《测试技术实验》实验指导书 2 2 0 12 -2 -3 0 12 3 3 1 215 0.5 0eeeeeee 0.5 0 199992 -0.5 -1 0102030405060 0102030405060 图3-1 6.将图形文件抓频保存为BMP文件或保存为fig文件。为避 免混淆，建议图形文件名中包含波形名称和n的次数，如 fangbon7.bmp或fangbon7.fig,表示该图形为方波的，n=7。 建议将此时的m程序文件另存为fangbon7.m,与图形文件同 名。 7.改变程序中第4行中n的取值，重复步骤16。 每个人n的取值：n1=学号的最后2位+7，n2=n1*3, n3=n1*10; 8.修改程序，重复步骤1~7，实现教材表1-2中的三角波的合 成，画出其频谱图。 9.修改程序，重复步骤1~7，实现教材表1-2中的锯齿角波的 合成，画出其频谱图。 10.实现准周期信号x(t)的合成，画出其频谱图。 x(t)=5sin10t+6sin 20t+7sin v10t 11.用优盘拷贝自己保存的图形文件和程序，课后进行实验数 据处理和分析。 五.实验报告要求 1.实验报告写作大纲
《测试技术实验》实验指导书 4 6. 将图形文件抓频保存为 BMP 文件或保存为 fig 文件。为避 免混淆，建议图形文件名中包含波形名称和 n 的次数，如 fangbon7.bmp 或 fangbon7.fig，表示该图形为方波的，n=7。 建议将此时的 m程序文件另存为 fangbon7.m,与图形文件同 名。 7. 改变程序中第 4 行中 n 的取值，重复步骤 1~6。 每个人 n 的取值：n1=学号的最后 2 位+7，n2=n1*3， n3=n1*10; 8. 修改程序，重复步骤 1~7，实现教材表 1-2 中的三角波的合 成，画出其频谱图。 9. 修改程序，重复步骤 1~7，实现教材表 1-2 中的锯齿角波的 合成，画出其频谱图。 10.实现准周期信号 x(t)的合成，画出其频谱图。 x( ) 5sin10 6sin 20 7sin 10 t tt t =++ 11.用优盘拷贝自己保存的图形文件和程序，课后进行实验数 据处理和分析。 五．实验报告要求 1．实验报告写作大纲 图 3-1
实验一典型信号的合成和分解 (1)实验的目的和要求 (2)实验的内容和结果 整理实验得到的图形，并进行分析。分析周期信号及准 周期信号的组成和频谱特点 (3)结论 (4)问题和讨论 对思考题的回答。 (⑤)对本试验的体会和建议 2.实验报告中可以附上实验的源程序。 3.图形要求打印，纸张大小需剪裁到与实验报告纸一致。 六.思考题 1.复杂周期信号的各组成成分之间的频率有什么关系？ 2.具有离散频谱的一定是周期信号吗？ 3.由多个简单周期信号叠加而成的信号一定是周期信号吗？ 附录.合成典型方波信号的matlab程序 %x(t)=A(0<=tKT0/2),x(t)=-A(T0/2<=tT0) clear all;%清除所有变量 clc,%清屏 n=7:%n为叠加的谐波数日 T0=2;A=2%T0为方波的周期：A为方波的幅值： NofT0=2:%所画的时域波形的周期数 %周期信号时域描述 tn i=1; for tn=0:0.01:NofTO*TO if(rem(tn,TO)<=TO/2) y_t(tn i)=A; %信号前半周期的表达式 else y_t(tn i)=-A: %信号后半周期的表达式
