用origin80分析受迫振动资料

1、用Origin8.0分析处理受迫振动贲越 （09011408）（东南大学计算机科学与工程学院，南京210096）摘要：使用的Origin8.0软件处理和分析受迫振动实验中的数据，并且进行作图，以求得到更加准确的实验结果。关键词:Origin 8.0 ;受迫振动Analyse Forced Vibration by Using Origin 8.0Ben Yue(09011408)(Department of Computer Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 210096 )Abstract:Analyse the d

2、ata of the physical experimentReaearch of Foced Vibration through Origin 8.0,and then plot ,tofind the result with more accuracy.arctanKey Words: Origin 8.0;forced vibration ；物体在周期性外力的持续性作用下进行的振 动称为受迫振动。在受迫振动的研究这一实验中， 通过测量摆轮振动的周期和幅度，频闪法测相位差 和测量阻尼系数对受迫振动进行了初步基本的研 究。但是在作图过程中，由于人工作图误差较大， 对实验结果带来了一定的影响，

3、故选择采用在半导 体热敏电阻的电阻一温度特性实验中使用的origin软件重新作图，希望得到更加准确的结果。1实验原理1.1受迫振动摆轮的受迫振动包含了两个分振动。第一项为 阻尼振动，随时间的推移而趋于消失，它反映了受 迫振动的暂态行为，与驱动力无关。第二项表示与驱动力频率相同且振幅为 0 0的周期振动。可见，摆轮的受迫振动在开始时比较复杂，不 久后达到稳定状态。这时受迫振动变为简谐振动，有V - VbCOSt ：；）。而Vb和由下列两式决定:m(J _ .2)2 4. 22-2 2 20 -1.2共振-b由极限条件b = 0可得出，当驱动力矩的角g，振幅，相位差二 arcta n(22-605

4、AB1ffl 期 TsP21591581. 5681531. 5691I 51491, 56961461. 56971451. 5691r 81445691411. 569101391. 571111381. 569121371. 57131351. 57141341, 571151331. 57161271, 571171261, 571181241. 57191221. 571201211. 571211201. 5711221191. 571231151. 571241121, 572251111. 57126no1,572271091,572281071,572291041,57230

5、1001. 57231991, 57232981. 57233961. 57334921. 57335881. 57336ST1. 573378&1. 57338801. 57439751. 57440721. 57441711.57442701. 57443661. 57444651. 57445641. 57446601. 57547591. 57548581. 57549541. 575频率为二，0 2： 2时，受迫振动的振幅达到极大值产生共振，共振时的角频率由上式可以看出，阻尼系数 3越小，共振频 率越接近系统的固有频率，共振振幅也越大，振动 的角位移的相位滞后于驱动力矩的相位越接近于

6、n /2 2电磁阻尼为0时，摆轮振幅B和振动频率-0的对应关系2.1实验步骤1. 将电机有机玻璃转盘白线转到水平位置，以 使摆轮白线居中。2. 按下电源开关，阅读屏幕所显示的按键说 明。3. 按“确认” 键，进入系统模式选择，选中 “联网模式”，确认。系统进入“实验步骤”菜单，选中“自由振荡”，确认。系统进入自由振动（阻 尼0）待测状态。4. 用手将摆轮拨转接近半圈（接近 180度），松手，摆轮作自由振动，紧接按“ ”或“ ”键，系统进入自动测量状态（测量显示为开，自动 测量范围为16050度）。待自动测量结束（测量显 示为关），按“ ”键，选中回查，确认。系统进入 数据查询状态。5. 按“

7、”或“ ”键，查询记录数据。2.2实验数据由数据利用origi n8.0作图步骤如下： 打开Origin软件，用选择菜单命令“ File ”Open Excel ”选择上面保存的 Excel文件，在 弹出的打开Excel工作簿单选框中选择“ Open as Excel Workbook ”将Origin 工作表中的数据与 Excel工作簿数据源关联起来。 点击界面左下角的“ Scatter ”图标，出现Select Data for Plotti ng ” 对话框。选 中Excel工作簿中的“振幅”列，然后单击该对话 框中的图标 X;选中Excel工作簿 中的“周期”列，然后单击该对话框中的图

8、标丫。最后单击“ Plot ”按钮，即可把数据点以 散点图的形式绘制在二维坐标平面上。得到散点图如下：选择菜单命令“ An alysis ”t“ Fit Lin ear ”, 进行拟合，其拟合直线在散点图上绘出，同时拟合结果在结果记录“ Results Log”窗口（位 于界面右下角）中给出。得到拟合直线如下：120160拟合结果在结果记录“Results Log ”如下aIscD1Equationy = a +2Adj. R-Square0 97428寻ValueStandard Error4BIntercept1.57B791.76322E-4bSlope-6 64221E-51 5736

9、6E-63测定阻尼振动的振幅比值，求阻尼3.1实验步骤1将系统返回“实验步骤”菜单，选中“阻尼 振荡”，确认。系统进入“阻尼选择”菜单，选中“阻尼1” ，确认。系统进入阻尼振动（阻尼 1） 待测状态。2. 重复自由振动过程 4、5。3.2实验数据已经 10T=15.724s摆轮振幅0ln （日社 _ln（Q/Q书）5T00156e51020.4250.05401144e6940.4270.05492132e7860.4280.054Q3121e8790.4260.054Q4112e9730.4280.054平均值0.0544.2实验数据阻尼开关位置阻尼1其中，由 2.3 可得 T0 =-6.6

