9 廣束2荣大 《测试技术实验》 实验指导书 肖体兵宋月贤 机电工程学院 二0一三年一月印
《测试技术实验》 实验指导书 肖体兵 宋月贤 机电工程学院 二０一三年一月印
《测试技术实验》实验指导书 目录 实验一典型信号的合成和分解..1 实验二 电涡流传感器静态特性的测量7 实验三测试装置动态特性的测量.12 实验四转子转速和齿轮齿数的测量23 实验五机械转子底座的振动测量和分析30 实验六虚拟仪器(Labview)上机实验 ..33 附1实验报告书格式.…。 .47 附2实验报告内容..… .48
《测试技术实验》实验指导书 目 录 实验一 典型信号的合成和分解……………………..…1 实验二 电涡流传感器静态特性的测量…………….….7 实验三 测试装置动态特性的测量………………..…..12 实验四 转子转速和齿轮齿数的测量…………...…….23 实验五 机械转子底座的振动测量和分析……………30 实验六 虚拟仪器（Labview）上机实验………………33 附 1 实验报告书格式………………………………47 附 2 实验报告内容……………………………...……48
实验一典型信号的合成和分解 实验指导书 实验项目名称：典型信号的合成和分解 实验项目性质：普通 所属课程名称：测试技术实验 实验计划学时：2 一.实验目的 通过本实验熟悉信号的合成、分解原理，了解信号频谱的含 义和特点。 二.实验内容和要求 1.周期信号的合成和分解 在有限区间内，凡满足狄里赫利条件的周期信号x()都可以展开傅 里叶三角函数级数。 x()(d cosnot +bsin mo,!) 2 a4+∑A,cosn0,0, (n=1,2,3,…) 2 式中 常值分量 a=1 a,—余弦分量的幅值 2r12 b一正弦分量的幅值
实验一 典型信号的合成和分解 1 实验指导书 实验项目名称：典型信号的合成和分解 实验项目性质：普 通 所属课程名称：测试技术实验 实验计划学时：2 一．实验目的 通过本实验熟悉信号的合成、分解原理，了解信号频谱的含 义和特点。 二．实验内容和要求 1．周期信号的合成和分解 在有限区间内，凡满足狄里赫利条件的周期信号 x( )t 都可以展开傅 里叶三角函数级数。 0 0 1 0 0 1 ( ) ( cos sin ) 2 cos( ) ( 1, 2,3, ) 2 n nn n n n n a xt a n t b n t a A nt n ω ω ω ϕ ∞ = ∞ = =+ + =+ − = ∑ ∑ " 式中 0 a ——常值分量 0 0 / 2 0 / 2 0 2 ( ) T T a x t dt T − = ∫ n a ——余弦分量的幅值 0 0 / 2 0 / 2 0 2 ( )cos T n T a x t n tdt T ω − = ∫ n b ——正弦分量的幅值
《测试技术实验》实验指导书 2 CTo/2 bn= x(t)sin no tdt T -T0/2 A,一n次谐波的振幅，是n的偶函数 An=Va+b好 p。一n次谐波的相角，是n的奇函数 arctan an 可见，周期信号是由一个或几个、乃至无穷多个不同频率的 谐波叠加而成的。也就是说，复杂周期信号是由几个乃至无穷多 个简单的周期信号组成的，这些组成的周期信号的频率具有公约 数，周期具有公共的周期。 因此，周期信号可以分解成多个乃至无穷多个谐波信号。反 过来说，我们可以用一组谐波信号来合成任意形状的周期信号。 例如对于如右图所示的方 x(t) 波，其时域描述表达式为 x(t)=x(t+nTo) x(t)= -A T<t<0 其傅立叶三角函数展开式为 4A x(t)= (2n-10x号 4A sinsinn+ 其中，基频。-严。可见，该周期方波是由一系列频率成分成谐 波关系，幅值成一定比例，相位角为0的正弦波叠加而成的。 以圆频率为横坐标，以各次谐波的幅值A或相角p为纵坐 标，则可分别得其幅频谱和相频谱。由于为整数，相邻的谱线的
