1、实验室自制实验设备方案可行性论证报告一、自制设备需求情况分析机械振动是日常生活和工程技术中常见的现象，许多情况下，机械振动会造成危害。它影响精密仪器设备的功能；降低加工零件的精度和表面质量；加剧构件的疲劳破坏和磨损，导致构件损坏造成事故。但也利用振动来作有益的事情，如钟表清洗、超声振动切削等。振动问题在生产实践中一直占有相当重要的地位，因此，对机械振动进行观测、分析、研究是十分必要的。在工程技术领域，由于实际研究对象的复杂性，很多问题难以进行完善的理论分析、推导和计算，所以必须通过试验来获得研究对象的状态，变化和特征等，这正是通过测试来实现的。测试是机械工程领域中的一项重要技术，工程研究、产品
2、开发、生产监督、质量控制和性能试验等都离不开测试技术。在自动化生产过程中常常需要用多种测试手段来获取多种信息，来监督生产过程和机器的工作状态并达到优化控制的目的。在广泛应用的自动控制中，测试装置已成为控制系统的重要组成部分。在各种现代装备系统的设计制造与运行工作中，测试工作的内容已嵌入系统的各个部分，并占据关键地位。测试技术已经成为现代装备系统日常监护、故障诊断和有效安全欲行的不可缺少的重要手段。机械振动测试是测试技术与信号处理课程的一个重要内容，但现有的实验设备只能对机械系统所处的客观振动环境进行测试，并不能测试机械系统自身的振动特性，因此，自行设计一套振动测试实验系统为更好的研究机械系统自
3、身的振动特性和振动参数是十分必要的，同时可以使学生更加深刻的理解机械振动理论、掌握振动测试的实验方法、熟悉振动信号的采集及分析方法，提高学生独立进行实际测试的动手能力和实验技能。二、自制设备使用效率预测该实验台不仅可以适用于测试技术与信号处理课程的相关章节的实验教学，也可用于理论力学、机械振动等课程的实验教学当中，强化学生对振动测试系统的理解、提高学生的动手能力。本自制设备采用考虑到机械专业学生对测试技术课程学习的掌握情况和机械专业课程教学的需要,主要从机械的结构、激励装置、拾振装置和数据采集及处理等方面进行设计。学生可以通过该实验设备学习振动测试的方法以及数据采集和分析的方法，对于学生学习理
4、论力学 、 测试技术与信号处理及相关机械类专业课程中起到积极的作用，可以更帮助学习课程的知识，培养学生的应用能力。三、自制设备使用设计方案本实验台从系统的角度出发，主要从机械的结构、激励装置、拾振装置和数据采集及处理等方面进行设计，设计时要考虑到实验的可行性以及实验的可重复性，能使学生更好的进行实际操作，易于观察实验过程和所采集的测试信号，学生可以根据实验项目的要求按步骤自行连接测试系统，安全可靠，操作方便，实验台的设计主要包括以下几个方面：(1) 振动测试系统设计：激振器扫频信号源功率放大器测试对象数据采集卡加速度传感器 位移传感器力传感器主控机显示装置图 1 实验台总体形式示意图(2) 自
5、制数据采集卡设计：图 2 数据采集卡结构框图数据采集卡采用 USB 接口，可采集开关量、模拟量和脉冲量，其中，模拟接口电路由 A/D 转换芯片、模拟开关和采样保持器组成；激励控制电路产生信号来控制 A/D 转换，主要由时钟电路和上位机激励信号电路组成。电源控制电路需在板卡上设计一个对 USB 接口供电进行控制的模块；USB 接口电路时数据传输协议转换的关键，核心是 USB 协议转换芯片。(3) 实验实现方式：在运用该振动测试系统进行测试时，学生的基本动手实验流程及步骤可以简单的概括为以下几个步骤： 明确测试对象，了解实验目的； 根据测试对象选择传感器并连接仪器； 调试系统； 采集实测信号。四、
6、自制设备技术说明书自制仪器设备功能：振动测试实验台是由激振系统、测振系统和动态分析采集系统组成，是完成振动与振动控制等实验的试验平台。开出实验项目:简谐振动频率测量实验振动信号测试实验机械振动系统固有频率测试实验机械结构振动参数测试实验自制设备性能指标：1、频率范围：11kHz，连续可调；输出幅度：05V（单峰值），连续可调2、量程：加速度：0200.0m/s 2（单峰值） 速度：0200.0mm/s（有效值） 位移：02000m（峰峰值）3、实验设备有一定的扩展性。4、使用、维护方便。五、能源消耗分析该实验台在运行过程中，不会产生废水、废弃等污染物，因此该实验台具有功率小、能耗低、清洁等特点
7、。六、经费预算及来源经费预算序号 支出内容 数量单价(元 ) 总价(元) 厂家一、仪器、元器件、材料等1 激振器 1 68000 68000含昊机电科技2 三向加速度传感器 1 7000 7000 B&K3 功率放大器 1 5000 5000 扬州科动4 工控机 1 6000 6000 研华567891011二、制作费用 1 自制采集系统部分费用 18000233其他合 计 98000经费来源：学校拨款+自筹经费。七、经济合理性分析测试技术与信号处理是机械类各专业的专业基础课程，其中振动的测试及其信号的采集处理是测试技术的一项重要内容，在机械工程领域中，振动的测试必不可少，振动测试仪器和测试系
8、统有着广泛的应用，学生在理论学习的过程中，进行实际的振动信号测试对于他们更好的掌握振动测试方法和数据分析方法，理解测试流程具有重要的实际意义。但是目前学校现有的相关仪器不能很好的测试机械系统特有的振动特性，以现有的设备还不能够设立一些必要的实验项目，这就需要购置一些必要的实验和测试仪器，这些实验仪器设备普遍存在着后期维护量大的问题，成本十分高昂，动辄高达十几万元，且并不适合我校学生的学习情况，因此并不适宜通过直接购买的方式引进相关实验设备，尤其是目前市场上数据采集仪器名目繁多，而且数据采集设备价格较为昂贵，尤其是国外厂家生产的仪器，虽然性能优良，但价格过高。本振动测试系统自行设计开发了数据采集
9、模块，大大的降低了测试系统的成本。综上所述，该实验台造价合理，功能相对于目前国内市场上在售的振动测试实验系统也比较完善全面，因而其性价比较高，经济合理适用。八、安装环境条件和公害分析配套设施准备情况及安全措施： 实验设备中相关设备都进行核实，与专业厂家进行了联系。 对实验系统可行性行进行了调研，能够有把握完成该设备。 在技术上做了充分的准备，进行了技术分析。 对制作中出现的技术等问题进行了预见，做了充分准备。 本项目涉及到电气安全，在安全上做了一些保护措施，防止事故的发生。 实验设备制作、设计人员配备齐全，能够胜任该项目。九、项目人员组成姓名 职称 院系 主要分工田晓峰 讲师 机械学院 实验台测试系统设计卢倩 助教 机械学院 采集系统硬件设计李永健 助教 机械学院 采集系统硬件调试冯伟 助教 机械学院 仪器采购及系统搭建十、进度计划2011 年 5 月初2011 年 6 月初 ：实验设备原理设计；2011 年 6 月初2011 年 7 月底 ：元器件采购；2011 年 8 月初2011 年 9 月底 ：实验台模块化实物试制；2011 年 10 月初2011 年 11 月初：系统联机调试；2011 年 11 月初2011 年 12 月初：项目结题验收。