10、4221*0.00001* 0 +1.57879,代入表格，可得如下数据：12D -幅频特性散点圏T0/TSmoothing之后，得到如下平滑曲线:3.3实验小结用逐差法处理数据，得平均值的阻尼系数S为0.054.4幅频特性4.1实验过程1. 将系统返回“实验步骤”菜单，选中“强迫振荡”，确认。系统进入受迫振动待测状态， 按“”或“ ”键，打开电机，摆轮作受迫振动。2. 等待摆轮周期与电机周期基本一致（相差0.002s以内，或振幅持续 1分钟以上振幅无变 化），按“ ”键选中周期，再按“”或“ ”键，将计时由一个周期变为十个周期，以提高测量精度。按“”键选中测量，再按“ ”或“ ”键，系统进入

11、受迫振动自动测量状态（测量显示为开）。3. 待自动测量结束（测量显示为关），记录相关数 据（强迫力周期电位器刻度值、摆轮周期及振 幅）。再按住闪光灯按钮，利用视觉暂留，从电 机度盘上测量记录相位差。（闪光灯按钮和电源 按钮靠得较近， 不要按成电源按钮！）4. 选中周期，按“”或“ ”键，将计时由十个周期退回一个周期，以便观察。微调强迫力 周期电位器，改变电机转速，重复24过程。测出另一组数据。5. 反复重复24过程，直到测出完整的幅频曲线 和相频曲线。ABCDE1中犯合苴线得“a n-Ta/T甜位差中2&21. 62411.5T46T1330. 9695658092S366|1. 62051.

12、 574406H10. 97155578264731.&1171.5739dll3T0.97475765$235B31.60761. 5732769660. 9786495183301031.59621. 5719485240. 9S4B0674341工106L.59461. 5717492&T0. 985669922躬3108L.5939L 571616413山 986019457躬g1121.5921. 57135O72S0l 98702935410116X网凹1. 5710350360.98T855279501：1171.589&L 5710186140.988310653&1匕1石1.

13、5E571. 5706200820.990490056&7131311,58251. 5700887060.99215715$縫制1391.&7931.56955732S0.593831019151451.&7631, 5615E7W0.的同矽阴11481.571, 5689555290.99&E44416玛171491.&7321.56S89310r0.99T2623S&81181511.S7061. 56S76O2630.S9382S64187191521.5B631. E636938410.5889011L693.5201511,5731. 5687602631.000931706%21

14、1501.56651.56SB266851.001485S76的221的1.筒541. E6BBMLOT1.0022317101231451.56251.569158791.004261629109基1.赵1,E泗刑鋼1.005救说251.558&1.E59E23O1?1.口兀261.555E1.5?0?2381.0090312主271151.55381.E71C35C361.Q1匸癖J2231C?1.5E2l.E?ie3E1.C126B2239J5291C31.M1.E门绷5四1.Q1懲膜f3051.51.E削134明1.Q15盯例14131因1.5做1.E态墟551.01755511145

15、32 L_1左1.57362321.血旧兰翟1484.3作图4.3.1幅频特性曲线如2.3作图步骤，可得B关系散点图如下：%（红色点误差较大，所以将之 mask ）TO/T接下来按照实验原理，利用该图线求：2时对应的一以及的值。矶o/ Compute slope and in terceptxx1 = %ai;xx2 = %ai+1;yy1 = %ci - ycon st;yy2 = %ci+1 - yconst;dslp = (yy2 - yy1) / (xx2 - xx1);di ntcpt = (yy1 * xx2 - yy2 * xx1) / (xx2 - xx1);/ Now com

16、pute x for y = const using above slope and in terceptxx = (di ntcpt * -1) / dslp;type Y = $(yc on st) found by lin ear in terpolati on atX = $(xx);/ - End -;然后得到以下数据：/ bid 一(=御期 hthd bj linear interpolation at I = 8,58577I = 10?.48 Fdtntl bj linear 11 恤pehtioi at I = 1.812310已知v - r =107.48 ，则利用以下方式

17、在origin28.0中求所需求值：打开Classic Script Window，输入以下代码：/ -_ Begi n -_/ Get size of active data plotget %c -e n pts;/ Get x dataset n ame of active data plot%a = xof(%c); Change the value below to desiredcon sta nt value for yyco nst = 107.48;/ Loop over all points in active data plotfor(i = 1; i n pts; i+

18、)/ If exact y=const occurs at the point, then reportthatif( %ci = ycon st)type Y = $(yc on st) found in data at X =$(%ai);/ Else check if Y=0 line is crossed between twopoints in dataelse if( (%ci - yconst) * (%ci+1 - yconst) 0 )/ Assume linearity between the two points一=0.98577-0=1.012810再根据之前实验可得的T0 =-6.64221*0.00001* 0 +1.57879,可得 0 =107.48 时，T0 =1.571650953+ _= (1.01281-0.98577)灼0=0.02704 02n2冗所以一 _ =0.02704* TI 0计算得.一 _ =0.10810119又因为._ _=2、；，可得、.0.054051。与测定阻尼振动的振幅比值求得的的:.值（0.054）相比，准确度非常高。而与手工作图所得的数据相比，（如下图实验报告部分截图所示），明显