《测试技术》实验指导书(机制专业)

《《测试技术》实验指导书(机制专业)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、实验相关说明，请仔细阅读：1.实验过程中请自带U盘，进行实验一时需要提前将程序拷贝到U盘内。2.做好预习，每次实验前检查预习报告。3.迟到10分钟以上的同学，另选批次补做实验，并对实验成绩做降级处理。4.实验一在实训楼机房331进行，其他实验均在实训楼319进行。5•请严格按照系统中所选批次来实验室做实验，如确实有事无法按时进行实验，请联系其他同学进行调换，并在实验前与指导老师说明情况。除机房实验外，每批实验最多18人。6.未能按时进行实验的同学，请关注每个实验中最后一批的实验时间，缺做实验者将取消实验成绩，没有实验成绩将无法

2、参加本门课程考试，希望大家引起重视。7.实验报告完成后请在下一次实验时带到实验室交给老师。实验一信号分析1实验二电涡流传感器特性测试及应用8实验三转子不平衡量测量（综合性实验）12实验四悬臂梁固有频率测试（设计性实验，考核）21实验一信号分析预习要求：1、了解并掌握信号的时域描述及频域描述的含义及方法；2、理解周期信号的幅值频谱和相位频谱的概念和意义；3、初步了解利用Matlab软件进行信号处理的方法。一、实验目的1、通过实验深入理解信号的时域描述和频域描述的含义及信号的幅值频谱和和位频谱的意义；2、通过合成一矩形波、三角波和

3、锯齿波，更深入地理解前后沿陡峭的波形含有更多的高次谐波的概念；3、学习用微形计算机进行速傅里叶变换(FFT)的计算方法，同吋认识数据窗的作用,感性认识加窗与否对信号的影响。二、实验设备1、计算机一台；2、Matlab仿真软件；3、源程序文件“SWA1”、“SWA2”、“DFA”。三、实验原理本实验主要分为以下三个部分：1、数字信号合成程序(SWA1)一维的周期信号/⑴的傅里叶级数展开式可表示成以下二式:/(0=nCOS7769()Z+bnsin如)(1-1)f⑴=4)+COS(〃Qf+0)n=l,2,3…(1-2)使用程序SM

4、A1,根据公式(1・2)的原理，输入各次谐波的次数A(I)、相位F(I),在显示器屏幕上可输出一个相应的复杂周期信号。2、特殊信号合成程序(SMA2)对于矩形波，可按傅里叶级数展开成下式：振幅R(I)、及4A/(0=——(sin兀cotH—sin3cotH—sin5cot+…)35(1-3)「0=0YQ”=04/Jbn=——sinn7rH7T如图1.1所示。n=l,3,5•…If(t)r►ot图1.1矩形波对于三角波，可按傅里叶级数展开成下式:/(O=8//•1.°1—(sincot—sin3cot+—715JsinScot)

5、d-4)厂4)=°Ibnn=l，3,5…SA.n7i=rsin——rm2如图1.2所示。图1.2三角波对于锯齿波的傅里叶展开与上述矩形波、三角波的方法相同，具体的展开式由大家做练习，并在实验报告中完成。根据公式(1・3)、(1-4),可以用有限个正弦波来合成近似的矩形波和三角波，N数越大，则近似的程度越高，从实验小述可以看出，三角波的合成比较容易，只需要较少的谐波便可合成较精确的三角波。请大家在实验过程中进行验证。3、数字式频谱分析程序(DFA)数字式频谱分析常采用快速傅里叶变换(FFT)算法，从数学木质上来说，FFT算法同离

6、散的傅里叶级数计算完全相同，其具体做法是：截取一段被分析信号，以该段信号作为一个周其，计算这个周期的傅里叶级数。首先设定一个含多个谐波成分的复杂周期信号f(t)oN/(0=工儿sinRJZ=1其中：N—周期信号/⑴中所含谐波成分的个数。Ai——各谐波成分的振幅。为了简化计算，本实验屮假设各个谐波分量的初始相位为零。同期信号/⑴的周期T显然等于其一次谐波的周期T1,如果从/(f)中截取一段，截取的时间长度F恰好等于T或是T的整数倍。在此定义一个称Z为“周期系数"的量：VM=—T当M=1吋，截取的信号曲线如图1.3a所示，经过FF

7、T计算后可以得到很“干净，啲离散的幅值频谱，如图L3b所示。151050-5-10-1500.10.20.30.40.50.60.70.80.91时间(t)图1.3a截取一个周期的任意合成的数字信号°50432115C□50100图1.3b截取一个周期的任意合成的数字信号的频谱然而，在实际测试过程中截取一段信号来分析时，不可能恰好截取一段整数的周期长度，只能任意截取一段，现假设此段为一个周期而作为一个新的周期信号，设M=1.2该信号的样本序列如图1.4a所示，这个新的周期信号在截断点必然产生一•个阶跃。由于这一阶跃包含有极丰富

8、的高次谐波，其频谱成为图1.4b那样的复杂形态，这就是所谓的“频谱泄露"现象。通常可以用数据窗来改善泄露现象。例如将上述M=1.2时任意截取的信号通过加窗处理后，如图1.5a所示。由图屮可以看出，经过这样处理后，截断点的阶跃被压缩，泄露现彖可得到某种程度的抑制，如图1.5b0