离散系统与连续时间系统的根本差别是：离散系统（图3）有采样开

离散系统与连续时间系统的根本差别是：离散系统（图3）有采样开关存在，而连续系

统则无。连续信号经过采样开关变成离散信号（图4）,采样开关起这理想脉冲发生器的作

用，通过它将连续信号调制成脉冲序列。

图3离散系统方块图图4离散型时间函数

调制之后的信号中，包含与脉冲频率相关的高频频谱（图5）,相邻两频谱不相重叠的

条件是：

Z22/max

其中：

A—采样开关的采样频率

I£*3|

/皿一连续信号频谱中的最高频率

这就是采样定理，通常选择采样频率时取四倍连

续信号的最大频率。实验中，信号源产生频率可调的

（6）

周期性信号，计算机通过A/D板将信号采集入内存,

通过软件示波器显示出来，调整采样频率，可以得到图5信号频谱图

不同的采样结果，以波形图直观显示出来。由此，可

考察波形失真程度。

三、实验使用的仪器设备及实验装置

1.装有LabVIEW软件和PCI-1200数据采集卡的计算机一台

2.频率计或信号发生器一台

3.外接端子板、数据采集板、计算机、组态软件

基于LabVIEW的信号测试系统主要包括信号发生器、DAQ数据采集卡和计算机软件

三部分组成。A/D数据采集采用NI公司PCMCIA接口的PCI-I200型多功能数据采集卡；L

abVIEW7.1软件。

将PCI-1200数据采集卡插到计算机主板上的一个空闲的PCI插槽中，接好各种附件，

其驱动程序就是NI-DAQ.附件包括一条50芯的数据线，一个型号为CB-50LP的转接板，

转接板直接与外部信号连接。

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图6CB-50LP转接板的引脚定义图图8采样定理验证实验构成图

