弹簧-质量-阻尼振荡系统频率特性测试仪技术方案

一种弹簧

【技术实现步骤摘要】
弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪


[0001]本专利技术属于教学测试仪器
，特别涉及一种弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪。

技术介绍

[0002]《机械控制工程基础》是机械类与近机类专业的重要专业基础课。该课程主要研究自动控制理论的基本原理及其在机械工程中的应用，其中实验教学起着非常重要的作用。
[0003]随着线上教学资源的建设变得愈发重要，尤其是对该课程的线上实验教学资源提出了很高的要求。目前控制类线上实验一般基于Matlab中的Simulink模块进行各类传递函数的仿真，由此来验证教学中所涉及的数学模型的建立，时域、频域性能的分析，系统稳定性的判定，以及系统性能的校正，但是这类仿真实验内容非常抽象，是建立在已知系统传递函数这一数学模型的基础上，非常不利于学生对于振荡系统的频率特性本质问题的分析，尤其是本课程研究的对象是振荡系统的频率特性，传统的Matlab仿真实验无法满足学生对振荡系统的建模过程的学习与理解。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供的弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪包括：光轴直线导轨、辅助导轨、导轨限位块、弹簧、滑块、激光反射板、激光测距仪、底座、控制器、限位器和连接杆；其中，底座固定在实验平台上；两个导轨限位块间隔距离安装在底座上；光轴直线导轨和辅助导轨沿垂直方向平行设置，下端分别固定在底座上的两个导轨限位块上，上端也分别安装一个导轨限位块；光轴直线导轨和辅助导轨的中部分别套有一个滑块；弹簧套在光轴直线导轨的上部，上端连接在光轴直线导轨上端的导轨限位块上，下端连接一个滑块；连接杆的两端分别连接光轴直线导轨和辅助导轨上的两个滑块5；激光反射板水平安装在位于辅助导轨上的滑块底部；限位器以可上下移动的方式套在辅助导轨下部；激光测距仪安装在位于激光反射板正下方的限位器上，且激光测距仪发射口方向向上；控制器安装在底座上，并且与激光测距仪电连接。
[0006]所述弹簧为压缩线圈弹簧。
[0007]所述的弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪还包括与控制器电连接的上位机。
[0008]本专利技术提供的弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪具有如下有益效果：以典型的弹簧
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质量
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阻尼振荡系统作为研究对象，可提高学生对控制理论的学习兴趣。更加贴合机械控制领域的研究背景，可以有效地应用于自动控制原理的经典实验教学当中，提高学生的认知能力，使其理解实验数据与实际模型之间的联系，有利于学生进一步理解课程内容的实际意义，通过对该系统的频率特性进行分析，有效提高学生对二阶振荡系统频率
特性概念的理解，可使学生的学习效率和对学习知识的应用能力得到提升。
附图说明
[0009]图1为本专利技术提供的弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪立体图。
[0010]图2为本专利技术提供的弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪实验流程图。
具体实施方式
[0011]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0012]如图1
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图2所示，本专利技术提供的弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪包括：光轴直线导轨1、辅助导轨2、导轨限位块3、弹簧4、滑块5、激光反射板6、激光测距仪7、底座8、控制器9、限位器10和连接杆11；其中，底座8固定在实验平台上；两个导轨限位块3间隔距离安装在底座8上；光轴直线导轨1和辅助导轨2沿垂直方向平行设置，下端分别固定在底座8上的两个导轨限位块3上，上端也分别安装一个导轨限位块3；光轴直线导轨1和辅助导轨2的中部分别套有一个滑块5；弹簧4套在光轴直线导轨1的上部，上端连接在光轴直线导轨1上端的导轨限位块3上，下端连接一个滑块5；连接杆11的两端分别连接光轴直线导轨1和辅助导轨2上的两个滑块5；激光反射板6水平安装在位于辅助导轨2上的滑块5底部；限位器10以可上下移动的方式套在辅助导轨2下部；激光测距仪7安装在位于激光反射板6正下方的限位器10上，且激光测距仪7发射口方向向上；控制器9安装在底座8上，并且与激光测距仪7电连接。
[0013]所述弹簧4为压缩线圈弹簧。
[0014]所述的弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪还包括与控制器9电连接的上位机11。
[0015]将本专利技术提供的教学演示用弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪使用方法阐述如下：
[0016]本测试仪中的光轴直线导轨1、弹簧4和滑块5构成振荡系统。当需要利用教学演示用弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪检测上述振荡系统在重力影响下的频率特性时，首先由实验人员用手将弹簧4拉长至底部，然后松开手，这时两个滑块5将在重力和弹簧4弹性力的共同作用下沿光轴直线导轨1和辅助导轨2产生振荡。在此过程中，在控制器9的控制下，利用激光测距仪7向激光反射板6发射红色激光束，该激光束经激光反射板6的表面反射后再由激光测距仪7接收，然后激光测距仪根据检测结果获得阶跃响应，从而得到振荡系统在震荡过程中的峰值时间、最大超调量、调整时间等各种数据，最后将上述数据传送给上位机11，并在上位机11的显示器上显示出阶跃振荡曲线、频率特性图，从而能够实时观察到振荡频率。另外，可利用沿辅助导轨2上下移动限位器10的方式来改变激光反射板6和激光测距仪7之间的距离。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪，其特征在于：所述弹簧
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质量
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阻尼振荡系统频率特性测试仪包括：光轴直线导轨(1)、辅助导轨(2)、导轨限位块(3)、弹簧(4)、滑块(5)、激光反射板(6)、激光测距仪(7)、底座(8)、控制器(9)、限位器(10)和连接杆(11)；其中，底座(8)固定在实验平台上；两个导轨限位块(3)间隔距离安装在底座(8)上；光轴直线导轨(1)和辅助导轨(2)沿垂直方向平行设置，下端分别固定在底座(8)上的两个导轨限位块(3)上，上端也分别安装一个导轨限位块(3)；光轴直线导轨(1)和辅助导轨(2)的中部分别套有一个滑块(5)；弹簧(4)套在光轴直线导轨(1)的上部，上端连接在光轴直线导轨(1)上端的导轨限位块(3)上，下端连接一个滑块(5)；连接杆(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴军，王豪爽，郭润夏，陈玖圣，刘贵行，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：