实验一测试系统的组成-机械工程实验教学中心

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1、测试技术实验指导书实验一测试系统的组成一、实验目的1.通过振动测试实验系统，了解一般测试系统的基本组成及测试工作各环节的内容。2.学会用磁电速度传感器测量简谐振动速度、位移值。3.了解虚拟测试仪器的概念及特点。二、实验组成一般测试系统的基本组成如图1-1所示：传信信显观被测传感号号示察对象输器调处记者理理录激励装置反馈、控制图1-1在实际测试中，并非所有测试系统都具备图1-1中的所有环节，尤其是虚线连接的环节和传输环节。本实验系统为振动测试系统，即对被测对象的振动信号进行测量及分析处理。由激振部分、测振部分和虚拟式测试分析仪器三大部分组成：激振部分：对被测对象结构施加正弦激励，使其产

2、生振动。测振部分：对振动信号进行测量，包括振动位移、速度、加速度的测量。虚拟式测试分析仪器：对振动信号经A/D采集后进行波形显示、数据记录，时域及频域分析。实验装置组成如下图所示：三、简谐振动幅值的表示简谐振动信号基本参数包括：频率、幅值、和初始相位，幅值的测试主要有三个物理量：位移、速度和加速度。在振动测量中，有时不需要测量振动信号的时间历程曲线，而只需要测量振动信号的幅值。第1页共14页测试技术实验指导书根据简谐振动方程，设振动位移、速度、加速度分别为x、v、a，其幅值分别为X、V、A：x=Bsin(ωt−ϕ)dyv==ωBcos(ωt−ϕ)dt2dy2a==−ωBsin(ωt−

3、ϕ)2dt式中：B——位移振幅ω——振动角频率ϕ——初相位故有：X=BV=ωB=2πfB22A=ωB=2(πf)B振动信号的幅值可根据上式中位移、速度、加速度的关系，分别用位移传感器、速度传感器或加速度传感器来测量，也可利用测振仪中的微分、积分功能来测量。五、实验过程1、熟悉测试系统搭建各环节，搞清信息流向（实验仪及软件的具体操作请参阅桌面“测试实验仪器使用说明”）：1）硬件接线关系：实验仪面板图如上所示。激振信号源“功率输出”接电动式激振器，对被测对象施加交变正弦激振力，使系统产生振动；同时“信号源输出”接测振仪通道1的“电压输入”。速度传感器的输出端接测振仪通道2的“电压输入”，

4、以测量对象的振动值。虚拟分析仪通过USB接口接收到信号源（通道1）与测振仪输出（通道2）的两路信号并实时显示。2）开启“振动教学实验仪”电源开关，信号发生器设置：信号频率取40Hz左右，输出电流调节至100mA。双通道测振仪的测量设置：通道1选择速度档，通道2也选择速度档。（“设置选择及参数选择”旋钮：该旋钮是一个复用钮，既能旋转也可推压。当左右旋转时，上方的5个指示灯依次点亮。分别进入“1道”、“2道”、“显示”、“方式”、“扫频”等5个设置状态。使用推压功能时，则分别进入这5个设置状态的下一级子菜单。）3）运行桌面“INV1601振动教学系统”软件，在“分析模块选项”窗口，双击“

5、双通道”，进入主分析窗口，可观察1、2两输入通道波形显示均为正弦波（采样参数中两通道单位都取mV）。注意：虚拟分析仪的通道1、2与实验仪通道1、2相对应。第2页共14页测试技术实验指导书4）结合实验装置组成图搞清硬件接线及信息流向，熟悉相关仪器使用；对照组成框图了解本系统被测对象是谁？搭建怎样的测试框架？如何获取被测信号并进行测量？并画出系统组成框图。2、测量通道2信号振动速度值：在进行振动测量时，传感器通过换能器把加速度、速度、位移信号转换成电信号，经过放大器放大，再通过硬件AD模块将模拟量转换成数字信号，采集到的数字信号为电压变化量，通过软件在计算机上显示出来，这时读取的数值为电

6、压值，通过标定值进行换算，就可计算出振动量的大小。关系式为：实测物理量＝输出电压（mV）÷标定值K。其中标定值K在DASP软件参数设置表中定义为：K=K×KCHEK——传感器灵敏度；K——实验仪各档输出增益。CHE本测试装置使用的磁电式速度传感器灵敏度为280mV/cm/s，速度档线性输出增益为1，将通道2的测量单位设为速度单位，观察显示的速度信号波形，并用幅值计读出速度值V。3、测量通道2信号的振动位移值：请依据实验条件，规划测量方案，用分析仪的幅值计读出位移值X（激励条件不变）。六、思考题1、实验数据：测量条件频率f=Hz，输出电流I=mA实测值公式计算值速度值（cm/s）位移值

7、（μm）根据测量的速度、位移值，分别按公式计算位移、速度值，并填入上表。实测值与计算值有无差别？若有试分析原因？2、请列举测试、测控系统实例各一个，并以框图形式介绍其系统构成。第3页共14页测试技术实验指导书实验二信号分析实验一、实验目的1．掌握正弦信号频谱分析的特点。2．理解计算机信号采集过程、掌握采样定理。3．通过对声音信息采集分析理解频谱分析的应用。二、实验原理信号分析就是研究信号本身的特征。对信号进行分析处理，可用模拟信号处理系统和数字信号处理系统