机械测试技术基础 实验指导书 机械工程学院专业实验室 2015年10月
机械测试技术基础 实验指导书 机械工程学院专业实验室 2015 年 10 月
目录 实验一信号时域频域分析. 2 实验二测试系统静态特性测定 .10 实验三电阻应变电桥性能比较及动态应变测量.14 实验四不同材质对电涡流传感器的影响.18 实验五机械振动测量及分析 20 实验六转子轴心轨迹测量 27 附录：转子实验台简介 .30 数字式应变仪采集软件使用说明. 32
1 目 录 实验一 信号时域频域分析.2 实验二 测试系统静态特性测定.10 实验三 电阻应变电桥性能比较及动态应变测量.14 实验四 不同材质对电涡流传感器的影响.18 实验五 机械振动测量及分析.20 实验六 转子轴心轨迹测量.27 附录： 转子实验台简介.30 数字式应变仪采集软件使用说明.32
实验一信号时域频域分析 (一)典型信号的时域波形分析 一、实验目的 信号时域分析又称为波形分析或时域统计分析，它是通过信号的时域波形计算信号的 均值、均方值、方差等统计参数。信号的时域分析很简单，用示波器、万用表等普通仪器就 可以进行分析。通过本实验熟悉时域参数的识别方法，能够从信号波形中观测和读取所需的 信总，也就是具备读波形图的能力。 二、实验原理 图1-1是一些典型信号的波形图，熟悉它们的波形特点对实际信号进行分类。 信号（平稳） 已非平路 图11典型信号波形 信号时域波形参数和统计参数识别 信号的周期、峰值等时域波形参数依据信号的波形特征进行识别，可以直接从示波器上 读取，如图12所示： 图12信号时域波形参数识别 图中T为信号周期，P为信号峰值，P为信号双峰值。 信号的均值、均方值、方差等统计参数无法直接从信号波形图上读出，需要用公式进行 2
2 实验一 信号时域频域分析 （一）典型信号的时域波形分析 一、实验目的 信号时域分析又称为波形分析或时域统计分析，它是通过信号的时域波形计算信号的 均值、均方值、方差等统计参数。信号的时域分析很简单，用示波器、万用表等普通仪器就 可以进行分析。通过本实验熟悉时域参数的识别方法，能够从信号波形中观测和读取所需的 信息，也就是具备读波形图的能力。 二、实验原理 图 1-1 是一些典型信号的波形图，熟悉它们的波形特点对实际信号进行分类。 图 1-1 典型信号波形 信号时域波形参数和统计参数识别 信号的周期、峰值等时域波形参数依据信号的波形特征进行识别，可以直接从示波器上 读取，如图 1-2 所示： 图 1-2 信号时域波形参数识别 图中 T 为信号周期，P 为信号峰值，Pp-p 为信号双峰值。 信号的均值、均方值、方差等统计参数无法直接从信号波形图上读出，需要用公式进行 简单周期信号 复杂周期信号 瞬态信号 噪声信号(平稳) 噪声信号(非平稳) 准周期信号
计算，它们的离散计算公式分别为 a)均值4，Ex(】=∑x(n)/N b)均方值r21=是xm/N e方差o,=0)-瓦x0门=2-4， 按数学公式编程，对采样数据进行计算就可以得到信号的统计参数。 三、实验内容 正弦波、方波、三角波、噪声等波形，从图上直接读取信号峰值、周期、均值、均方值、 方差等统计参数 四、实验仪器和设备 1.计算机 1台 2.DRVM快速可重组虚拟仪器平台 1套 五、实验步骤 1.运行DVI主程序，点击“进入《工程测试技术实验学习教程》”，在软件菜单中， 选择信号分析基础类型序号7典型信号的时域波形分析实验，如图1-3所示。 典型信号的时域波形分析 号碧牌盟器益 圈贸 白华高正往发方发三西发谁度线性扫板团 8份 图13典型信号的时域波形分析 2选择不同波形，用鼠标调整右边的频率、幅值，记录统计参数。 六、实验报告要求 1简术实验目的和原理。 2.拷贝实验系统运行界面，插入到Wod格式的实验报告中
