振动实验关键试题及答案揭晓

振动实验关键试题及答案揭晓

一、单选题

1.在振动实验中，用于测量振动位移的传感器是（）（2分）A.加速度传感器B.速度传感器C.位移传感器D.力传感器【答案】C【解析】位移传感器专门用于测量振动体的位移变化

2.简谐振动的运动方程一般表示为（）（1分）A.x=Acosωt+φB.x=Asinωt+φC.x=Ae^ωt+φD.x=Acosωt【答案】A【解析】简谐振动的基本形式是余弦函数，包含振幅、角频率和初相位

3.振动实验中，激振力的频率等于系统固有频率时发生（）（2分）A.共振B.拍振C.阻尼振动D.自由振动【答案】A【解析】共振现象发生在激振频率与系统固有频率相同时

4.在振动测量中，常用的频谱分析方法有（）（1分）A.自相关法B.快速傅里叶变换C.功率谱法D.以上都是【答案】D【解析】频谱分析包括自相关、FFT和功率谱等多种方法

5.振动系统中，阻尼主要影响系统的（）（2分）A.固有频率B.振幅衰减C.相位差D.共振频率【答案】B【解析】阻尼使振动能量耗散，导致振幅随时间衰减

6.振动实验中，测量振动速度常用的传感器是（）（1分）A.加速度计B.速度计C.位移计D.力传感器【答案】B【解析】速度传感器专门用于测量振动体的速度变化

7.在多自由度振动系统中，主振型的个数等于（）（2分）A.自由度个数B.零点个数C.极值点个数D.频率个数【答案】A【解析】主振型个数与系统的自由度数相等

8.振动实验中，消除环境噪声的方法之一是（）（1分）A.增加采样频率B.使用隔振装置C.提高信号幅度D.缩短测量时间【答案】B【解析】隔振装置能有效减少外部噪声对测量的干扰

9.在振动测试中，测量振动加速度常用的传感器是（）（2分）A.位移传感器B.速度传感器C.加速度计D.力传感器【答案】C【解析】加速度计专门用于测量振动体的加速度变化

10.振动实验中，系统共振时振幅会（）（1分）A.急剧增大B.缓慢减小C.保持不变D.先增大后减小【答案】A【解析】共振时系统响应达到最大，振幅急剧增大

二、多选题（每题4分，共20分）

1.振动实验中，常用的测量设备包括（）（4分）A.加速度传感器B.示波器C.频谱分析仪D.力锤E.磁带记录仪【答案】A、B、C、D、E【解析】这些设备都是振动实验中常用的测量工具

2.振动系统的特性参数包括（）（4分）A.固有频率B.阻尼比C.振幅D.相位E.频响函数【答案】A、B、E【解析】固有频率、阻尼比和频响函数是系统的主要特性参数

3.振动实验中，影响测量精度的因素有（）（4分）A.传感器精度B.环境噪声C.采样频率D.信号调理E.测量时间【答案】A、B、C、D、E【解析】这些因素都会影响振动测量的精度

4.振动分析中，常用的数据处理方法包括（）（4分）A.滤波B.平均C.频谱分析D.模态分析E.时域分析【答案】A、B、C、D、E【解析】这些方法都是振动分析中常用的数据处理技术

5.振动实验中，常见的振动类型有（）（4分）A.自由振动B.强迫振动C.随机振动D.简谐振动E.共振振动【答案】A、B、C、D、E【解析】这些振动类型都是振动实验中常见的振动形式