实验一 典型信号的合成和分解 5 (1) 实验的目的和要求 (2) 实验的内容和结果 整理实验得到的图形，并进行分析。分析周期信号及准 周期信号的组成和频谱特点 (3) 结论 (4) 问题和讨论 对思考题的回答。 (5) 对本试验的体会和建议 2. 实验报告中可以附上实验的源程序。 3. 图形要求打印，纸张大小需剪裁到与实验报告纸一致。 六．思考题 1．复杂周期信号的各组成成分之间的频率有什么关系？ 2．具有离散频谱的一定是周期信号吗？ 3．由多个简单周期信号叠加而成的信号一定是周期信号吗？ 附录. 合成典型方波信号的 matlab 程序 %x(t)=A (0<=t<T0/2);x(t)=-A (T0/2<=t<T0) clear all;%清除所有变量 clc;%清屏 n=7;% n为叠加的谐波数目 T0=2;A=2;;%T0为方波的周期;A为方波的幅值; NofT0=2;%所画的时域波形的周期数 %周期信号时域描述 tn_i=1; for tn=0:0.01:NofT0*T0 if(rem (tn,T0)<=T0/2) y_t(tn_i)=A; %信号前半周期的表达式 else y_t(tn_i)=-A; %信号后半周期的表达式
《测试技术实验》实验指导书 end; t t(tn i)-tn; tn i=tn i+l; end; %周期信号的频域描述 t=0:0.01:NofT0*T0:%时域波形的长度 x=0:%合成的信号值，初始化为0 pi=3.1415926: w0=2*pi/T0:%基波的频率 for i=1:n fw(①)=(2*i-1)*w0:%第i次谐波的频率 a(i)=(4*A/(pi*(2*i-1)沙；%第i次谐波的幅值 fai(i)=0;%第i次谐波的相位 y(i,:)=a(①)*sin(fw(i)*t);%第i次谐波的值 X=x+y(i,);%0-i次谐波之和 end; %subplot将画图区分成2行2列的四个小画图区 subplot(2,2,1):%选择第1个画图☒ plot(tt,ytx]);%画信号的时域及合成后的图形 subplot(2,2,2):%选择第2个画图☒ plot(t,[x,y]);%画0-n次谐波及合成后的图 subplot(2,2,3):%选择第3个画图☒ stem(fw,a),%画0-n次谐波的幅值 频率图 subplot(2,2,4);%选择第4个画图☒ stem(fw,fai):%画0-n次谐波的相位一频率图 6
《测试技术实验》实验指导书 6 end; t_t(tn_i)=tn; tn_i=tn_i+1; end; %周期信号的频域描述 t=0:0.01:NofT0*T0;%时域波形的长度 x=0;%合成的信号值，初始化为0 pi=3.1415926; w0=2*pi/T0;%基波的频率 for i=1:n fw(i)=(2*i-1)*w0;%第i次谐波的频率 a(i)=(4*A/(pi*(2*i-1))); %第i次谐波的幅值 fai(i)=0;%第i次谐波的相位 y(i,:)=a(i)*sin(fw(i)*t);%第i次谐波的值 x=x+y(i,:);%0-i次谐波之和 end; %subplot将画图区分成2行2列的四个小画图区 subplot(2,2,1);%选择第1个画图区 plot(t_t,[y_t;x]);%画信号的时域及合成后的图形 subplot(2,2,2);%选择第2个画图区 plot(t,[x; y]);%画0-n次谐波及合成后的图 subplot(2,2,3);%选择第3个画图区 stem(fw,a); %画0-n次谐波的幅值——频率图 subplot(2,2,4);%选择第4个画图区 stem(fw,fai);%画0-n次谐波的相位——频率图
实验二电涡流传感器的使用与标定 实验指导书 实验项目名称：电涡流传感器静态特性的测量 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：1 一.实验目的 1.掌握电涡流传感器的使用方法： 2.通过对不同材料的传感器间隙电压及灵敏度、非线性度和 回程误差的测定，了解涡流传感器基本静态特性。 二，实验内容与要求 1.学会电涡流式传感器的使用方法； 2.对电涡流式传感器进行静态标定；测量传感器的灵敏度、 非线性度和回程误差。 3.观测不同材料的金属涡流片对涡流传感器的特性影响： 4.练习用作图法处理测量数据。 三.实验主要仪器设备和材料 实验需要使用的仪器主要有：三种不同材料的金属涡流片、 电涡流传感器、螺旋测微计、标准接线前置器、数字万用表。 电涡流传感器是一种不接触式测量的位移传感器，它具有较 宽的使用频率范围(DC一10KHz),因此特别适合于测量转子轴 的振动、静偏摆、油膜厚度、轴心轨迹等机械量，可用于其它对 象的静态和动态位移的测量
