机械工程测试技术基础实验指导书

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1、机械工程测试技术实验指导书前言     现代科技的发展，使得改革传统教学方式迫在眉睫！通过增加实验和培训课程，重点培养学生的创造能力和实际操作能力是教学改革的主要内容之一。       针对教育部提出的进一步提高高等学校实验室建设和管理水平，推进实验教学改革，保证教学质量的思想，组建一个高水平实验室是提升学科的建设水平必经之路。    特别是机械工程测试技术这门课是一门实验性基础科学，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号的分析处理方法。它是进行各种科学实验研究和生产过程参数检测等必不可少的手段，它起着类

2、似人的感觉器官的作用。通过测试可以揭示事物的内在联系和发展规律，从而去利用它和改造它，推动科学技术的发展。科学技术的发展历史表明，科学上很多新的发现和突破都是以测试为基础的。同时，其它领域科学技术的发展和进步又为测试提供了新的方法和装备，促进了测试技术的发展。　　在工程技术领域中，工程研究、产品开发、生产监督、质量控制和性能实验等，都离不测试技术。在工程技术中广泛应用的自动控制技术也和测试技术有着密切的关系，测试装置是自动控制系统中的感觉器官和信息来源，对确保自动化系统的正常运行起着重要作用。测试技术几乎

3、涉及任何一项工程领域，简单的测试系统可以只有一个模块，为提高测量精度、增加信号传输、处理、存储、显示的灵活性和提高测试系统的自动化程度，以利于和其它控制环节一起构成自动化测控系统，在测试中通常先将被测对象输出的物理量转换为电量，然后再根据需要对变换后的电信号进行处理，最后以适当的形式显示、输出，或者提供给其它自动控制装置。如下图所示。测量系统组成图　　同时我们深知：培养一流的学生离不开一流的师资和一流的教学实验设备。  我们追求：使学生能真正掌握所学知识，并将它们更好更快地运用到社会生产实践中去。由于实验

4、室的建设尚在探索中，本实验指导书必有许多不足之处，请各位老师、同学、同行不吝指教，以便达到更好的效果。   一、课程教学与实验教学计划学时比40/816二、适用专业机械设计制造及其自动化专业、机械电子工程专业三、实验目的与基本要求实验目的：通过实践环节使学生进一步理解和掌握课堂上学到的相关原理、定理和方法。掌握常用传感器的使用方法，掌握常用测试仪器的使用方法，掌握信号分析和处理的方法，提高学生的动手能力，从感性认识入手提高学生对测试的理性认识。基本要求：实验前仔细阅读实验指导书中的相关内容；认真填写该实验

5、预习报告；分好小组，安排好实验时间。实验过程中，遵守实验室规则，不经老师允许不能随意连线、开关电源；发现异常情况及时向老师汇报；要详实记录实验数据和实验现象，认真填写经验报告。16实验一认识实验及典型信号频谱分析一、实验目的与要求（一）实验目的1.在理论学习的基础上，通过本实验熟悉典型信号的波形和频谱特征，并能够从信号频谱中读取所需的信息。2.了解信号时域和频谱分析的基本方法以及实验仪器设备的使用方法。（二）实验要求1.简述实验目的和原理。2.按实验步骤整理出正弦波信号幅值谱、方波信号幅值谱、三角波信号幅

6、值谱，说明各信号频谱的特点。3.将分析结果与理论分析进行对照，说明实际分析结果与理论分析之间的差异，并简要分析产生误差的原因。二、实验设备1.信号发生器                 １台2.数字示波器 １台3.频谱分析仪               1台4.万用表1块三、实验内容及步骤（一）实验原理1.典型信号及其频谱分析的作用　频谱分析可用于识别信号中的周期分量，是信号分析中最常用的一种手段。如图1-1，在机床齿轮箱故障诊断中，可以通过测量齿轮箱上的振动信号，进行频谱分析，确定最大频率分量，然后根据

7、机床转速和传动链，找出故障齿轮。  正弦波、方波、三角波是实际工程测试中常见的典型信号，这些信号时域、频域之间的关系很明确，并且都具有一定的特性，通过对这些典型信号的频谱进行分析，对掌握信号的特性，熟悉信号的分析方法大有益处，并且这些典型信号也可以作为实际工程信号分析时的参照资料。161-1机床齿轮箱故障诊断图2.频谱分析的方法及设备信号的频谱可分为幅值谱、相位谱、功率谱、对数谱等等。对信号作频谱分析的设备主要是频谱分析仪，它把信号按数学关系作为频率的函数显示出来，其工作方式有模拟式和数字式二种。模拟式频

8、谱分析仪以模拟滤波器为基础，从信号中选出各个频率成分的量值；数字式频谱分析仪以数字滤波器或快速傅立叶变换为基础，实现信号的时-频关系转换分析。傅立叶变换是信号频谱分析中常用的一个工具，它把一些复杂的信号分解为无穷多个相互之间具有一定关系的正弦信号之和，并通过对各个正弦信号的研究来了解复杂信号的频率成分和幅值。信号频谱分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。时域信号