三、填空题

1.振动实验中，测量振动位移的传感器通常称为______（2分）【答案】位移传感器

2.简谐振动的振幅、频率和相位是描述振动运动的三要素（2分）

3.振动实验中，消除高频噪声的方法之一是采用______滤波（2分）【答案】低通

4.振动系统的阻尼通常分为______、______和______三种类型（2分）【答案】粘性阻尼；结构阻尼；库仑阻尼

5.振动实验中，常用的激振方法有______、______和______（2分）【答案】力锤激振；激振器激振；随机激振

四、判断题（每题2分，共10分）

1.振动实验中，采样频率必须高于振动频率的两倍（）（2分）【答案】（×）【解析】根据奈奎斯特采样定理，采样频率应高于振动频率的两倍

2.振动实验中，阻尼比越大，系统共振时的振幅越大（）（2分）【答案】（×）【解析】阻尼比越大，系统共振时的振幅越小

3.振动实验中，环境温度的变化会影响振动测量的精度（）（2分）【答案】（√）【解析】温度变化会导致传感器性能变化，影响测量精度

4.振动实验中，磁带记录仪可以长时间保存振动数据（）（2分）【答案】（√）【解析】磁带记录仪适合长时间数据采集和保存

5.振动实验中，振动速度与振动位移成正比关系（）（2分）【答案】（×）【解析】振动速度与振动位移成正弦关系，相位差为90度

五、简答题（每题4分，共12分）

1.简述振动实验中常用的测量设备及其功能（4分）【答案】振动实验中常用的测量设备及其功能如下-加速度传感器用于测量振动体的加速度变化-示波器用于实时显示振动信号波形-频谱分析仪用于分析振动信号的频率成分-力锤用于对振动系统进行冲击激振-磁带记录仪用于长时间保存振动数据

2.简述振动实验中常见的噪声类型及其影响（4分）【答案】振动实验中常见的噪声类型及其影响如下-环境噪声来自外部的干扰信号，影响测量精度-仪器噪声来自测量设备的自噪声，影响低频测量-接触噪声来自传感器与被测体的接触不良，影响信号质量-随机噪声无规律变化的噪声，影响信号分析

3.简述振动实验中提高测量精度的方法（4分）【答案】振动实验中提高测量精度的方法如下-使用高精度传感器选择高灵敏度和低噪声的传感器-优化测量环境减少环境噪声干扰，如采用隔振措施-提高采样频率确保采样频率满足奈奎斯特定理要求-信号调理使用滤波器去除无用信号，提高信噪比-延长测量时间通过平均处理减少随机噪声影响

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析振动实验中共振现象的产生条件和危害，并提出相应的解决措施（10分）【答案】共振现象的产生条件和危害及解决措施分析如下-产生条件当激振力的频率等于系统的固有频率时，系统会发生共振-危害共振会导致系统振幅急剧增大，可能造成结构破坏或设备损坏-解决措施-避免共振调整激振频率，使其远离系统固有频率-增加阻尼提高系统阻尼比，减少共振振幅-改变系统参数调整系统质量或刚度，改变固有频率

2.分析振动实验中噪声的影响因素及其降低噪声的方法（10分）【答案】振动实验中噪声的影响因素及降低噪声的方法分析如下-影响因素-环境噪声来自外部的机械振动和电磁干扰-仪器噪声来自测量设备的自噪声和杂散响应-接触噪声传感器与被测体之间的接触不良-随机噪声无规律变化的噪声信号-降低噪声的方法-环境控制选择安静的环境进行实验，使用隔振平台-仪器选择使用低噪声和高灵敏度的测量设备-接触优化确保传感器与被测体良好接触，减少接触噪声-信号处理使用滤波技术去除噪声信号，提高信噪比

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.某振动实验中，测得振动系统的固有频率为20Hz，阻尼比为

0.05现对系统进行激振，测得共振时的振幅为

0.1m请计算系统在激振频率为15Hz时的振幅（25分）【答案】计算振动系统在15Hz时的振幅步骤如下-首先，计算系统的无阻尼固有频率ωnωn=2πf=2π×20=40πrad/s-计算系统的阻尼系数ζζ=

0.05-计算系统的阻尼固有频率ωdωd=ωn×sqrt1-ζ^2=40π×sqrt1-

0.05^2≈

39.52rad/s-计算系统在15Hz时的振幅激振频率f=15Hz，ω=2πf=2π×15=30πrad/s振幅公式A=A_resonance×exp-ζ×ω-ωd×t/sqrt1-ω/ωd^2^2+2ζ×ω/ωd^2其中，A_resonance=

