工程測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)一 典型信號頻譜分析一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過本實(shí)驗(yàn)熟悉典型信號的波形和頻譜特征，并能夠從信號頻譜中讀取所需的信息。2、 了解信號頻譜分析的基本方法及儀器設(shè)備。二、 實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)利用在DRVI上搭建的頻譜分析儀來對信號進(jìn)行頻譜分析。由虛擬信號發(fā)生器產(chǎn)生多種典型波形的電壓信號，用頻譜分析芯片對該信號進(jìn)行頻譜分析，得到信號的頻譜特性數(shù)據(jù)。分析結(jié)果用圖形在計(jì)算機(jī)上顯示出來，也可通過打印機(jī)打印出來。三、 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備 1. 計(jì)算機(jī)             &

2、#160;        n臺2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺   1套3. 打印機(jī)                      1臺四、 實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容 1. 啟動(dòng)服務(wù)器，運(yùn)行DRVI主程序，開啟DRVI數(shù)據(jù)采集儀電源，然后點(diǎn)擊DRVI快捷工具條上的"聯(lián)機(jī)注冊"圖標(biāo)

3、，選擇其中的"DRVI采集儀主卡檢測"進(jìn)行服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集儀之間的注冊。2. 點(diǎn)擊"實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件"的鏈接，將本實(shí)驗(yàn)的腳本文件貼入并運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)截屏效果圖如圖2所示。圖1 典型信號頻譜分析實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)圖1 / 14圖2 典型信號頻譜分析實(shí)驗(yàn)3. 點(diǎn)擊DRVI"典型信號頻譜分析"實(shí)驗(yàn)中的"白噪聲"按鈕，產(chǎn)生白噪聲信號，分析和觀察白噪聲信號波形和幅值譜特性。4. 點(diǎn)擊DRVI"典型信號頻譜分析"實(shí)驗(yàn)中的"正弦波"按鈕，產(chǎn)生正弦波信號，分析和觀察正弦波信號波形和幅值譜特性。5. 點(diǎn)擊D

4、RVI"典型信號頻譜分析"實(shí)驗(yàn)中的"方波"按鈕，產(chǎn)生方波信號，分析和觀察方波信號波形和幅值譜特性。6. 點(diǎn)擊DRVI"典型信號頻譜分析"實(shí)驗(yàn)中的"三角波"按鈕，產(chǎn)生三角波信號，分析和觀察三角波信號波形和幅值譜特性。7. 其余依此類推，分析和觀察信號波形和幅值譜特性。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1、簡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮怼?、整理該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理圖3、按實(shí)驗(yàn)步驟整理出正弦波、方波、三角波、白噪聲以及其他波形的時(shí)域和幅值譜特性圖形，說明各信號頻譜的特點(diǎn)。4、將分析結(jié)果與理論分析進(jìn)行對照，說明實(shí)際分析結(jié)果與理論分析之間的差異，并簡要

5、分析產(chǎn)生誤差的原因。六、 思考題1、為何白噪聲信號對信號的波形干擾很大，但對信號的頻譜影響很?。?、在DRVI快速可重組平臺上面搭建一個(gè)“頻譜分析儀”需要采用哪些軟件芯片？它們相互之間的關(guān)系怎樣？2 / 14實(shí)驗(yàn)二 典型信號相關(guān)分析一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過本實(shí)驗(yàn)加深對相關(guān)分析概念、性質(zhì)、作用的理解。2. 掌握用相關(guān)分析法測量信號中周期成分的方法。二. 實(shí)驗(yàn)原理1.相關(guān)的基本概念相關(guān)是指客觀事物變化量之間的相依關(guān)系，在統(tǒng)計(jì)學(xué)中是用相關(guān)系數(shù)來描述兩個(gè)變量x，y之間的相關(guān)性的，即： 式中xy是兩個(gè)隨機(jī)變量波動(dòng)量之積的數(shù)學(xué)期望，稱之為協(xié)方差或相關(guān)性，表征了x、y之間的關(guān)聯(lián)程度；x、