实验二 电涡流传感器的使用与标定 7 实验指导书 实验项目名称：电涡流传感器静态特性的测量 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：1 一．实验目的 l．掌握电涡流传感器的使用方法； 2. 通过对不同材料的传感器间隙电压及灵敏度、非线性度和 回程误差的测定，了解涡流传感器基本静态特性。 二．实验内容与要求 1．学会电涡流式传感器的使用方法; 2．对电涡流式传感器进行静态标定；测量传感器的灵敏度、 非线性度和回程误差。 3．观测不同材料的金属涡流片对涡流传感器的特性影响; 4．练习用作图法处理测量数据。 三．实验主要仪器设备和材料 实验需要使用的仪器主要有：三种不同材料的金属涡流片、 电涡流传感器、螺旋测微计、标准接线前置器、数字万用表。 电涡流传感器是一种不接触式测量的位移传感器，它具有较 宽的使用频率范围（DC一10KHZ），因此特别适合于测量转子轴 的振动、静偏摆、油膜厚度、轴心轨迹等机械量，可用于其它对 象的静态和动态位移的测量
《测试技术实验》实验指导书 传感器头端部的电感线圈L被高频电流激励，产生高频磁场Φ， 当被测金属导体靠近这个高频线圈L时，由于①的作用，在导体 表面产生涡电流，涡电流又产生与Φ相反的磁场Φ，以抵抗原磁 场的变化。如图1所示，这一过程要损耗能量，使线圈L的电感 量变化，损耗电阻增加，品质因数Q值变低。这些参数的变化量 是随被测导体与线圈之间的间隙δ的大小而变化的。采用适当的 电路检测这个变化量，即可实现位移或振幅的测量。变换原理如 图2所示。 导体 6线圈1 变换级 检波级放大级输出级 图1涡流效应 图2变换原理 四.实验方法和步骤 1.实验方法 电涡流传感器的输出电压对间隙的关系曲线，称之为间隙电 压曲线，在曲线上基本接近直线部分称之为传感器线性范围。在 线性区的斜率即为间隙电压灵敏度一对应于每单位间隙变化时的 输出电压变化量(mV/μ或V/mm)。 间隙电压曲线及间隙电压灵敏度与被测试对象材料的电磁性 能有关，因此针对不同类型材料应进行标定，由于电涡流传感器 具有零频率响应，因此可以采用静态标定的方法，这一标定的结 果同样适用于动态测量。 2.实验步骤 1)按图3接线，特别注意电源电压的极性：
《测试技术实验》实验指导书 8 传感器头端部的电感线圈L被高频电流I激励，产生高频磁场Ф， 当被测金属导体靠近这个高频线圈L 时，由于Ф 的作用，在导体 表面产生涡电流，涡电流又产生与Ф相反的磁场Фe，以抵抗原磁 场的变化。如图1 所示，这一过程要损耗能量，使线圈L 的电感 量变化，损耗电阻增加，品质因数Q 值变低。这些参数的变化量 是随被测导体与线圈之间的间隙δ的大小而变化的。采用适当的 电路检测这个变化量，即可实现位移或振幅的测量。变换原理如 图2 所示。 四．实验方法和步骤 1．实验方法 电涡流传感器的输出电压对间隙的关系曲线，称之为间隙电 压曲线，在曲线上基本接近直线部分称之为传感器线性范围。在 线性区的斜率即为间隙电压灵敏度—对应于每单位间隙变化时的 输出电压变化量（mV／μ或 V／mm）。 间隙电压曲线及间隙电压灵敏度与被测试对象材料的电磁性 能有关，因此针对不同类型材料应进行标定，由于电涡流传感器 具有零频率响应，因此可以采用静态标定的方法，这一标定的结 果同样适用于动态测量。 2．实验步骤 1) 按图3接线，特别注意电源电压的极性； 图 1 涡流效应 图 2 变换原理