0.1m，t为时间，这里假设t足够长，可以忽略时间衰减项代入数值A=

0.1×exp-

0.05×30π-

39.52×t/sqrt1-30π/

39.52^2^2+2×

0.05×30π/

39.52^2A≈

0.1×exp

0.05×

9.28×t/sqrt1-

0.7408^2+

0.015×

0.7408^2A≈

0.1×exp

0.464×t/sqrt

0.2592^2+

0.0011^2A≈

0.1×exp

0.464×t/

0.2592A≈

0.385×exp

0.464×t由于t足够长，可以忽略时间衰减项，最终振幅A≈

0.385m

2.某振动实验中，测得振动系统的频响函数如下图所示（假设图略）请分析该系统的振动特性，并计算系统在激振频率为10Hz时的振幅响应（25分）【答案】分析振动系统频响函数及计算10Hz时振幅响应步骤如下-分析频响函数特性-从频响函数图中可以看到系统的共振峰位于20Hz，表明系统的固有频率为20Hz-阻尼比较小，共振峰尖锐，表明系统阻尼较小-在低频段，系统响应接近1，表明系统在低频段振动响应较小-计算10Hz时的振幅响应-激振频率f=10Hz，ω=2πf=2π×10=20πrad/s-根据频响函数公式Hω=1/sqrt1-ω/ωn^2^2+2ζω/ωn^2-代入已知参数ωn=40πrad/s，ζ=

0.05H20π=1/sqrt1-20π/40π^2^2+2×

0.05×20π/40π^2H20π=1/sqrt1-

0.25^2+

0.05×

0.5^2H20π=1/sqrt

0.5625+

0.000625H20π=1/sqrt

0.563125H20π≈1/

0.7503H20π≈

1.333-计算振幅响应振幅A=Hω×激振力幅值假设激振力幅值为1N，则A=

1.333×1=

1.333m最终，系统在10Hz时的振幅响应约为

1.333m---完整标准答案

一、单选题

1.C

2.A

3.A

4.D

5.B

6.B

7.A

8.B

9.C

10.A

二、多选题

1.A、B、C、D、E

2.A、B、E

3.A、B、C、D、E

4.A、B、C、D、E

5.A、B、C、D、E

三、填空题

1.位移传感器

2.简谐振动的振幅、频率和相位是描述振动运动的三要素

3.低通

4.粘性阻尼；结构阻尼；库仑阻尼

5.力锤激振；激振器激振；随机激振

四、判断题

1.（×）

2.（×）

3.（√）

4.（√）

5.（×）

五、简答题

1.振动实验中常用的测量设备及其功能-加速度传感器用于测量振动体的加速度变化-示波器用于实时显示振动信号波形-频谱分析仪用于分析振动信号的频率成分-力锤用于对振动系统进行冲击激振-磁带记录仪用于长时间保存振动数据

2.振动实验中常见的噪声类型及其影响-环境噪声来自外部的干扰信号，影响测量精度-仪器噪声来自测量设备的自噪声，影响低频测量-接触噪声来自传感器与被测体的接触不良，影响信号质量-随机噪声无规律变化的噪声，影响信号分析

3.振动实验中提高测量精度的方法-使用高精度传感器选择高灵敏度和低噪声的传感器-优化测量环境减少环境噪声干扰，如采用隔振措施-提高采样频率确保采样频率满足奈奎斯特定理要求-信号调理使用滤波器去除无用信号，提高信噪比-延长测量时间通过平均处理减少随机噪声影响

六、分析题

1.振动实验中共振现象的产生条件和危害及解决措施分析-产生条件当激振力的频率等于系统的固有频率时，系统会发生共振-危害共振会导致系统振幅急剧增大，可能造成结构破坏或设备损坏-解决措施-避免共振调整激振频率，使其远离系统固有频率-增加阻尼提高系统阻尼比，减少共振振幅-改变系统参数调整系统质量或刚度，改变固有频率

2.振动实验中噪声的影响因素及降低噪声的方法分析-影响因素-环境噪声来自外部的机械振动和电磁干扰-仪器噪声来自测量设备的自噪声和杂散响应-接触噪声传感器与被测体之间的接触不良-随机噪声无规律变化的噪声信号-降低噪声的方法-环境控制选择安静的环境进行实验，使用隔振平台-仪器选择使用低噪声和高灵敏度的测量设备-接触优化确保传感器与被测体良好接触，减少接触噪声-信号处理使用滤波技术去除噪声信号，提高信噪比

七、综合应用题

1.计算振动系统在15Hz时的振幅-振幅A≈

0.385m

2.计算系统在10Hz时的振幅响应-振幅响应约为

1.333m。