《测试技术实验》实验指导书 2 0 0 / 2 0 / 2 0 2 ( )sin T n T b x t n tdt T ω − = ∫ An ——n次谐波的振幅，是n的偶函数 2 2 An nn = + a b ϕn——n次谐波的相角，是n的奇函数 arctan n n n a b ϕ = 可见，周期信号是由一个或几个、乃至无穷多个不同频率的 谐波叠加而成的。也就是说，复杂周期信号是由几个乃至无穷多 个简单的周期信号组成的，这些组成的周期信号的频率具有公约 数，周期具有公共的周期。 因此，周期信号可以分解成多个乃至无穷多个谐波信号。反 过来说，我们可以用一组谐波信号来合成任意形状的周期信号。 例如对于如右图所示的方 波，其时域描述表达式为 0 0 0 () ( ) 0 2 ( ) 0 2 x t x t nT T A t x t T A t ⎧ = + ⎪ ⎧ ⎪ < < ⎪ ⎨ = ⎨ ⎪ ⎪− − << ⎪ ⎩ ⎩ 其傅立叶三角函数展开式为 0 1 000 4 ( ) sin (2 1) 4 11 sin sin 3 sin 5 3 5 n A xt n t n A ttt ω π ωωω π ∞ = ⎛ ⎞ = ⎜ ⎟ − ⎝ ⎠ ⎛ ⎞ = +++ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ∑ " 其中，基频 0 0 2 T π ω = 。可见，该周期方波是由一系列频率成分成谐 波关系，幅值成一定比例，相位角为0的正弦波叠加而成的。 以圆频率为横坐标，以各次谐波的幅值 An 或相角ϕn 为纵坐 标，则可分别得其幅频谱和相频谱。由于n为整数，相邻的谱线的
实验一典型信号的合成和分解 频率间隔为基频o。,因此周期信号的频谱是离散的。 2.准周期信号 准周期信号是由两种以上的周期信号合成的，但其组成分量 间无法找到公共周期，因此无法按某一时间间隔周而复始重复出 现。 例如 x(t)=5sin10t+6sin 20t+7sin v10t 该信号由3个周期信号组成，但由于3个周期信号的圆频率 10、20、√10没有公约数即该三个信号无公共周期，因此该信号 不呈现周期性。 准周期信号的频谱是离散的。 三.实验主要仪器设备和材料 1.计算机n台 2.matlab软件1套 四.实验步骤 1.启动matlab软件，点击菜单File/new/M-File,打开一个空 的m文件。 2.理解并输入附录中的程序代码：然后点击菜单File/save 进行保存，保存的文件名不能以数字开头或含有汉字。 3.点击菜单Debug/Run,运行程序。 4.程序的运行结果是生成一个*.fig图形文件，文件中有4个 图。第1个图为周期信号的时域图形和0~n次谐波叠加后 的时域图形：第2个图为0~n次谐波及其叠加后的时域图 形：第3个图为周期信号0~n次谐波的幅值与频率的关系 曲线，即幅频谱图：第4个图为周期信号0~n次谐波的幅 值与频率的关系曲线，即相频谱图。 5.点击*.fig图形文件的菜单Edit/Figure Properties,在弹 出的对话框的style/color下拉选项中，选择“white”。 改变图形文件的背景色为白色
实验一 典型信号的合成和分解 3 频率间隔为基频ω0，因此周期信号的频谱是离散的。 2．准周期信号 准周期信号是由两种以上的周期信号合成的，但其组成分量 间无法找到公共周期，因此无法按某一时间间隔周而复始重复出 现。 例如 xt t t t ( ) 5sin10 6sin 20 7sin 10 =++ 该信号由3个周期信号组成，但由于3个周期信号的圆频率 10、20、 10 没有公约数即该三个信号无公共周期，因此该信号 不呈现周期性。 准周期信号的频谱是离散的。 三．实验主要仪器设备和材料 1.计算机 n台 2. matlab软件1套 四．实验步骤 1. 启动 matlab 软件，点击菜单 File/new/M-File,打开一个空 的 m 文件。 2. 理解并输入附录中的程序代码；然后点击菜单 File/save 进行保存，保存的文件名不能以数字开头或含有汉字。 3. 点击菜单 Debug/Run，运行程序。 4. 程序的运行结果是生成一个*.fig 图形文件，文件中有 4 个 图。第 1 个图为周期信号的时域图形和 0~n 次谐波叠加后 的时域图形；第 2 个图为 0~n 次谐波及其叠加后的时域图 形；第 3 个图为周期信号 0~n 次谐波的幅值与频率的关系 曲线，即幅频谱图；第 4 个图为周期信号 0~n 次谐波的幅 值与频率的关系曲线，即相频谱图。 5. 点击*.fig 图形文件的菜单 Edit/Figure Properties,在弹 出的对话框的 style/color 下拉选项中，选择“white”。 改变图形文件的背景色为白色