测试技术实验指导书.doc

实验1 周期信号波形的合成和分解 1 实验目的 1. 学习使用Matlab，学会用Matlab提供的函数对信号进行频谱分析；2. 加深了解信号分析手段之一的傅立叶变换的基本思想和物理意义3. 观察和分析由多个频率、幅值和相位成一定关系的正弦波叠加的合成波形。. 观察和分析频率、幅值相同，相位角不同的正弦波叠加的合成波形5. 通过本实验熟悉信号的合成、分解原理，了解信号频谱的含义。 ???? 按富立叶分析的原理，任何周期信号都可以用一组三角函数的组合表示???? (n=1，2，3，…) 也就是说，我们可以用一组正弦波和余弦波来合成任意形状的周期信号。????对于典型的方波，其时域表达式为： ???? 根据傅立叶变换，其三角函数展开式为： ???? 由此可见，周期方波是由一系列频率成分成谐波关系，幅值成一定比例的正弦波叠加合成的。那么，我们在实验过程中就可以通过设计一组奇次谐波来完成波形的合成和分解过程，达到对课程教学相关内容加深了解的目的。 绘出7次谐波叠加合成的方波波形图7次谐波绘出合成波形7次谐波绘出合成波形实验报告要求1. 简述实验目的及原理2. 写出实验内容一的程序，绘出7次谐波叠加合成的方波波形图3. 写出实验内容二的程序，绘出4. 写出实验内容三的程序，绘出 实验2 用FFT对信号进行频谱分析 1 实验目的 1. 学习使用Matlab，学会用Matlab提供的函数对信号进行频谱分析； 2. 掌握采样定理； 3. 理解加窗对频谱分析的影响； 4. 理解量化误差对频谱分析的影响； 5. 掌握采样点数N、采样频率、数据长度对频谱分析的作用。 2 实验原理和实验设备 原理：《机械工程测试技术与信号分析》第2章，特别是2.4离散傅立叶变换的内容。 设备：PC机；软件：Matlab 3 实验内容 1. 画出x(t)=3sin(2f t)+ 7sin(10f t)+ 12sin(15f t)的幅值谱图(f=50Hz)。 2. 用Mablab设计一程序，能形象地验证离散傅里叶变换中的4个重要问题： （1）采样定理 a），其频谱不失真，其频谱失真； b）（工程中常用），可从频域中不失真恢复原时域信号； （2）加窗、截断 a）信号截断后，其频谱会产生泄漏，出现“假频”； b）信号截断后，降低了频率分辨率； c）采用适当的窗函数后，可以减少泄漏和提高频率分辨率。 （3）量化误差 a）对信号进行采样，Hz，采集N＝64点。用3、8位量化器量化信号每点的幅值，画出原始波形和量化后的信号波形，得出结论。 （4）栅栏效应 如何才能提高频率分辨率？采样点数N、采样频率起何作用？用例子说明。 4 实验报告 用A4，按标准的格式写出实验报告； 实验内容一的Matlab程序和幅值频谱图； 实验内容二的设计原理、Matlab程序和实验结果图形。 实验感想和提出改进意见。 实验3 箔式应变片性能—单臂、半桥、全桥 1 实验目的 观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 测试应变梁变形的应变输出。 比较各桥路间的输出关系。 2 实验原理 本实验说明箔式应变片及单臀直流电桥的原理和工作情况。 电阻应变式传感器是一种利用电阻材料的应变效应，将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩和重量等，在机械加工、计量和建筑测量等行业应用十分广泛。 电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臀四个电阻R１、R２、R３、R４R１／R１，ΔR２R２R３R３，ΔR４／R４。当使用一个应变片时，∑R＝ΔR／R∑R＝2ΔR／RR1=R2=R3=R4=R，∑R＝4ΔR／R。 应变式传感器实验模块、砝码、数显表（表控台上的电压表）、 电源、 直流稳压电源(士4V档， 档)、万用表。 4 实验步骤: 4.1 半桥单臂 1.检查应变传感器的安装 图3-1 应变式传感器安装示意图 根据图3-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的R1、R2、R3、R4Rw3顺时针到底（即此时放大器增益最大）。然后将差动放大器的正负输入端相连并与地短接，输出端与主控台上的电压表输入Vi相连。检查无误后从主控台上接入模块电源±15V以及地线。合上主控台电源开关，调节实验模块上的调零电位器Rw4，使电压表显示为0（电压表的切换开关打到2V档）。关闭主控箱电源。（注意:Rw4的位置一旦确定，就不能