【正文】 O r i g i n a l t i m e d o m a i n s i g n a l0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50000 . 20 . 40 . 60 . 8M a g n i t u d e s p e c t r u mFr e q u e n c y ( H z ) Example 2: t=0:.001:.255。如： n=[3 2 1 0 1 2 3 4 5]。 xlabel(39。 %頻率間隔 f=1000/256 subplot(212),plot(f(1:128), Mx(1:128))。)。 %從 0開始，間隔 x=sin(2*pi*25*t)。列向量和行向量表示單通道信號，矩陣表示多通道信號，矩陣中的每一列表示一個通道。 4 實驗內(nèi)容 二 …… 用正弦激振法求 簡支梁 的固有頻率 實驗步驟 1) 將正弦信號發(fā)生器調(diào)至某頻率對簡支梁激振； 2) 將加速度器的信號送入電荷放大器，通過數(shù)據(jù)采集卡中的 AD 轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)采集到計算機(jī)，用虛擬儀器對采集到的振動信號進(jìn)行幅值譜分析，記錄最高幅值。若能進(jìn)入采集畫面，但不能進(jìn)行證常采集 (BUSY不能變成 OK)，則檢查實驗儀與計算機(jī)的通訊線是否連接正?；蚩磳嶒瀮x是否開機(jī)。 采集故障分析 : 1178。 清除 鍵可以清除不需要的坐標(biāo)曲線，建議進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前按此鍵，以保證所采集到的數(shù)據(jù)為正確值。連續(xù)采集每幀坐標(biāo)上采集點 數(shù)為 100點。 22 圖（ 12） 設(shè)置界面 ③ 點擊 開始 按鈕進(jìn)入數(shù)據(jù)采集圖（ 13），數(shù)據(jù)采集分單次采和連續(xù)采兩種模式，單次采每次最多采 30個點在坐標(biāo)上顯示，坐標(biāo)右邊排列為采集數(shù)值。 4178。 dl四個文件拷入 Windows/95或以上操作系統(tǒng)的 System目錄下 (注意 *178。 實驗軟件共兩張盤，實驗之前將 1號盤文件 (系統(tǒng)文件 )MSm32178。 21 3178。十二位 A/D轉(zhuǎn)換，精度為 1/2048，量程分 2OOMv、 lV、 lOV三檔，可以根據(jù)實驗采集電壓范圍選擇量程，以獲得較高精度。 6 思考題 1．說出壓電加速度計的結(jié)構(gòu)。按圖 (20)接線，低頻振蕩器輸出接 激振 Ⅱ 端，開啟電源，調(diào)節(jié)振動頻率與振幅，用示波器觀察低通濾波器輸出波形 。 3 實驗所需部件 壓電式傳感器、電荷放大器 (電壓放大器 )、低頻振蕩器、激振器、電壓 /頻率表、示波器?？梢缘贸鼋Y(jié)論，磁電式傳感器是一種磁 —— 電、電 —— 磁轉(zhuǎn)換的雙向式傳感器。通過觀察，可以得出結(jié)論 :磁電式傳感器對速度敏感，電渦流式傳感器則對位置敏感，速度的變化對它影響不大。開啟電源，調(diào)節(jié)振蕩頻率和幅度，觀察輸出波形。儀器中的磁電式傳感器由動鐵與感應(yīng)線圈組成，永久磁鋼做成的動 鐵產(chǎn)生恒定的直流磁場，當(dāng)動鐵與線圈有相對運(yùn)動時，線圈與磁場中的磁通交鏈產(chǎn)生感應(yīng)電勢， e與磁通變化率成正比，是一種動態(tài)傳感器。 18 2．電渦流傳感器經(jīng)常用在那些場合？ 3．請具體說出電渦流傳感器在測厚、無損探傷、測轉(zhuǎn)速方面的工作原理。 5 注意事項 : 1． 當(dāng)渦流變換器接入電渦流線圈處于工作狀態(tài)時，接入示波器會影響線圈的阻抗，使變換器的輸出電壓減小。 3178。按圖 (9)接線，將平面線圈安裝在最佳工作點，直流穩(wěn)壓電源置土 lOV檔，差動放大器在這里僅作為一個電平移動電路，增益置最小處 (1倍 )。渦流變換器中的振蕩電路 停振。開啟儀器電源，用測微頭將電渦流線圈與渦流片分開一定距離，此時輸出端有一電壓值輸出。安裝好電渦流線圈和金屬渦流片，注意兩者必須保持平行。當(dāng)平面線圈、被測體 (渦流片 )、激勵源己確定，并保持環(huán)境溫度不變，阻抗 Z只與 X距離有關(guān)。由此可以得出結(jié)論，光電開關(guān)受外界影響較小，工作可靠性較高。 4178。安裝好光電傳感器位置，勿與轉(zhuǎn)盤盤面相擦。 3 實驗所需部件 光電傳感器、光電變換器、測速電機(jī)及轉(zhuǎn)盤、電壓 /頻率表 2KHz檔、示波器。 2. 