【正文】 trum39。Timedomain signal39。 f=1000*(0:255)/512。 Y=fft(y)。 t=0::。Spectrum39。Timedomain signal39。 f=1000*(0:255)/512。 Y=fft(y)。) 2． 用 Matlab編程，改變上述 7次諧波 中其中 兩項(xiàng)諧波的幅值 繪出合成波形 及幅值譜； t=0::。) subplot(212),plot(f,Pyy(1:256)),title(39。 subplot(211),plot(t(1:60),y(1:60)),title(39。 Pyy=abs(Y)/195。 y=sin(2*pi*50*t)+sin(3*2*pi*50*t)/3+sin(5*2*pi*50*t)/5+sin(7*2*pi*50*t)/7。 那么，我們在實(shí)驗(yàn)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。 2 實(shí)驗(yàn)原理 按富立葉分析的原理，任何周期信號都可以用一組三角函數(shù) 0sin(2 )nf t? 、 0(2 )con nf t? 的組合 表示 0 0 01( ) ( c o s 2 s in 2 )nnnx t a a n f t b n f t????? ? ?? (n=1， 2， 3，? ) 也就是說，我們可以用一組正弦波和余弦波來合成任意形狀的周期信號。 1 《測試技術(shù)與信號分析》 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn) 1 周期信號波形的合成和分解 1 實(shí)驗(yàn)?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 ； 。 4. 觀察和分析頻率、幅值相同，相位角不同的正弦波疊加的合成波形 ； 5. 通過本實(shí)驗(yàn)熟悉信號的合成、分解原理，了解信號頻譜的含義。 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。 3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 3 1． 用 Matlab編程， 繪出 7次諧波疊加合成的方波波形圖 及幅值譜； t=0::。 Y=fft(y)。 f=1000*(0:255)/512。Timedomain signal39。Spectrum39。 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。 Pyy=abs(Y)/195。 subplot(211),plot(t(1:60),y(1:60)),title(39。) subplot(212),plot(f,Pyy(1:256)),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(xiàng)諧波的相位 繪出合成 波形 及幅值譜。 y=sin(2*pi*50*t+pi/4)+sin(3*2*pi*50*t)/3+sin(5*2*pi*50*t)/5+sin(7*2*pi*50*t)/7。 Pyy=abs(Y)/195。 subplot(211),plot(t(1:60),y(1:60)),title(39。) subplot(212),plot(f,Pyy(1:256)),title(39。) 5 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 4 實(shí)驗(yàn)報告要求 1. 簡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸?； 2. 寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一的程序， 繪出 7次諧波疊加合成的方波波形圖 及其幅值譜，得出結(jié)論； 3. 寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二的程序， 繪出 其疊加合成波形圖及其幅值譜，得出結(jié)論； 4. 寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三的程序， 繪出 其疊加合成波形圖及其幅值譜，得出結(jié)論。 2 實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)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 。 2. 用 Mablab 設(shè)計一程序，能形象地驗(yàn)證離散傅里葉變換中的 4 個重要問題： （ 1）采樣定理 a） max2ffs ? ，其頻譜不失真， max2ffs ? 其頻譜失真； b） max2ffs ? （工程中常用 max)4~3( ff s ? ），可從頻域中不失真恢復(fù)原時域信號； （ 2）加窗、截斷 a）信號截斷后，其頻譜會產(chǎn)生泄漏，出現(xiàn)“假頻”； b）信號截斷后，降低了頻率分辨率； c）采 用適當(dāng)?shù)拇昂瘮?shù)后，可以減少泄漏和提高頻率分辨率。用 8 位量化器量化信號每點(diǎn)的幅值，畫出原始波形和量化后的信號波形，得出結(jié)論。 4 實(shí)驗(yàn)報告 1. 用 A4，按標(biāo)準(zhǔn)的格式寫出實(shí)驗(yàn)報告； 2. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一的 Matlab程序和幅值頻譜圖 ； t=0:.001:.512。 Y=fft(y)。 f=1000*(0:255)/512。Spectrum39。 4. 實(shí)驗(yàn)感想和提出改進(jìn)意見。 ２． 測試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。 