《虚拟实验系统实验指导书.docVIP

传感器与测试技术 实验指导书 （虚拟实验系统用） 河北科技大学机械电子工程学院 2005．6 前 言 随着传感技术、信息处理技术及计算机应用技术的发展，促使测试技术在知识内容、实验仪器、实验方法等方面都发生了意义深远的变革与更新，并已充分体现在面向廿一世纪教学大纲与教材中，显然原有的实验设备环境已远不能满足其要求，为此我学科组应用虚拟仪器(VI)技术，研发了VI实验平台，推出了26项教学实验，大大丰富了实验内容，包括基础理论篇与工程应用篇，前者主要是配合课堂教学对理论知识的演示与验证；后者是直接针对工程应用技术的综合性、设计性实验，即以学生为主体，按实验目的自行选择测量装置，搭建测试系统，确定试验方法步骤等。 为了配合机械类专业“传感器与测试技术”多学科、多层次实验教学要求，我学科组重新编制了“传感器与测试技术实验指导书”。对于不同学科，不同层次的教学任务，可按大纲要求自行选择部分实验内容。为了方便学生自学与复习，本书按教材章节顺序编写实验内容。 因时间仓促，水平所限，难免有错误与不妥之处，恳请读者批评指正，并愿广泛征求反馈意见，进一步修改完善，推出正式版本。谢谢！ 编者 2005．6 第一篇 基础理论教学实验 第一章 信号及其描述 典型信号的合成与分解实验 典型信号的频谱分析实验 典型信号幅值分布特性分析 典型信号的强度分析 第二章 测试装置的基本特性 传感器静态标定实验 一阶系统频率响应实验 二阶系统频率响应实验 一二阶系统无失真测试条件实验 第三章 常用传感器 电阻应变式测力、拉、压、弯、扭传感器原理及应用实验 涡流传感器原理及应用实验 压电式传感器原理及前置放大器 第四章 信号调理、处理和记录 电桥在应变测试中的应用 调制与解调原理实验 动态电阻应变仪工作原理实验 RC调谐式滤波器的基本特性实验 倍频程滤波器及其在噪声测试中应用 第五章 信号处理初步 频率混叠、抗混频滤波与采样定理 窗函数与FFT谱的能量泄漏 FFT谱的栅栏效应与信号的整周期截取 信号的相关分析 信号的FFT功率谱分析 第二篇 工程测试应用实验 振动信号测试实验 仪器选择及系统设计 时域参量测试 振动信号的频谱分析 机械结构振动参数测试实验 测试系统设计 了解SDASⅡ数据采集系统 测试数据的分析处理 回转轴径向运动误差测试实验 测量原理 测试系统设计 数据采集与处理 噪声测试实验 测量原理 测试系统设计 数据采集与处理 动应力综合测试实验 综合应力发生装置 贴片与接桥 模拟测试系统设计 数字测试系统设计 综合型、设计型实验要求与格式（例如） 一、实验名称：机械结构振动参数测试实验 二、实验目的： 了解计算机辅助测试——SDAS2数据采集与分析系统，及其在振动测试中的应用； 掌握快速正弦扫频激振测试及实验数据处理； 了解冲击激振测试及实验数据处理。 三、可供选择的实验仪器： 被测机械结构——悬臂梁 激振器，功放 加速度计，电荷放大器 SDAS2数据采集与分析系统 四、拟定实验方案： 合理选择实验一起，搭建测试系统； 简述实验原理； 写出实验步骤； （**必须经指导教师答疑通过以上实验方案，方可进行实验） 完成实验过程，记录实验数据。 五、完成实验报告： 写出实验方案； 对实验数据进分析处理，比较被测试件的实验测试参数与理论计算参数，并加以分析； 谈谈该实验的心得体会及建议。 第一篇 基础理论教学实验 第一章 信号及其描述 （1）典型信号的分解与合成实验 1、试验目的： 掌握信号分解与合成的原理； 熟悉典型信号，如方波、三角波、锯齿波等的分解与合成过程。 2、实验仪器与系统框图： 计算机，测试实验软件DTEST1.0； 3、实验原理： 信号的频域描述，反映的是信号的频率结构和各频率成分的幅值、相位关系。 如下傅立叶级数可以看出，周期信号可看作无穷多个谐波分量的合成。而当周期信号已知时，可确定各谐波分量的系数，将其分解。 对于典型的周期信号，如方波、三角波等，根据其傅立叶级数可确定分解与合成的过程，具体形式见参考[1]。 4、实验内容与步骤： 打开“测试实验软件DTEST1.0”，进入实验一； 在典型信号中选择方波，单击分解，观察分解后各谐波分量的波形； 单击合成，观察各谐波分量合成后的信号波形； 改变合成谐波分量的数目为1，重新合成，观察合成波形的变化，并与原信号波形比较； 逐步增加合成谐波分量的数目，重新合成，观察合成波形的变化，并与原信号波形比较； 同样，在典型信号中选择其它信号，重