將低頻振蕩器輸出接到“激振 Ⅰ ”上，給振動臺加一交變力，使振動臺能上下振動 ，用示波器觀察系統(tǒng)輸出波形是否對稱，如不對稱則需對電橋、移相器作些調(diào)整。 音頻振蕩器A差放 相敏OOLLWR 3R 2DW低通V電壓表LV12移相器 圖（ 6） 2. 旋動測微頭使銜鐵在線圈中位置居中，此時 Lo′ =LO″ ,系統(tǒng)輸出為零。次級二個線圈必須成差動狀態(tài)連接，當(dāng)銜鐵移動時將使一個線圈電感增加，而另一個線圈的電感減小。 2. 銜鐵位置可松開支 架上小螺絲稍做上、調(diào)節(jié)。 3 實驗步驟 1．按圖（ 3）接好線調(diào)節(jié)好系統(tǒng)各部分。 4． 旋動測微頭，帶動銜鐵向上 5mm，向下 5mm 位移，每旋一周（ ）記錄一電壓值并填入表格。 3 實驗步驟 1． 按圖（ 5）接線，差動放大器增益適度，音頻振蕩器 LV 端輸出 5KHZ， Vpp 值２ V。再求平均值，以后實驗中凡需過零的實驗均可采用此種方法。 3．穩(wěn)壓電源不要對地短路。 半橋 雙臂和全橋 １．在完成半橋單臂的基礎(chǔ)上， 不變動差動放大器增益和調(diào)零電位器，依次將圖 (4)中電橋固定電阻 R R R3換成箔式應(yīng)變片，分別接成半橋和全橋測試系統(tǒng)。 圖（ 4） 3．確認(rèn)接線無誤后開啟儀器電源，并預(yù)熱數(shù)分鐘。 2．按圖 (4)將實驗部件用實驗線連接成測試橋路。調(diào)零后電位器位置不要變化。 3 實驗所需部件 直流穩(wěn)壓電源 (士 4V檔，、電橋、差動放大器、箔式應(yīng)變片、測微頭、電壓表。通過測量電路，轉(zhuǎn)換成電信號輸出顯示。 ３． 比較各橋路間的輸出關(guān)系。) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500051015S p e c t r u m 3. 實驗內(nèi)容二的設(shè)計原理、 Matlab程序和實驗結(jié)果圖形。 Pyy=abs(Y)/195。 （ 4）柵欄效應(yīng) 如何才能提高頻率分辨率？采樣點數(shù) N、采樣頻率 sf 起何作用？用例子說明。 設(shè)備： PC機(jī)；軟件： Matlab 3 實驗內(nèi)容 1. 畫出 x(t)=3sin(2? f t)+ 7sin(10? f t)+ 12sin(15? f t)的幅值譜圖 (f=50Hz)。Spectrum39。 f=1000*(0:255)/512。 t=0::。Timedomain signal39。 Y=fft(y)。) subplot(212),plot(f,Pyy(1:256)),title(39。 Pyy=abs(Y)/195。 那么，我們在實驗過程中就可以通過設(shè)計一組奇次諧波來完成波形的合成和分解過程，達(dá)到對課程教學(xué)相關(guān)內(nèi)容加深了解的目的。 1 《測試技術(shù)與信號分析》 實驗指導(dǎo)書 適用專業(yè) : 機(jī)械類、自動化 課程代碼 : 840027 8400301 學(xué) 時 : 6－ 10 編寫單位 :機(jī)械工程與自動化學(xué)院 編 寫 人 : 黃惟公 余愚 劉克服 審 核 人 : 審 批 人 : 2 實驗 1 周期信號波形的合成和分解 1 實驗?zāi)康? 1. 學(xué)習(xí)使用 Matlab，學(xué)會 用 Matlab提供的函數(shù)對信號進(jìn)行頻譜分析； 2. 加深了解信號分析手段之一的傅立葉變換的基本思想和物理意義 ； 3. 觀察和分析由多個頻率、幅值和相位成一定關(guān)系的正弦波疊加的合成波形 ； 。 對于典型的方波，其時域表達(dá)式為： 根據(jù)傅立葉變換，其三角函數(shù)展開式為：0 0 0014 1 1( ) [ sin ( 2 ) sin ( 6 ) sin ( 1 0 ) ]3541 sin ( 2 )nAx t f t f t f tA n f tn? ? ??????? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? 由此可見，周期方波是由一系列頻率成分成諧波關(guān)系，幅值成一定比例的正弦波疊加合成的。 Y=fft(y)。Timedomain signal39。 y=3*sin(2*pi*50*t)+3*sin(3*2*pi*50*t)/3+sin(5*2*pi*50*t)/5+sin(7*2*pi*50*t)/7。 subplot(211),plot(t(1:60),y(1:60)),title(39。) 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 61 0 . 500 . 