到時，大橋已經(jīng)嚴重傾斜，我失去了對車的控制。在這事故中成功逃離的里奧納德這件共振器的威力主要在于它能發(fā)出各種頻率的波，這些不同頻率的波作用于不同的物體，就能夠相應地產(chǎn)生出一種共振波，當這種共振波達到一定程度時，就能使物體被摧毀。 上面這一段是一本書中有關(guān)美國著名發(fā)明家特斯拉進行共振器發(fā)明的描寫，里面所說的“小物品”便是一個共振器。驚恐萬狀的鋼架工人以為建筑出現(xiàn)了問題，甚至是鬧地震了，于是紛紛慌忙地從高架上逃到地面。慢慢地，顫抖的強度開始增加，延伸到整座樓房。而現(xiàn)代的美國發(fā)明家特斯拉更是“牛氣”，他說：用一件共振器，我就能把地球一裂為二 !他來到華爾街，爬上一座尚未竣工的鋼骨結(jié)構(gòu)樓房，從大衣口袋里掏出一件小物品，把它夾在其中一根鋼梁上，然后按動上面的一個小鈕。當然振動也是會帶來災害的，尤其是共振時，其災害是最危險的，以下我就舉例來說明下。 總而言之，機械振動在現(xiàn)實生活生產(chǎn)中的應用是多種多樣的，有的是直接應用，有的是間接應用。目前使用于鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)監(jiān)測的傳感器主要有：加速度傳感器、應變傳感器、光纖傳感器、壓電變頻器、形狀記憶合金傳感器和微電第 6頁共 6頁 南京航空航天大學 子力學系統(tǒng)傳感器等，其中加速度傳感器、光纖傳感器主要用于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的振動監(jiān)測。傳感系統(tǒng)用于將待測物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?；?shù)據(jù)的采集和處理系統(tǒng)一般安裝于待測結(jié)構(gòu)中，采集傳感系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行初步處理；通訊系統(tǒng)將采集并處理過的數(shù)據(jù)傳 輸?shù)奖O(jiān)控中心；監(jiān)控中心和報警設(shè)備利用具備診斷功能的軟硬件對接收到的數(shù)據(jù)進行分析并對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性作出評估，如發(fā)現(xiàn)異常，發(fā)出報警信息。這種監(jiān)測方法一般將監(jiān)測點設(shè)在高層建筑物頂部或高聳鋼結(jié)構(gòu)的最高點上，另外在被監(jiān)測的建筑物附近設(shè)置兩個固定點，其中一點作為固定基準點，另一點作為參考點，各點均放置１臺ＧＰＳ接收機．數(shù)據(jù)的采集時間一般在風很小、天氣良好的夜晚，每次按動態(tài)觀測模式連續(xù)觀測約 30分，數(shù)據(jù)采樣率般可設(shè)置為 ，可得到 監(jiān)測點和參考點相對于基準點的三維坐標數(shù)據(jù)序列，對此數(shù)據(jù)序列進行分析，得到經(jīng)均值化后的時程曲線，經(jīng)過采用頻譜分析法或小波分析法就可實現(xiàn)監(jiān)測點的動態(tài)特征（頻率和幅值）的提取，將每次觀測得到的動態(tài)特征繪制成曲線，就可得動態(tài)特征的變化曲線，從而可以判斷鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。②根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的振動特性與其穩(wěn)定性之間的相互關(guān)系，通過一定的監(jiān)測方法或手段，從實際結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中提取反映其振動特性變化的參數(shù)，并根據(jù)該參數(shù)的變化趨勢就可以判斷結(jié)構(gòu)或構(gòu)件 的穩(wěn)定性。中國建筑科學研究院錢基宏以一個簡單的２４單元六角星型球面鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為例，對薄殼的失穩(wěn)與其振動特性之間的關(guān)系進行了研究。以Ｓｉｎｇｅｒ為代表的西方學者，結(jié)合航空航天事業(yè)的發(fā)展，利用振動頻率特性預估屈曲載荷方法對金屬桁條加筋圓柱殼進行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)在臨界屈曲前，高載荷處的頻率急第 5 頁共 5頁 南京航空航天大學 劇下降。 利用結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的振動特性進行失穩(wěn)監(jiān)測和預估屈曲荷載 的概念可以追溯到２Ｏ世紀３Ｏ年代，Ｓｏｍｍｅｒｆｉｅｌｄ試驗了一根懸臂柱，在柱的自由端附加一個變荷載，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的固有頻率隨荷載的增加而下降，當頂端荷