低频力学谱仪作为一种测量材料阻尼值的仪器,对于高阻尼材料的发展具有十分重要的意义。本文基于“葛氏扭摆”的基本原理并以现有TPA-8型低频力学谱仪为基础,提出了一种测量精度更高且应变振幅更大的低频力学谱仪。主要完成的研究内容包括:(1)研究内耗的基本概念及强迫振动模式下低频力学谱仪的测量原理和机械结构。根据低频力学谱仪机械系统精度影响因素,设计制作试样垂直度图像分析识别机构和竖摆杆自由垂直图像分析识别机构,用于试样和竖摆杆的姿态微调。(2)对低频力学谱仪进行三维建模,依据设计图纸加工制作各零部件并借助水平仪等仪器组装搭建。针对赫姆霍兹线圈驱动电路进行模块化设计以便根据实际需求调整、扩大正弦驱动信号电压范围,拓宽了低频力学谱仪试样应变振幅范围。(3)结合LABVIEW与MATLAB设计制作人机交互界面,LABVIEW用于控制数据采集卡及各驱动模块进行信号发送、采集与数据保存,使用中值滤波器和巴特沃斯器对采集到的双路正弦信号进行滤波处理,借助MATLAB中的全相位FFT算法计算双路波形相位差,得到随采集次数变化的内耗曲线。(4)针对所制作的低频力学谱仪试样测试机构进行等比例建模,借助有限元分析软件确定一字激光信号末端位移与试样所受最大应力间的关系进而找出一字激光信号末端位移的偏转极限,在偏转极限范围内得到试样应变与正弦驱动信号电压幅值之间的关系式,最后处理数据得到应变-内耗曲线。系统针对常规低频力学谱仪在试样装夹时易产生较大装夹角度的误差特点,开发了试样垂直度图像分析识别机构和竖摆杆自由垂直图像分析识别机构,设计制作了相应姿态微调机构,限制了倒扭摆误差锥的扩大,提高了系统精度。针对同一规格试样分别使用本文系统及TPA-8型低频力学谱仪进行对比测试,说明仪器的大应变振幅有助于显示试样内耗性能的显著变化。同时,结合LABVIEW和MATLAB建立人机交互控制系统,提高了系统测试的实时性以及可拓展性。在硬件结构方面采用模块化设计,降低了后期系统的维护难度。