工程测试的技术实验-2010.ppt

工程测试技术实验 主 讲 人：黄弢、王峻峰 课程安排 独立设课 一、测试技术的基本概念 测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。 测试定义： 是具有 试验 性质的 测量。 工程测试实验主要内容是了解传感器，理解计算机A/D采样，熟悉常用信号处理方法，（包括时域、频域两方面） 测试信号数字化处理的基本步骤 二、A/D转换 单端输入以一个共同接地点为参考点。这种方式适用于输入信号为高电平（大于一伏），信号源与采集端之间的距离较短（小于15英尺），并且所有输入信号有一个公共接地端。 如果不能满足上述条件，则需要使用差分输入。差分输入方式下，每个输入可以有不同的接地参考点。并且，由于消除了共模噪声的误差，所以差分输入的精度较高。 分辨率是模/数转换所使用的数字位数。分辩率越高，输入信号的细分程度就越高，能够识别的信号变化量就越小。 下图表示的是一个正弦波信号，以及用三位模/数转换所获得的数字结果。三位模/数转换把输入范围细分为23或者就8份。二进制数从000到111分别代表每一份。 显然，此时数字信号不能很好地表示原始信号，因为分辩率不够高，许多变化在模/数转换过程中丢失了。然而，如果把分辩率增加为16位，模/数转换的细分数值就可以从8增加到216即65536，它就可以相当准确地表示原始信号。 增益表示输入信号被处理前放大或缩小的倍数。给信号设置一个增益值，你就可以实际减小信号的输入范围，使模数转换能尽量地细分输入信号。例如，当使用一个3位模数转换，输入信号范围为0到10伏， 上面的图显示了给信号设置增益值的效果。当增益=1时，模/数转换只能在5伏范围内细分成4份，而当增益=2时，就可以细分成8份，精度大大地提高了。但是必须注意，此时实际允许的输入信号范围为0到5伏。一但超过5伏，当乘以增益2以后，输入到模/数转换的数值就会大于允许值10伏。 A/D应用：数字信号发生器设计 三、信号的频域分析 Matlab正弦波频谱分析 LabVIEW的操作模板 例 程 1 简单数组应用 取DRVI数据 送DRVI数据 七、实验内容 考试内容 实验一~三不要求交实验报告，要求 用MatLab完成各种信号的产生、合成或分解 用MatLab进行各种信号频谱分析或相关分析 机械学院机制专业要求自学实验界面设计。其他学院及专业要求会使用MatLab命令完成。将代码和注释写在实验报告上。 其他实验要求交实验报告。每人一份，手写。 四、数字相关分析技术 变量相关的概念 统计学中用相关系数来描述变量x，y之间的相关性。是两随机变量之积的数学期望，称为相关性，表征了x、y之间的关联程度。 如果所研究的随机变量x, y是与时间有关的函数，即x(t)与y(t)，这时可以引入一个与时间τ有关的量ρxy(τ)，称为相关系数，并有： 式中假定x(t)、y(t)是不含直流分量(信号均值为零)的能量信号。分母部分是一个常量，分子部分是时移τ的函数，反映了二个信号在时移中的相关性，称为相关函数。因此相关函数定义为： 计算时，令x(t)、y(t)二个信号之间产生时差τ，再相乘和积分，就可以得到τ时刻二个信号的相关性。连续变化参数τ，就可以得到x(t)、y(t)的相关函数曲线。相关函数具有如下性质(1)??? 自相关函数是偶函数 (2)??? 当τ=0时，自相关函数具有最大值 (3)??? 周期信号的自相关函数仍然是同频率周期信号，但不具有原信号相位信息。 (4)??? 两周期信号的互相关函数仍然是同频率周期信号，但保留了原信号相位信息。 (5)??? 两个非同频率的周期信号互不相关。 (6)??? 随机信号的自相关函数将随|τ|值增大而很快趋于零。 相关函数描述了两个信号或一个信号自身波形不同时刻的相关性（或相似程度）， 数字相关分析技术 MATLAB算例： Fs=5120; N=1024; dt=1.0/5120.0; T=dt*N; x=linspace(0,T,N); y=sin(2*3.14*50*x); plot(x,y); s=xcorr(y) x1=linspace(0,2*T,2*N-1); plot(x1,s); 虚拟仪器是在计算机上显示传统仪器面板，它将硬件电路完成的信号调理和处理功能由计算 机程序完成，这种硬件功能软件化是虚拟仪器的一大特征。 五 虚拟仪器 1.定义 2.虚拟仪器的组成 PXI VXI GPIB DAQ IMAQ Motion 硬件板卡 软件 程序解决方案 软件驱动模块 LabView（图形化编程） 虚拟VI组成 使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。 VI包括三个部分：程序前面板、程序框图（后面板