机械工程测试技术实验指导书

《机械工程测试技术实验指导书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机械工程实验指导书机械工程测试技术指导教师：刘吉轩西安交通大学机械基础实验教学中心2010年5月目录实验一信号分析与测量装置特性仿真实验21、信号分析虚拟实验22、测试装置动态特性仿真实验6实验二机械工程测试虚拟仪器设计实验11实验三传感器性能标定实验171、金属箔式应变片――单臂电桥性能实验172、电涡流位移传感器性能实验193、传感器动态性能标定实验20附录：（有关仪器使用指南）27实验四动态测量信号调理实验281、压电式传感器测振动实验282、电涡流传感器测量振动实验293、光电转速传感器的转速测量实验304、交流全桥的振动测量实验31实验一信号分析与测量装

2、置特性仿真实验1、信号分析虚拟实验一、实验目的1．理解周期信号可以分解成简谐信号，反之简谐信号也可以合成周期性信号；2．加深理解几种典型周期信号频谱特点；3．通过对几种典型的非周期信号的频谱分析加深了解非周期信号的频谱特点。二、实验原理信号按其随时间变化的特点不同可分为确定性信号与非确定性信号。确定性信号又可分为周期信号和非周期信号。本实验是针对确定性周期信号和非周期信号进行的。1、周期性信号的描述及其频谱的特点任何周期信号如果满足狭义赫利条件，即：在一个周期内如果有间断点，其数目应为有限个；极大值和极小值的数目应为有限个；在一个周期内f(t)绝对可积，即：则f(

3、t)可以展开为傅立叶级数的形式，用下式表示：式中：是此函数在一个周期内的平均值,又叫直流分量。它是傅氏级数中余弦项的幅值。它是傅氏级数中正弦级数的幅值。是基波的圆频率。在数学上同样可以证明，周期性信号可以展开成一组正交复指数函数集形式，即：式中：为周期性信号的复数谱，其中m就为三角级数中的k.。以下都以k来说明。由于三角级数集和指数函数集存在以下关系：所以，两种形式的频谱存在如下关系。即：；由此可见，一复杂的周期性信号是由有限多个或无限多个简谐信号叠加而成，当然，反之复杂的周期性信号也就可以分解为若干个简谐信号。这一结论对工程测试极为重要，因为当一个复杂的周期信号

4、输入到线性测量装置时，它的输出信号就相当于其输入信号所包含的各次简谐波分量分别输入到此装置而引起的输出信号的叠加。周期性信号的频谱具有三个突出特点：⑴、周期性信号的频谱是离散的；⑵、每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，不存在非整倍数的频率分量；⑶、各频率分量的谱线高度与对应谐波的振幅成正比。本实验中信号的合成与分解时输入信号包含有正弦波、余弦波，以及周期性的方波、三角波、锯齿波和矩形波。2、非周期信号的描述及其频谱特点设有非周期信号f(t)，由它可构造出一个周期信号重复一次而形成。（周期T应选的足够大，使得f(t)形状的脉冲信号之间没有重叠现象），是周期信号，故可

5、以展开为指数函数的傅里叶级数，如果使周期T→∞，则周期信号就转变成非周期信号。即：式中T为周期，w0=2p/T代表相邻两根谱线之间的最小间隔或增量,故可以写成即非周期信号相邻两根谱线之间的距离将趋近于0，间断谱就变成了连续谱，而f(t)中频率是kw0的分量的振幅ck则趋近于零，但频谱形状不会改变。利用上面的理论对几种典型的非周期函数进行频谱分析，如闸门函数、冲击函数、正弦扫频函数等（请参阅教材）。非周期信号的频谱特点是连续的。非周期信号的频谱分析是通过傅里叶变换实现的，实际应用中一般采用快速傅里叶变换（FFT）实现。三、实验内容在计算机上使用信号分析虚拟实验教学软

6、件对几种典型的周期性信号进行分解与合成，并对非周期性信号进行频谱分析。1、周期信号分解分别对方波、三角波、锯齿波等几种典型的复杂周期性信号进行分解，在确定频率、幅值和初相位的情况下，观察和分析各自的频谱特点及其谐波构成特点，并验证理论的正确性。2、周期信号合成分别对两个以上的同频率或不同频率的正弦信号（幅值和初相位可以是相同或不同）进行合成，观察和分析合成后的波形及其频谱。根据周期性信号描述的理论知识，恰当地选取几个正弦信号（或余弦信号）试合成三角波和方波，观察和分析合成后的波形及其频谱变化情况。1、非周期性信号频率分析对闸门函数、冲击函数、正弦扫频函数、单边指数

7、函数等非周期性信号进行频谱分析，也可对自定义函数进行频谱分析。四、软件使用方法简介（实验步骤）《测试技术教学实验系统》软件是在Windows2000环境下，由LabView运行库支持运行。执行该软件后先进入主菜单，主菜单中有四个选择项，可以通过鼠标左键进行选择。当点击了信号分解或信号合成按钮并确定之后，就进入下一级菜单。在信号分解子菜单中有如下的一面板：面板左边第一项为输入波形设置开关，点击弹出波形设置面板，可选择波形的种类（正弦波、余弦波、方波、三角波、锯齿波等）、频率、幅值和初相角等。面板左边第二项为一显示窗口，用来显示输入波形分解后的基频。面板左边第二项为显

8、示分解后的