四、具体实验步骤

（一）通过LabVIEW进行模拟信号的数据采集

1.安装数据采集卡，根据数据采集卡接线指示（图6）连接线路，并检查测试。

2.熟悉LabVIEW软件中与数据采集相关的控件与设置项。

3.编制DAQ程序，并调试数据采集组态。

4.应用该组态软件进行波形数据采集并存储，信号种类设置为正弦波，分别设置

信号发生器频率为50,100Hz,观察并记录波形变化。

5.设置信号种类为方波或锯齿波，重复上述实验。

（二）采样定理验证实验

1.按图8连接线路，并检查测试。

2.熟悉GcniDAQ软件中与数据采集相关的控件与设置项。

3.编制、调试数据采集组态。

4.应用该组态软件进行波形数据采集并存储，信号种类设置为正弦波，分别设置

信号发生器频率为50,100Hz,采集频率设置为50、100、150、200、300、500Hz,

观察并记录波形变化，体验采样定理的正确性。

五、实验准备及预习要求

1.认真阅读实验指导书，在老师答疑和同学讨论的基础上，完成实验准备任务：

1）.了解数据采集及其硬件（A/D变换器和数据采集卡）选择的基本知识；

2）.熟悉G语言编程环境和虚拟仪器的含义；

1.理解采样定理的意义；

2.实验前可以参考的书籍：《现代测试技术与数据处理》、《LabVIEW7.1测试技术与仪器应

用》等。

六、实验报告内容及格式

1.实验目的

2.实验内容

3.实验装置

4.实验原理（测试实验系统图）

5.实验步骤

6.实验结果与分析（包括实验数据、处理图形、主要关系式和有关程序）

7.思考题解析

七、开课教师及联系方式

开课教师：刘艳明伍耐明

联系方式：82317426

心C简化为一个合力（主向量）R和一个合力偶Me（主矩），见图一。如果转子的质心恰

在转轴上，且转轴恰好是转子的惯性主轴，则合力R和合力偶矩Me的值均为零，这种情况

称转子是平衡的；反之，不满足上述条件的转子是不平衡的。不平衡转子的轴承与轴颈之间

产生交变的作用力和反作用力，可引起轴承座和转轴本身的强烈振动，从而影响机器的工作

性能和工作寿命。

刚性转子动平衡的目标是，使离心惯性力的合力和合力偶矩的值趋近于零。为此，我们

可以在转子上任意选定两个裁面I,H一—称校正平面，在离轴心一定距离J一一称校

正半径，与转子上某一参考标记成夹角仇和4处，分别附加一块质量为m2重块一一

称校正质量。如能使两个质量ni1和m?的离心惯性力（其大小分别为和m24&2,

“为转动角速度）的合力和合力偶正好与原不平衡转子的离心惯性力相平衡，那么就实现

了刚性转子的动平衡。

两平面影响系数法的过程如下：

1）在额定的工作转速或任选的平衡转速下，检测原始不平衡引起轴承或轴颈A、B在

某方位的振动动量V1o=Mok*和V20=M0|＜甲2,其中Mol和Mol是振动位移，速度

或加速度的幅值，笔和甲2是振动信号对转子上参考标记有关的参考脉冲的相位角。

2）根据转子的结构，选定年两个校正平面I、H,并确定校正半径7、「2,现在平面

I上加一试重Qi=〃?“〈修，其中町I=|Qj为试重质量，4为试重相对参考标记的方位

角，以顺转向为正。在相同转速下测量轴承A、B的振动量V”和V2J

矢量关系见图二a、bo显然，矢量V”〜Yo及V21〜V”。为平面【上加试重Q1所引

起的轴承振动的变化，称为试重Q1的效果矢量。方位角为零度的单位试重的效果矢量称为

影响系数。因而，我们可以由下面式子求影响系数：

3）取走Q「在平面.上加试重Q2=，％2〈分，叫2TQ2I为试重质量，色为试重方

位角。同样测得轴承A、B的振动量V12和V22,从而求得效果矢量V|2〜Mo和V22〜丫20

（见图二C、d）及影响系数：

4）校正平面1、II上所需的校正量P[=<仇和P2=m2<02,可通过解矢量方程

组求得：

即6+。12巴=一匕0

%1耳+a22P2=-匕0

或

m1=国、1112=|周为校正质量,4,%为校正方向角。

求解矢量方程组最好是使用计算机。要求自编计算机两平面影响系数法动平衡实用程

序。

5）根据计算结果，在转子上安装校正质量，重新启动转子，如振动已减小到满意程度,

则平衡结束，否则可重复上面步骤，再进行一次修正平衡。

三、实验使用的仪器设备及实验装置

测试系统如图三所示，

1、转子系统

转子轴上固定有四个圆盘，两端用含油轴承支承。电动机通过橡胶软管拖动转轴，用自

耦调压器调节转速。最高工作转速为4000%11n,远低于转子一一轴承系统得固有频率。

2、电涡流位移计及ST-5000A型动平衡仪

电涡流位移计包括探头和前置器。探头前端有一扁型线圈，由前置器提供高频（2MHz）

电流。当它靠近金属导体测量对象时，后者表面产生感应电涡流。间隙变化，电涡流的强弱

随之变化,线圈的供电电流也发生变化，从而再串连了线圈的电容上产生被调制的电压信号,

此信号经过前置器的调节、检波、放大，成为在一定范围内与间隙大小成比例的直流或低频

交流电压信号。本实验使用两个电涡流计，分别检测两个轴承座的水平振动位移。两路位移

信号通过切换开关依次馈入动平衡仪，以光电变换器给出的电脉冲为参考,进行同频检测（滤

除谐波干扰）和相位比较后，在动平衡仪面板上数显出振动位移的幅值、相位及转速数据。

同频检测前后的振动位移波形，通过电子示波器随时观察。

用以测量平衡加重的质量

4、用电表

用以调整电涡流探头的安装位置（初始间隙）。

四、具体实验步骤

1、按图三所示连接测试仪器及传感器。

2、打开平衡仪和示波器电源，预热2分钟。

3、转速传感器杆头调整：适当调整传感头端面与标志块（凹块）之间的距离，同时观

察转速显示窗口卜方的指示灯以表示绿色“OK”灯亮，红色不亮为最佳位置，绿色灯灭为

太远，调整时注意凹块不处在传感器的端面为合适。

4、调整两个电涡流探头的位置，使其前端距离轴承座测量表面约1mm,这时用力用表

测量前置器的输出，应约为-8.0V,因该电涡流位移的灵敏度为8.0%]”]，线性范围。〜

2mmo

5、转动调压器旋钮，启动转子，供电电压可从零快速调到120V左右，待转子已启动

后，再退回到80V左右，以获得较慢转速。

6、用调压器慢慢升速。从动平衡仪上观察转速、振幅、相位度数的变化。在转速从

2000%^至3°00%）in之间'选择一比较稳定的转速lb，并使其稳定不变。从动平衡仪

上分别读出转子原始不平衡引起左（A）、右（B）轴承座振动位移的幅值和相位角V|o〈笔

及丫2。＜¥2。

7、转速回零。在平面（号圆盘）上任选方位加一试重m”。记录m〃的值（用天平测

量，可取其在5〜8克），及固定点的相位角（以凹面边缘为准作为参考标记算起。顺转向为

正）。

8、启动转子，新调到平衡转速测出I平面加重后，两个轴承座振动位移的幅值

和相位角（VUWV2I）,,

9、转速回零。在n平面（4号圆盘）上任选方位加一试重m,2,拆除m,2。测量记录

I1k的值及其固定方位角仅2。

10、转速重新调到汽。测出II平面加试重后，两个轴承座振动位移的幅值和相位角

（%和V22）。

11、自编程序计算。

12、按II步，求出的平衡质量mrm2及校正相位角4、名在校正平面I,II

重新加重。然后将转速调到再测量记录两个轴承座振动的幅值和相位角。

13、计算平衡率（即平衡前后振动幅值的差与未平衡振幅值的百分比），如高于80%,

实验可结束。否则应寻找平衡效果不良原因重做。

14、停机，关掉电源，拆除电源。拆除平衡质显，使转子系统复原。

五、实验准备及预习要求

认真阅读本实验指导书，必要时预先到实验室看看实验装置和测量仪器，对照仪器阅读

ST-5000A型多功能性柔性转子实验台实验系统使用说明书，学会操作使用本仪器，并请求

有关教师答疑或学生自行讨论。

六、实验报告内容及格式

实验报告内容要求：

1.写出实验目的、内容、装置及步骤。

2.实验记录和计算结果整理成表格，格式可参考阳录一。

3.分析讨论实验方法及实验结果。

4.*参考图二，画出实验测试数据的矢量关系图。

5.画出实验装置系统图。

6.*自编一套应用程序。把本实验的数据输入自编程序，求解出校正量。

实验报告格式如下：

1、实验目的

2、实验内容

3、实验装置

4、实验原理（测试实验系统图）

5、实验步骤

6、实验结果与分析（包括实验数据、处理图形、主要关系式和有关程序）

7、思考题解析

七、开课教师及联系方式

开题教师：伍耐明刘艳明；联系方式：82317426

附录：

实验数据表（供参考）平衡转速11=2750/^,实验日期:

A轴承I平面B轴承【平面

幅值相位幅值相位

原始振动