【正文】 記錄讀數(shù)。 8） 進(jìn)行加載，指針偏移零位，旋轉(zhuǎn)“微調(diào)”旋鈕使指針指回零位，記下此時(shí)“微調(diào)”旋鈕讀數(shù)。在“予”、“靜”反復(fù)調(diào)整幾次后，此時(shí)電橋已予調(diào)平衡。 6） 將選擇開(kāi)關(guān)旋到“予”上，調(diào)節(jié)“電阻平衡”，“電容平衡”兩電位器，使指示電表的指針指與零位。 4） 檢查微調(diào)，中調(diào)，粗調(diào)三個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕，是否都指在零位。 2） 調(diào)整靈敏系數(shù)盤(pán) K，使之與應(yīng)變片的靈敏系數(shù) K 相符。 5） 焊接導(dǎo)線，并用膠帶紙固定，在常溫下，放置 24 小時(shí)后，方可使用。（一片粘在受力的位置，一片粘在不受力的位置。 2） 砂紙打磨等強(qiáng)度梁，去除污物，用酒精清洗。 電阻應(yīng)變式測(cè)力傳感器的靜態(tài)標(biāo)定，就是在靜態(tài)下，通過(guò)加載 裝置對(duì)傳感器施加載荷，同時(shí)由應(yīng)變儀讀取輸出，而獲取傳感器的靜態(tài)特性參數(shù)如靈敏度，非線性度，回程誤差等。 實(shí)驗(yàn)儀器與系統(tǒng)框圖： 1） YJD1 型電阻應(yīng)變儀； 2）電阻應(yīng)變式傳感器； 3）計(jì)算機(jī)，測(cè)試實(shí)驗(yàn)軟件 ； 4）系統(tǒng)框圖： 實(shí)驗(yàn)原理： 新設(shè)計(jì)制造的傳感器，需要對(duì)其參數(shù)和性能進(jìn)行標(biāo)定，以便檢查是否符合設(shè)計(jì)要求。 2）學(xué)習(xí)測(cè)量裝置靜態(tài)特性的標(biāo)定方法。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟： 1） 打開(kāi)“測(cè)試實(shí)驗(yàn)軟件 ”，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)四； 2） 在典型周期信號(hào)中選擇方波，單擊 強(qiáng)度分析 ，計(jì)算其各統(tǒng)計(jì)參數(shù)； 3） 同樣，可觀察其他周期信號(hào)的各統(tǒng)計(jì)參數(shù) ； 4） 在典型非周期信號(hào)中選擇窗函數(shù)，單擊 強(qiáng)度分析 ，計(jì)算其各統(tǒng)計(jì)參數(shù)； 5） 同樣，可觀察其他非周期信號(hào)的各統(tǒng)計(jì)參數(shù)； 6） 在典型隨機(jī)信號(hào)中選擇正態(tài)分布的隨機(jī)信號(hào)，單擊 強(qiáng)度分析 ，計(jì)算其各統(tǒng)計(jì)參數(shù)； 7） 同樣，可觀察其他隨機(jī)信號(hào)的各統(tǒng)計(jì)參數(shù)。 實(shí)驗(yàn)儀器與系統(tǒng)框圖： 計(jì)算機(jī)，測(cè)試實(shí)驗(yàn)軟件 ； 實(shí)驗(yàn)原理： 1) 主要統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)包括均值、均方值、方差，三者之間的關(guān)系：222 xxx ??? ?? 。 8 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟： 1） 打開(kāi)“測(cè)試實(shí)驗(yàn)軟件 ”，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)三； 2） 在典型周期信號(hào)中選擇方波，單擊 幅值特性分析 ，觀察其概率分布函數(shù)、概率密度函數(shù)； 3） 同樣，可觀察其他周期信號(hào)的概率分布函數(shù)、概率密度函數(shù)； 4） 在典型非周期信號(hào)中選擇窗函數(shù)，單擊 幅值特性分析 ，觀察其概率分布函數(shù)、概率密度函數(shù)； 5） 同樣，可觀察其他非周期信號(hào)的概率分布函數(shù)、概率密度函數(shù)； 6） 在典型隨機(jī)信號(hào)中選擇正態(tài)分布的隨機(jī)信號(hào)，單擊 幅值特性分析 ，觀察其概率分布函數(shù)、概率密度函數(shù)； 7） 同樣 ，可觀察其他隨機(jī)信號(hào)的概率分布函數(shù)、概率密度函數(shù)。 實(shí)驗(yàn)儀器與系統(tǒng)框圖： 計(jì)算機(jī)，測(cè)試實(shí)驗(yàn)軟件 ； 實(shí)驗(yàn)原理： 1） 概率密度函數(shù)提供了信號(hào)幅值分布的信息，不同的信號(hào)有不同的概率密度函數(shù)圖形，因此可以用來(lái)識(shí)別信號(hào)的 性質(zhì)。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟： 1） 打開(kāi)“測(cè)試實(shí)驗(yàn)軟件 ”，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)二； 2） 在典型周期信號(hào)中選擇方波，單擊 頻譜分析 ，觀察其幅、相頻譜； 3） 同樣，可觀察其他周期信號(hào)的幅、相頻譜，注意周期信號(hào)的頻譜特 7 點(diǎn)； 4） 在典型非周期信號(hào)中選擇窗 函數(shù)，單擊 頻譜分析 ，觀察其幅、相頻譜； 5） 同樣，可觀察其他非周期信號(hào)的幅、相頻譜，注意非周期信號(hào)的頻譜特點(diǎn)； 6） 在典型隨機(jī)信號(hào)中選擇正態(tài)分布的隨機(jī)信號(hào)，單擊 頻譜分析 ，觀察其幅、相頻譜； 7） 同樣，可觀察其他隨機(jī)信號(hào)的幅、相頻譜，注意隨機(jī)信號(hào)的頻譜特點(diǎn)。 2） 周期信號(hào)，采用傅立葉級(jí)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)頻譜分析； 3） 非周期信號(hào)，采用傅立葉變換來(lái)實(shí)現(xiàn)頻譜分析； 4） 隨機(jī)信號(hào)，理論上應(yīng)該采用功率譜來(lái)表示其頻域描述，但針對(duì)每一個(gè)記錄樣本，均可計(jì)算其幅值譜。