2 實(shí)驗(yàn)原理 本實(shí)驗(yàn)說明箔式應(yīng)變片及單臀直流電橋的原理和工作情況。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。 8 電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種，當(dāng)電橋平衡時，橋路對臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臀四個電阻 R１ 、 R２ 、 R３ 、 R４ 中，電阻的相對變化率分別為Δ R１ ／ R１ ，Δ R２ ／ R２ ，Δ R３ ／ R３ ，Δ R４ ／ R４ 。 由此可知，單臂，半橋，全橋電路的靈敏度依次增大。 4 實(shí)驗(yàn)步驟 : 半橋單臂 1．調(diào)零。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(shí)驗(yàn)線。 如需使用毫伏表，則將毫伏表輸入端對地短路，調(diào)整 調(diào)零 電位器，使指針居 零 位。調(diào)零后關(guān)閉儀器電源。橋路中 R R R3和 WD為電橋中的固定電阻和直流調(diào)平衡電位器， R為應(yīng)變片 (可任選上、下梁中的 一片工作片 )。 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)。 調(diào)整電橋 WD電位器，使測試系統(tǒng)輸出為零。 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． 重復(fù)實(shí)半橋單臂中的 3 一 4 步驟，測出半橋和全橋輸出電壓并列表，計算靈敏度。 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。 4．應(yīng)變片接入電橋時注意其受力方向，一定要接成差動形式。 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(diǎn)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。 5 思考題 1． 再半橋單臂步驟（ 3）為什么要調(diào)整 WD電位器使系統(tǒng)輸出為零？ 2． 該實(shí)驗(yàn)使用的一種什么樣的電橋？ 3． 根 據(jù)三種橋路的結(jié)果做出定性的結(jié)論。 2 實(shí)驗(yàn)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。 2． 調(diào)節(jié)電橋 WD、 WA 電位器，調(diào)節(jié)測微頭帶動銜鐵改變其在線圈中的位置，是系統(tǒng)輸出為零。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。 相敏音頻振蕩器LV DW W AR差放移相器21電壓表低通V 圖（ 5） 4 注意事項(xiàng) 系統(tǒng)標(biāo)定須調(diào)節(jié)電橋、移相器、銜鐵三者位置，須反復(fù)調(diào)節(jié)才能做到系統(tǒng)輸出為零并正負(fù)對稱。 2 實(shí)驗(yàn)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。 2．低頻振蕩器接入“激振 Ⅰ ”，使振動圓盤保持適當(dāng)振幅。 4 注意事項(xiàng) 1. 儀器中兩副懸臂梁的固有頻率因尺寸不同而不同。 5 思考題 1．動變壓器測量振動時要注意哪些問題？ 2．差動變壓器式傳感器的特點(diǎn)？應(yīng)用范圍如何？ 實(shí)驗(yàn) 6 差動螺管式電感傳感器位移、振幅測量 1 實(shí)驗(yàn)原理 通過實(shí)驗(yàn)說明差動螺管式電感傳感器的應(yīng)用，用差動螺管式電感傳感器可以進(jìn)行較大動態(tài)范圍的測試。銜鐵和線圈的相對位置變化引起螺管線圈電感值的變化。 3 實(shí)驗(yàn)所須部件 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。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。 3. 當(dāng)銜鐵上、下移動時， Lo′≠ LO″，電橋失衡就有輸出，大小與銜鐵位移量成比例，相位則與銜鐵的移動方向有關(guān)，銜鐵向上移動和向下移動時輸出相位相差約 180176。 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。 3. 保持低頻振蕩器輸出幅值不變，改變激振頻率 f，便可得到它的動態(tài)測試結(jié)果 Vpp— f曲線如圖（ 7） Vpp 15 圖（ 7） 5 注意事項(xiàng)： 振動臺振動時的幅度可盡量大，但以與周圍各部件不發(fā)生碰擦為宜，以免產(chǎn)生非正弦振動。 2 實(shí)驗(yàn)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。 16 4 實(shí)驗(yàn)步驟 1178。 2178。 3178。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。電機(jī)轉(zhuǎn)速 =方波頻率 /2 5178。 6178。 5 思考題 １． 在該實(shí)驗(yàn)中為什么電機(jī)轉(zhuǎn)速 =方波頻率 /2？ ２． 用簡圖說明光電傳感器測轉(zhuǎn)速的原理。 通過實(shí)驗(yàn)掌握用電渦流傳 感器測量振幅的原理和方法 2 實(shí)驗(yàn)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)。將阻抗變化經(jīng)渦流變換器變換成電壓 V輸出，則輸出電壓是距離 X的單值函數(shù)。 W D變換器10 V差放示波器電渦流傳感器