6、y分別為隨機(jī)變量x、y的均方差，是隨機(jī)變量波動(dòng)量平方的數(shù)學(xué)期望。 2.相關(guān)函數(shù) 如果所研究的隨機(jī)變量x, y是與時(shí)間有關(guān)的函數(shù)，即x(t)與y(t)，這時(shí)可以引入一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的量xy()，稱為相關(guān)系數(shù)，并有： 式中假定x(t)、y(t)是不含直流分量(信號均值為零)的能量信號。分母部分是一個(gè)常量，分子部分是時(shí)移的函數(shù)，反映了二個(gè)信號在時(shí)移中的相關(guān)性，稱為相關(guān)函數(shù)。因此相關(guān)函數(shù)定義為： 或 如果 x(t)=y(t)，則稱為自相關(guān)函數(shù)，即： 若 x(t)與y(t)為功率信號，則其相關(guān)函數(shù)為： 計(jì)算時(shí)，令x(t)、y(t)二個(gè)信號之間產(chǎn)生時(shí)差，再相乘和積分，就可以得到時(shí)刻二個(gè)信號的相關(guān)性。連續(xù)變化

7、參數(shù)4 / 14，就可以得到x(t)、y(t)的相關(guān)函數(shù)曲線。相關(guān)函數(shù)描述了兩個(gè)信號或一個(gè)信號自身波形不同時(shí)刻的相關(guān)性（或相似程度），揭示了信號波形的結(jié)構(gòu)特性，通過相關(guān)分析我們可以發(fā)現(xiàn)信號中許多有規(guī)律的東西。相關(guān)分析作為信號的時(shí)域分析方法之一，為工程應(yīng)用提供了重要信息，特別是對于在噪聲背景下提取有用信息，更顯示了它的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。三. 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1. 計(jì)算機(jī)                    

8、60; n臺2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺   1套3. 打印機(jī)                      1臺四實(shí)驗(yàn)步驟1.點(diǎn)擊“該實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件”，啟動(dòng)該實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)效果圖如圖所示。2. 點(diǎn)擊DRVI"典型信號相關(guān)分析"實(shí)驗(yàn)中的通道1的"白噪聲"按鈕，產(chǎn)生白噪聲信號，然后點(diǎn)擊通道2的"白噪聲"

9、、"正弦波"、"方波"、"三角波"等按鈕，分析和觀察上述波形與"白噪聲"信號進(jìn)行相關(guān)分析后的結(jié)果。3. 點(diǎn)擊DRVI"典型信號相關(guān)分析"實(shí)驗(yàn)中的通道1的"正弦波"按鈕，產(chǎn)生正弦波信號，然后點(diǎn)擊通道2的"白噪聲"、"正弦波"、"方波"、"三角波"等按鈕，分析和觀察上述波形與"正弦波"信號進(jìn)行相關(guān)分析后的結(jié)果。4. 點(diǎn)擊DRVI"典型信號相關(guān)分析"實(shí)驗(yàn)中的通道1

10、的"方波"按鈕，產(chǎn)生方波信號，然后點(diǎn)擊通道2的"白噪聲"、"正弦波"、"方波"、"三角波"等按鈕，分析和觀察上述波形與"方波"信號進(jìn)行相關(guān)分析后的結(jié)果。5. 其它信號的相關(guān)分析參照以上步驟進(jìn)行。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求4 / 141、簡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚?、整理典型信號相關(guān)分析實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)圖；3、按實(shí)驗(yàn)步驟附上相應(yīng)的信號分析曲線，總結(jié)實(shí)驗(yàn)得出的主要結(jié)論。六、思考題1、如何用相關(guān)分析法測量信號中的周期成分？2、如何在噪聲背景下提取有用信息？實(shí)驗(yàn)三 力傳感器標(biāo)定及稱重實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)