在頻域中每個(gè)信號(hào)都必須同時(shí)用幅頻譜、相頻譜來(lái)描述，統(tǒng)稱(chēng)為頻譜。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（包括思考題）： 典型信號(hào)的波 形 分解后各諧波分量的波形 合成信號(hào)的波形 分解 合成 6 1) 任選某一種典型信號(hào)，推導(dǎo)其傅立葉級(jí)數(shù)； 2) 畫(huà)出其原始信號(hào)波形； 3) 畫(huà)出其分解后各諧波分量的波形； 4) 分別畫(huà)出諧波分量的數(shù)目為 1， 2， 3 的合成波形，并與原信號(hào)波形進(jìn)行比較，說(shuō)明二者的區(qū)別所在，及討論為什么？ （ 2）典型信號(hào)的 頻譜分析實(shí)驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康模? 1) 掌握信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的原理； 2) 熟悉典型周期信號(hào)，如方波、三角波、鋸齒波等的幅、相頻譜； 3) 熟悉典型非周期信號(hào)，如窗函數(shù)、單位脈沖函數(shù)、周期單位脈沖序列等的幅、相頻譜； 4) 熟悉典型隨機(jī)信號(hào)，如正態(tài)分布的隨機(jī)信號(hào)等的幅、相頻譜。 3） 對(duì)于典型的周期信號(hào)，如方波、三角波等，根據(jù)其傅立葉級(jí)數(shù)可確定分解與合成的過(guò)程，具體形式見(jiàn)參考 [1]。 2） 如下傅立葉級(jí)數(shù)可以看出，周期信號(hào)可看作無(wú)窮多個(gè)諧波分量的合成。 5 第一篇 基礎(chǔ)理論教學(xué)實(shí)驗(yàn) 第一章 信號(hào)及其描述 （ 1）典型信號(hào)的分解與合成實(shí)驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康模? 1) 掌握信號(hào)分解與合成的原理； 2) 熟悉典型信號(hào)，如方波、三角波、鋸齒波等的分解與合成過(guò)程 。 三、可供選擇的實(shí)驗(yàn)儀器： 被測(cè)機(jī)械結(jié)構(gòu) —— 懸臂梁 激振器，功放 加速度計(jì)，電荷放大器 SDAS2 數(shù)據(jù)采集與分析 系統(tǒng) 四、擬定實(shí)驗(yàn)方案： 1． 合理選擇實(shí)驗(yàn)一起，搭建測(cè)試系統(tǒng)； 2． 簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)原理； 3． 寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟； （ **必須經(jīng)指導(dǎo)教師答疑通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)方案，方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)） 4． 完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 因時(shí)間倉(cāng)促，水平所限，難免有錯(cuò)誤與不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正，并愿廣泛征求反饋意見(jiàn)，進(jìn)一步修改完善，推出正式版本。對(duì)于不同學(xué)科，不同層次的教學(xué)任務(wù)，可按大綱要求自行選擇部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 傳感器與 測(cè)試技術(shù) 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) （虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用） 1 前 言 隨著傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，促使測(cè)試技術(shù)在知識(shí)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法等方面都發(fā)生了意義深遠(yuǎn)的變革與更新，并已充分體現(xiàn)在面向廿一世紀(jì)教學(xué)大綱與教材中，顯然原有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備環(huán)境已遠(yuǎn)不能滿足其要求，為此我學(xué)科組應(yīng)用虛擬儀器 (VI)技術(shù)，研發(fā)了 VI 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，推出了 26 項(xiàng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，大大豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括基礎(chǔ)理論篇與工程應(yīng)用篇，前者主要是配合課堂教學(xué)對(duì)理論知識(shí)的演示與驗(yàn)證；后者是直接針對(duì)工程應(yīng)用 技術(shù)的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，即以學(xué)生為主體，按實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖孕羞x擇測(cè)量裝置，搭建測(cè)試系統(tǒng)，確定試驗(yàn)方法步驟等。 為了配合 機(jī) 械類(lèi) 專(zhuān)業(yè) “ 傳感器與 測(cè)試技術(shù)”多學(xué)科、多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，我學(xué)科組重新編制了“ 傳感器與 測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)”。