陈俊宇,董国波,刘少华,李朝荣,李 华

(北京航空航天大学 a.机械工程及自动化学院；b.物理科学与核能工程学院;c.宇航学院，北京 100191)

波耳共振仪是用来定量研究机械振动的仪器，利用波耳共振仪可以研究自由振动、阻尼振动、受迫振动的幅频特性和相频特性[1-2]. 在信息时代，各类实验仪器朝着可视化、精确化的方向发展[3]，可视化能够直观地让实验者看到现象，精确化可以使更多细节在实验结果中展示出来，因而更容易发现其中的规律，尤其是在波耳共振仪的实验中，存在混沌现象[4]，使用振动图像有助于进一步研究其中的混沌现象[5]. 波耳共振仪的原始数据显示界面比较简单，只能显示出摆轮运动的周期和振幅，而摆轮的实时位置信息和角速度无法测量，不能满足进一步研究阻尼振动和受迫振动的需要. 针对传统波耳共振仪的不足，文献[6]进行了改进，使用了光电门和单片机采集数据. 然而，由于光电门的局限性，不能实时测得摆轮的位置与速度；而且采样频率仍然较低，数据不够精确. 另外，文献[7-8]提出使用鼠标贴附在摆轮表面采集数据的方法，但是鼠标精度低，存在误差积累，导致实际的平衡位置点在图像上漂移，数据失真严重；鼠标传回计算机的数据只能单纯记录鼠标轨迹，在相应软件中绘图，不能导出数据进行进一步研究. 根据编码器原理[9-10]在原有波耳共振仪的基础上添加单片机和增量式光电编码器，可以准确得到摆轮……