3 计算，它们的离散计算公式分别为： a) 均值 (b)均方值 (c)方差 按数学公式编程，对采样数据进行计算就可以得到信号的统计参数。 三、实验内容 正弦波、方波、三角波、噪声等波形，从图上直接读取信号峰值、周期、均值、均方值、 方差等统计参数 四、实验仪器和设备 1. 计算机 1 台 2. DRVI 快速可重组虚拟仪器平台 1 套 五、实验步骤 1. 运行 DRVI 主程序，点击“进入《工程测试技术实验学习教程》”，在软件菜单中， 选择信号分析基础类型序号 7 典型信号的时域波形分析实验，如图 1-3 所示。 图 1-3 典型信号的时域波形分析 2 选择不同波形，用鼠标调整右边的频率、幅值，记录统计参数。 六、实验报告要求 1. 简述实验目的和原理。 2. 拷贝实验系统运行界面，插入到 Word 格式的实验报告中。 − = 1 0 [ ( )] ( )/ N xE x t x n N − = 1 0 2 2 [ ( )] ( )/ N E x t x n N − = − = − 1 0 2 2 2 [ ( ) ] 1 [( ( ) [ ( )]) ] N x x x n N E x t E x t
(二)典型信号的频谱分析 一、实验目的 熟悉典型信号的频谱特征，并能够从信号频谱中读取所需的信息。 了解信号频谱分析的基本原理和方法，掌握用频谱分析提取测量信号特征的方法。 二、实验原理 信号频谱分析是采用傅里叶变换将时域信号x)变换为频域信号X,从而帮助人们从 另一个角度米了解信号的特征。 幅值 率 域分 频域分析 图1-4时域分析与频域分析的关系 信号频谱X①代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直 观，丰富的信息。时域信号x)的傅氏变换为： x(f)=[x(t)edr (1) 式中X(D为信号的频域表示，x)为信号的时域表示，f为频率。 工程上习惯将计算结果用图形方式表示， 以频率f为横坐标，XD的实部a(f)和虚部 b(f)为纵坐标画图，称为时频一虚频谱图： MMMWMM 以频率「为横坐标，XD的幅值A(∫)和相位 p)为纵坐标画图，则称为幅值一相位谱： 号功本() 以f为横坐标，A()2为纵坐标画图，则称为 功率谱，如图所示。 频谱是构成信号的各频率分量的集合，它 完整地表示了信号的频率结构，即信号由哪些 H,1250 00H112 谐波组成，各谐波分量的幅值大小及初始相 图15信号的频表示方法 位，揭示了信号的频率信息。 三、实验内容 1.白噪声信号幅值谱特性：2.正弦波信号幅值谱特性
4 （二） 典型信号的频谱分析 一、实验目的 熟悉典型信号的频谱特征，并能够从信号频谱中读取所需的信息。 了解信号频谱分析的基本原理和方法，掌握用频谱分析提取测量信号特征的方法。 二、实验原理 信号频谱分析是采用傅里叶变换将时域信号 x(t)变换为频域信号 X(f)，从而帮助人们从 另一个角度来了解信号的特征。 图 1-4 时域分析与频域分析的关系 信号频谱 X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直 观，丰富的信息。时域信号 x(t)的傅氏变换为： X f x t e dt j ft + − − = 2 ( ) ( ) (1) 式中 X(f)为信号的频域表示，x(t)为信号的时域表示，f 为频率。 工程上习惯将计算结果用图形方式表示， 以频率 f 为横坐标，X(f)的实部 a( f ) 和虚部 b( f ) 为纵坐标画图，称为时频－虚频谱图； 以频率 f 为横坐标，X(f)的幅值 A( f ) 和相位 ( f ) 为纵坐标画图，则称为幅值－相位谱； 以 f 为横坐标，A(f) 2 为纵坐标画图，则称为 功率谱，如图所示。 频谱是构成信号的各频率分量的集合，它 完整地表示了信号的频率结构，即信号由哪些 谐波组成，各谐波分量的幅值大小及初始相 位，揭示了信号的频率信息。 三、实验内容 1. 白噪声信号幅值谱特性；2. 正弦波信号幅值谱特性 图 1-5 信号的频谱表示方法