為了方便學(xué)生自學(xué)與復(fù)習(xí)，本書(shū)按教材章節(jié)順序編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。謝謝！ 2 第一篇 基礎(chǔ)理論教學(xué)實(shí)驗(yàn) 第一章 信號(hào)及其描述 典型信號(hào)的合成與分解實(shí)驗(yàn) 典型信號(hào)的頻譜分析實(shí)驗(yàn) 典型信號(hào)幅值分布特性分析 典型信號(hào)的強(qiáng)度分析 第二章 測(cè)試裝置的基本特性 傳感器靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn) 一階系統(tǒng)頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn) 二階系統(tǒng)頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn) 一二階系統(tǒng)無(wú)失真測(cè)試條件實(shí)驗(yàn) 第三章 常用傳感器 電阻應(yīng)變式測(cè)力、拉、壓、彎、扭傳感器原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 渦流傳感器原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 1 壓電式傳感器原理及前置放大器 第四章 信號(hào)調(diào)理、處理和記錄 1 電橋在應(yīng)變測(cè)試中的應(yīng)用 1 調(diào)制與解調(diào)原理實(shí)驗(yàn) 1 動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀工作原理實(shí)驗(yàn) 1 RC 調(diào)諧式濾波器的基本特性實(shí)驗(yàn) 1 倍頻程濾波器及其在噪聲測(cè)試中應(yīng)用 第五章 信號(hào)處理初步 1 頻率混疊、抗混頻濾波與采樣定理 1 窗函數(shù)與 FFT 譜的能量泄漏 1 FFT 譜的柵欄效應(yīng)與信號(hào)的整周期截取 信號(hào)的相關(guān)分析 2 信號(hào)的 FFT 功率譜分析 3 第二篇 工程測(cè)試應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 2 振動(dòng)信號(hào)測(cè)試實(shí)驗(yàn) 1） 儀器選擇及系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2） 時(shí)域參量測(cè)試 3） 振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析 2 機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn) 1） 測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2） 了解 SDASⅡ 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 3） 測(cè)試數(shù)據(jù)的分析處理 2 回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差測(cè)試實(shí)驗(yàn) 1） 測(cè)量原理 2） 測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3） 數(shù)據(jù)采集與處理 2 噪聲測(cè)試實(shí)驗(yàn) 1） 測(cè)量原理 2） 測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3） 數(shù)據(jù)采集與處理 2 動(dòng)應(yīng)力綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn) 1） 綜合應(yīng)力發(fā)生裝置 2） 貼片與接橋 3） 模擬測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4） 數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)要求與格式（例如） 一、實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)： 機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn) 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1． 了解計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試 —— SDAS2 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，及其在振動(dòng)測(cè)試中的應(yīng)用； 2． 掌握快速正弦掃頻激振測(cè)試及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理； 3． 了解沖擊激振測(cè)試及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。 五、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告： 1． 寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案； 2． 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)分析處理，比較被測(cè)試件的實(shí)驗(yàn)測(cè)試參數(shù)與理論計(jì)算參數(shù)，并加以分析； 3． 