51T i m e d o m a i n s i g n a l0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50000 . 511 . 5S p e c t r u m 4 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 642024T i m e d o m a i n s i g n a l0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50001234S p e c t r u m 3． 用 Matlab編程，改變上述 7次諧波 中其中 一項諧波的相位 繪出合成 波形 及幅值譜。 Pyy=abs(Y)/195。) subplot(212),plot(f,Pyy(1:256)),title(39。 2 實驗原理和實驗設(shè)備 原理：《機(jī)械工程測試技術(shù)與信號分析》第 2章，特別是 。用 8 位量化器量化信號每點的幅值，畫出原始波形和量化后的信號波形，得出結(jié)論。 Y=fft(y)。Spectrum39。 ２． 測試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。當(dāng)用應(yīng)變片測試時，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測試體表面，當(dāng)測件受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。 由此可知，單臂，半橋，全橋電路的靈敏度依次增大。輸出端接數(shù)字電壓表 ，用 調(diào)零 電位器調(diào)整差動放大器輸出電壓為零，然后拔掉實驗線。調(diào)零后關(guān)閉儀器電源。 測微頭裝于懸臂梁前端的永久磁鋼上，并調(diào)節(jié)使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài)。 位移 mm 9 電壓 V 根據(jù)表中所測數(shù)據(jù)計算靈敏度 S， S=Δ X/Δ V，并在坐標(biāo)圖上做出 V—— X 關(guān)系曲線。 2．接插線插入插孔時輕輕地做一小角度的轉(zhuǎn)動，以保證接觸良好，拔出時也輕輕地轉(zhuǎn)動一下拔出，切 忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。 6．由于進(jìn)行位移測量時測微頭要從零到正的最大值，又回復(fù)到零，再到負(fù)的最大值，因此容易造成零點偏移，因此計算靈敏度時可將正 Δ X的靈敏度與負(fù)的 Δ X的靈敏度分開計算。 2 實驗所需部件 差動變壓器、音頻振蕩器、電橋、差動放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、示波器、測微頭。如不對稱則須反復(fù)調(diào)節(jié)銜鐵位置和電橋、移相器、做到正負(fù)輸出對 11 稱。 2 實驗所需部件 差動變壓器、音頻振蕩器、電橋、差動放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、示波器。 4 注意事項 1. 儀器中兩副懸臂梁的固有頻率因尺寸不同而不同。銜鐵和線圈的相對位置變化引起螺管線圈電感值的變化。差動變壓器的兩個線圈和電橋上的兩個固定電阻 R 組成電橋的四臂，電橋的作用是將電感變化轉(zhuǎn)換成電橋電壓輸出。 振幅測量 1. 緊接上面步驟，移開測微頭，微調(diào)銜鐵在支架上的位置，調(diào)節(jié)電橋電路，使系統(tǒng)輸出為零。 2 實驗原理 光電開關(guān)由紅外發(fā)射、接收及整形電路組成，為遮斷式工作方式。 2178。用示波器觀察光電轉(zhuǎn)換器 VF端， 并讀出波形頻率，與頻率表所示頻率比較。 6178。 通過實驗掌握用電渦流傳 感器測量振幅的原理和方法 2 實驗原理 電渦流式傳感器由平面線圈和金屬渦流片組成，當(dāng)線圈中通以高頻交變電流后，與其平行的金屬片上產(chǎn)生電渦流，電渦流的大小影響線圈的阻抗 Z，而渦流的大小與 金屬渦流片的電阻率、導(dǎo)磁率、厚度、溫度以及與線圈的距離 X有關(guān)。 W D變換器10 V差放示波器電渦流傳感器 圖（ 9） 4 實驗步驟 : 靜態(tài) 標(biāo)定： 1178。 2178。用測微頭帶動振動平臺使平面線圈完全貼緊金屬渦流片，此時渦流變換器輸出電壓為零。 振幅測量 1178。接通激振器 I，調(diào)節(jié)低頻振蕩器頻率，使其在 15～ 30Hz范圍內(nèi)變化，用示波器觀察渦流變換器輸出波形，記下 Vpp值 ，同時利