11、目的通過本實(shí)驗(yàn)了解和掌握力傳感器的測量原理和方法。二、 力傳感器工作原理簡介 電阻應(yīng)變計(jì)是利用物體線性長度發(fā)生變形時(shí)其阻值會(huì)發(fā)生改變的原理制成的，其電阻絲一般用康銅材料，它具有高穩(wěn)定性及良好的溫度、蠕變補(bǔ)償性能。測量電路普遍采用惠斯通電橋（如圖3.1所示），利用的是歐姆定律，測試輸出量是電壓差。本實(shí)驗(yàn)采用的電阻應(yīng)變計(jì)采用的是惠斯通全橋電路，當(dāng)物料加到載物臺后，4個(gè)應(yīng)變片會(huì)發(fā)生變形，產(chǎn)生電壓輸出，經(jīng)采樣后送到計(jì)算機(jī)由DRVI快速可重組虛擬儀器平臺軟件處理。因?yàn)殡姌蛟谏a(chǎn)時(shí)有一些誤差，不可能保證每一個(gè)電橋的電阻阻值和斜率保持一致。所以，傳感器在使用之前必須要經(jīng)過線性校正，這是由于計(jì)算機(jī)得到的是經(jīng)過

12、采樣后的數(shù)字量，與真實(shí)質(zhì)量之間是一種線性關(guān)系，需要由標(biāo)定來得到這個(gè)關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)中采用的力傳感器是LYB-5-A型應(yīng)變力傳感器具有精度高、復(fù)現(xiàn)性好的特點(diǎn)。其外形見圖3.2。需要特別強(qiáng)調(diào)的是：由于力傳感器的過載能力有限（150%），所以，在實(shí)際使用過程中應(yīng)盡量避免用力壓傳感器的頭部或沖擊傳感器。否則，極易導(dǎo)致傳感器因過載而損壞！ 圖3.1 惠斯通電橋 圖3 .2力傳感器實(shí)物三. 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1. DRVI可重組虛擬實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺 1套2. 藍(lán)津數(shù)據(jù)采集儀（LDAQ-EPP2） 1套3. 開關(guān)電源（LDY-A） 1套4. 稱重臺 1個(gè)6 / 14四、實(shí)驗(yàn)步驟1.選擇實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件“服務(wù)器端”的鏈接，將

13、參考的實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件貼入DRVI軟件平臺，如圖3.3所示。圖3.3應(yīng)變式力傳感器稱重實(shí)驗(yàn)（服務(wù)器）2. 首先進(jìn)行傳感器的標(biāo)定：用標(biāo)準(zhǔn)砝碼測定K，b值，取兩個(gè)點(diǎn)（即分別用兩個(gè)不同的砝碼），計(jì)算出K，b的值作為標(biāo)定結(jié)果。具體操作過程為：點(diǎn)擊面板上的“運(yùn)行”按鈕，在載物臺上放置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼100克（或其他大?。?，然后輸入“100（或其他值）”到“試載參數(shù)x1”輸入框中，然后點(diǎn)擊“標(biāo)定1” 按鈕記錄下第一點(diǎn)的值；改變砝碼的質(zhì)量，比如300質(zhì)量的砝碼，輸入“300”到“試載參數(shù)x2”輸入框中，然后點(diǎn)擊“標(biāo)定2”按鈕記錄下第二點(diǎn)的值；再點(diǎn)擊“標(biāo)定結(jié)果”按鈕，得到K,b標(biāo)定值。3 . 標(biāo)定完畢，即可進(jìn)行物體測

14、量。將所測物體放在載物臺上，然后點(diǎn)擊“實(shí)測質(zhì)量”按鈕，得到被測物體質(zhì)量值。再改變質(zhì)量塊的大小，觀察和分析計(jì)算結(jié)果。五. 注意事項(xiàng)1. LYB-5-A型傳感器的稱重或測量不超過2Kg的力（平穩(wěn)，不含過強(qiáng)沖擊）。2. 不要沖擊傳感器或在其上施加過大的力，以免因過載而損壞傳感器。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并分析和說明檢測原理；2、分析測量誤差；3、應(yīng)用于稱重的傳感器還有哪些？簡述其工作原理。6 / 14 實(shí)驗(yàn)四、光電傳感器轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過本實(shí)驗(yàn)了解和掌握采用光電傳感器測量的原理和方法。2. 通過本實(shí)驗(yàn)了解和掌握轉(zhuǎn)速測量的基本方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理 直接測