談?wù)勗搶?shí)驗(yàn)的心得體會(huì)及建議。 實(shí)驗(yàn)儀器與系統(tǒng)框圖： 1) 計(jì)算機(jī)，測(cè)試實(shí)驗(yàn)軟件 ； 2) 實(shí)驗(yàn)原理： 1） 信號(hào)的頻域描述，反映的是信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)和各頻率成分的幅值、相位關(guān)系。而當(dāng)周期信號(hào)已知時(shí)，可確定各諧波分量的系數(shù)，將其分解。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟： 1) 打開(kāi)“測(cè)試實(shí)驗(yàn)軟件 ”，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)一； 2) 在典型信號(hào)中選擇方波，單擊 分解 ，觀察分解后各諧波分量 的波形； 3) 單擊 合成 ，觀察各諧波分量合成后的信號(hào)波形； 4) 改變合成諧波分量的數(shù)目為 1，重新 合成 ，觀察合成波形的變化，并與原信號(hào)波形比較； 5) 逐步增加合成諧波分量的數(shù)目，重新 合成 ，觀察合成波形的變化，并與原信號(hào)波形比較； 6) 同樣，在典型信號(hào)中選擇其它信號(hào)，重復(fù)上述操作。 實(shí)驗(yàn)儀器與系統(tǒng)框圖： 計(jì)算機(jī)，測(cè)試實(shí)驗(yàn)軟件 ； 實(shí)驗(yàn)原理： 1） 信號(hào)的頻域描述，反映的是信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)和各頻率成分的幅值、相位關(guān)系。 幅頻譜：以頻率為橫坐標(biāo)，以幅值為縱坐標(biāo)； 相 頻譜：以頻率為橫坐標(biāo)，以相位為縱坐標(biāo)。 5） 以上提到的頻譜分析，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)時(shí)，均采用的是離散傅立葉變換 DFT。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（包括思考題）： 1) 任選某一種典型周期信號(hào)，畫(huà)出其頻譜（包括幅、相頻譜），并總結(jié)出周期信號(hào)的頻譜特點(diǎn)； 2) 任選某一種典型非周期信號(hào)，畫(huà)出其頻譜（包括幅、相頻譜），并總結(jié)出非周期信號(hào)的頻譜特點(diǎn)； 3) 任選某一種典型隨機(jī)信號(hào)，畫(huà)出其頻譜（包括幅、相頻譜），并總結(jié)出隨機(jī)信號(hào)的頻譜特點(diǎn)； 4) 寫(xiě)出離散傅立葉變換的公式，試編程運(yùn)行？ （ 3）典型信號(hào)的幅值特性分析實(shí)驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康模? 1) 掌握信號(hào)進(jìn)行幅值特性分析的原理； 2) 熟悉典型周期信號(hào)，如方波、三角波、鋸齒波等的幅值特性； 3) 熟悉典型非周期信號(hào)，如窗函數(shù)、單位脈沖函數(shù)、周期單位脈沖序列等的幅值特性； 4) 熟悉典型隨機(jī)信號(hào)，如正態(tài)分布的隨機(jī)信號(hào)等的幅值特性。 2） 當(dāng)該函數(shù)未知時(shí)，可以用統(tǒng)計(jì)概率分布圖和直方圖來(lái)估計(jì)。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（包括思考題）： 1) 任選某一種典型周期信號(hào)，畫(huà)出其概率分布函數(shù)、概率密度函數(shù)； 2) 任選某一種典型非周期信號(hào)，畫(huà)出其概率分布函數(shù)、概率密度函數(shù)； 3) 任選某一種典型隨機(jī)信號(hào)，畫(huà)出其概率分布函數(shù)、概率密度函數(shù)； 4) 寫(xiě)出離散傅立葉變換的公式，試編程運(yùn)行？ （ 4）典型信號(hào)的強(qiáng)度分析實(shí)驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康模? 1) 掌握信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度分析原理，計(jì)算各統(tǒng)計(jì)參數(shù)，如均值、方差、均方值等； 2) 熟悉典型周期信號(hào)，如方波、三角波、鋸齒波等的各統(tǒng)計(jì)參數(shù)； 3) 熟悉典型非周期信號(hào)，如窗函數(shù)、單 位脈沖函數(shù)、周期單位脈沖序列等的各統(tǒng)計(jì)參數(shù)； 4) 熟悉典型隨機(jī)信號(hào)，如正態(tài)分布的隨機(jī)信號(hào)等的各統(tǒng)計(jì)參數(shù)。 9 2) 其他統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)還有很多，具體可見(jiàn)參考 [11]。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（包括思考題）： 1） 任選某一種典型周期信號(hào)，計(jì)算其各統(tǒng)計(jì)參數(shù)； 2） 任選某一種典型非周期信號(hào)，計(jì)算其各統(tǒng)計(jì)參數(shù)； 3） 任選某一種典型隨機(jī)信號(hào)，計(jì)算其各統(tǒng)計(jì)參數(shù)； 10 第二章 測(cè)試裝置的基本特性 （ 5）傳感器靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康模? 1）學(xué)習(xí) YJD1 型電阻應(yīng)變儀的使用方法。 3）掌握用分析軟件對(duì)靜態(tài)裝置靜態(tài)特性的標(biāo)定方法。另外，隨著時(shí)間和周?chē)h(huán)境的變化，使用中傳感器的參數(shù)也會(huì)有變化，也需要進(jìn)行定期校準(zhǔn)，所以測(cè)量裝置的標(biāo)定，是