在以往的数十年里,耦合非线性振子的同步研究是一个热点话题。即使现在,惠更斯设计的实验装置也被作为研究耦合振子的集体动力学行为和同步现象的课堂演示装置,经济且实用。相比较于早期的摆钟,机械节拍器不仅与钟摆的工作原理相似,而且精确小巧容易操作,科研工作者逐渐开始在复杂的耦合系统的研究中用节拍器来替代摆钟。本文基于耦合节拍器系统,研究了四个耦合节拍器的同步行为。我们从实验探究和数值模拟两个方面对四个耦合全同节拍器系统进行了研究,观察到了同相同步(IPS)、反相同步(APS)、一般相位差(GSS)和固定相位差(SS)四种同步态。一般相位差状态是我们观察到的一种新的同步态,在随机噪声的影响下,各个态之间相互转化时,一般相位差状态是转化的桥梁。不同于先前科学家采用计算机为主要追踪手段,我们在实验中是利用音频信号的探测来完成对节拍器系统的状态的记录。方法简单可行,测量工具在生活中很常见,很容易带进课堂教学。同时,数值模拟还完成了对各状态在相空间的吸引域分布情况的研究,这对我们选择同步类型有指导意义。对于四个耦合非全同节拍器系统的研究,我们在数值模拟中观察到了同相同步、反相同步和集团反相同步态。对于同相同步态和反相同步态,原系统可以等价于单个节拍器质量变为原来两倍的两个耦合节拍器系统。在此系统中,我们在实验上和理论上研究了系统的同步行为,发现随着节拍器之间的频率差的增加,随机初值产生反相同步态的概率明显增加。在振子同步的研究中,一个显著的特征是参数不匹配会破坏同步,并且在现实情况中,参数不匹配是不可避免的。我们目前的工作从不同的角度表明参数不匹配有益于同步的产生,换言之,参数不匹配促进了反相同步态的产生。这一发现为耦合振子的集体动力学行为提供了新的视角,并且可能对许多实际系统的功能和操作有影响。另外,我们采用回形针来调节节拍器之间的频率差,优点如下:第一,当回形针的位置固定时,节拍器的自然频率就是确定的(与时间无关),即节拍器的频率差是确定的。第二,回形针的位置可以沿着摆杆连续调整,使得自由控制频率差成为可能。最后,频率差可以被精确测量,我们定量的去分析频率差对同步的影响。这个研究阐明了耦合振子的集体行为,并且有助于同步的课堂演示。