15、量電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法很多，可以采用各種光電傳感器，也可以采用霍爾元件。本實(shí)驗(yàn)采用光電傳感器來測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為吸收式、遮光式、反射式、輻射式四種基本形式。反射式光電傳感器的工作原理見圖4.2，主要由被測旋轉(zhuǎn)部件、反光片（或反光貼紙）、反射式光電傳感器組成，在可以進(jìn)行精確定位的情況下，在被測部件上對稱安裝多個(gè)反光片或反光貼紙會(huì)取得較好的測量效果。在本實(shí)驗(yàn)中，由于測試距離近且測試要求不高，僅在被測部件上只安裝了一片反光貼紙，因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件上的反光貼紙通過光電傳感器前時(shí)，光電傳感器的輸出就會(huì)跳變一次。通過測出這個(gè)跳變頻率f，就可知道轉(zhuǎn)速n。 n=f如果在被測部件上對稱安裝

16、多個(gè)反光片或反光貼紙，那么，n=f/N。N-反光片或反光貼紙的數(shù)量。三. 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1. 計(jì)算機(jī) n臺2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺 1套3. 并口數(shù)據(jù)采集儀（LDAQ-EPP2） 1臺4. 開關(guān)電源（LDY-A） 1臺5. 光電轉(zhuǎn)速傳感器（LHYF-12-A） 1套6. 轉(zhuǎn)子/振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺（LZS-A）/(LZD-A) 1 臺 7 / 14圖4.1 光電傳感器的工作方式圖 4.2 反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、啟動(dòng)服務(wù)器，運(yùn)行DRVI主程序，開啟DRVI數(shù)據(jù)采集儀電源，然后點(diǎn)擊DRVI快捷工具條上的"聯(lián)機(jī)注冊"圖標(biāo)。2、點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件“服務(wù)器端”的

17、鏈接，運(yùn)行該實(shí)驗(yàn)。如圖4.3所示。圖4.3 轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)（服務(wù)器端）效果圖3、在電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)面上貼上反光紙，將光電傳感器探頭對準(zhǔn)反光紙，調(diào)節(jié)傳感器后面的靈敏度旋鈕至傳感器對反光紙敏感，對其它部位不敏感，然后啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速旋鈕使電機(jī)達(dá)到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。4、設(shè)定合適的門限值，點(diǎn)擊面板中的"開關(guān)"按鈕進(jìn)行測量，觀察并記錄測量的轉(zhuǎn)速值，調(diào)整傳感器的位置，同時(shí)觀察檢測到的轉(zhuǎn)速波形和傳感器位置之間的關(guān)系，并分析由此帶來的測量誤差。 5.、調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速至另一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，再次進(jìn)行測量。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、簡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?、根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟分析并整理轉(zhuǎn)速測量結(jié)果3、轉(zhuǎn)速測量還可以采用其他哪些

18、傳感器進(jìn)行？4、采用光電傳感器測量轉(zhuǎn)速的精度如何，怎樣保證測量的準(zhǔn)確性？實(shí)驗(yàn)五 速度傳感器振動(dòng)測量實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本實(shí)驗(yàn)了解并掌握機(jī)械振動(dòng)信號測量的基本方法二、 實(shí)驗(yàn)原理CD-21振動(dòng)速度傳感器的基本原理是基于一個(gè)慣性質(zhì)量（線圈組件）和殼體，殼體中固定有磁鐵，慣性質(zhì)量用彈性元件懸掛在殼體上工作時(shí)，將傳感器殼體固定在振動(dòng)體上，這樣，當(dāng)振動(dòng)體振動(dòng)時(shí)，在傳感器工資頻率范圍內(nèi)，線圈與磁鐵相對運(yùn)動(dòng)，切割磁力線，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電壓值正比與振動(dòng)速度值，這就是振動(dòng)速度傳感器的工作原理。9 / 14三、 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1.計(jì)算機(jī) n臺2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺 1套3. 速度傳感器（CD-21） 1套4. 藍(lán)津數(shù)據(jù)采集儀（LDAQ-EPP2） 1臺6. 開關(guān)電源（LDY-A） 1套7. 5芯-BNC轉(zhuǎn)接線 1條8. 轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺（LZS-A） 1 套四、 實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容1、 將加速度傳感器通過配套的磁座吸附在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)