机械工程测试技术基础实验.doc

机械工程测试技术基础 实验指导书 机械工程实践教学中心 机电控制技术实验室 2004 目录 页数 实验一：信号频谱分析实验 ……………………………………………………… 2 实验二：系统频率响应特性实验 ………………………………………………… 3 实验：……………………………………………… 4 实验四：……………………………………… . ……………… 5 本实验指导书由张海根老师编写 实验一 信号频谱分析实验 一、实验目的 1）了解常用信号的频谱构成； 2）明确信号的时域特征与频域特征的相互关系。 3）熟悉数字频谱分析(FFT)方法。 二、实验原理 1）周期信号是由一个或几个，乃至无穷多个不同频率的谐波叠加而成的。 2）信号在时域变化快，反映到频域高频分量丰富。 3）数字频谱分析中，信号在时域上的截断会在频域上出现泄漏。 三、实验仪器 信号发生器，数字存储示波器。 四、实验内容 用示波器探头将信号发生器的输出连接到示波器的通道1（CH1），并将探头开关设定为X10。按下[CH1]功能键显示通道1的操作菜单，用1号菜单操作键选择“直流”耦合。用3号菜单操作键选择探头衰减系数为“10X”。按下[AUTO]按钮，即可显示信号波形。 按下[MATH]数学运算功能键，显示[MATH]菜单，用1号菜单操作键选择“FFT”操作，用2号菜单操作键选择信源“CH1”，即可显示输入信号的频谱图。 按下[CURSOR]光标测量功能键，显示[CURSOR]菜单，用1号菜单操作键选择“手动”模式，用2号菜单操作键选择“时间”类型，用3号菜单操作键选择信源“FFT”，用水平和垂直[POSITION]旋钮分别移动两条垂直光标到待测的图形位置即可测量两个频率值及其差值。若用2号菜单操作键选择“电压”类型，即可用水平和垂直[POSITION]旋钮分别移动两条水平光标到待测的图形位置测量两个幅值及其差值。 1）产生一确定幅值（峰峰值1-2V），确定频率（1Hz-1kHz）的正弦波，观察其频谱构成。用上述方法测量各分量的频率与幅值。 2）产生一确定幅值（峰峰值1-2V），确定周期（1ms-1s），确定占空比（30%-70%）的矩形波，观察其频谱构成。用上述方法测量各分量的频率与幅值。 3）产生一确定幅值（峰峰值1-2V），确定周期（1ms-1s）的三角波，观察其频谱构成。用上述方法测量各分量的频率与幅值。 五、实验报告 1）分别记录上述几种波形以及相应的频谱图。 2）分别讨论信号的周期、占空比对频谱的影响。 3）讨论信号在时域变化的快慢与信号的频谱分布范围宽窄的关系。 实验二 系统频率响应特性实验 一、实验目的 1）了解一阶低通滤波器的频率响应特性，讨论元件参数对系统性能的影响。 2）通过对滤波器频率响应特性的测试，掌握对系统频率响应特性的测试方法。 二、实验原理 实验原理如图1所示，信号发生器输出幅值恒定、频率可调的正弦波作为滤波器的输入信号ui ，用数字存储示波器测量输出电压uo的幅值及uo与ui的相位差Ф 。 RC一阶低通滤波器的幅频特性和相频特性分别为 式中 三、实验设备 信号发生器，数字存储示波器，滤波器电路板。 四、实验内容 按照图1连接实验电路，选择R=10kΩ，C=0.033μF。 由信号发生器输出幅值恒定为1V的正弦信号，改变信号频率f，使其分别为：60，120，240，360，480，600，1000，2000（Hz）。 分别记录各个频率时的滤波器输出uo的幅值以及uo与ui的相位差Ф ： 按下[MEASURE]自动测量功能键，显示[MEASURE]操作菜单，用菜单操作键选择“CH2”、“电压测量1/3”、“峰峰值”，即可测量幅值。若选择“时间测量3/3”、“延迟1→2↑”，即可测量两波形的时间延迟数值。 五、实验报告 根据实验数据绘制RC一阶低通滤波器的幅频特性A（f）相频特性Ф（f）。 在实验曲线上确定截止频率fc 并与理论计算值比较。 实验三 电阻应变式力传感器实验 一、实验目的 1）了解应变片的使用和力传感器的制作方法。 2）熟悉电桥工作原理。 3）掌握传感器的静态标定和实际应用方法。 二、实验原理 实验原理如图2所示。 应变片R1—R4分别粘贴在测力环的内外两侧，当测力环受力产生机械变形时，应变片电阻值发生变化，粘在内侧的R1、R3阻值增大ΔR，粘在外侧的R2、R4阻值减小ΔR。当选择R1=R2=R3=R4=R0（120Ω）时