工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、實(shí)驗(yàn)一 典型信號(hào)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(guò)本實(shí)驗(yàn)熟悉典型信號(hào)的波形和頻譜特征，并能夠從信號(hào)頻譜中讀取所需的信息。2、 了解信號(hào)頻譜分析的基本方法及儀器設(shè)備。二、 實(shí)驗(yàn)原理三、 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備四、 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(kāi)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(cè)圖標(biāo)，選擇其中的DRVI采集儀主卡檢測(cè)進(jìn)行服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集儀之間的注冊(cè)。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。3. 點(diǎn)擊DRVI典型信號(hào)頻譜分析實(shí)驗(yàn)中的白噪聲按鈕，產(chǎn)生白噪聲信號(hào)，分析和觀察白噪聲信號(hào)波形和幅值

2、譜特性。4. 點(diǎn)擊DRVI典型信號(hào)頻譜分析實(shí)驗(yàn)中的正弦波按鈕，產(chǎn)生正弦波信號(hào)，分析和觀察正弦波信號(hào)波形和幅值譜特性。5. 點(diǎn)擊DRVI典型信號(hào)頻譜分析實(shí)驗(yàn)中的方波按鈕，產(chǎn)生方波信號(hào)，分析和觀察方波信號(hào)波形和幅值譜特性。6. 點(diǎn)擊DRVI典型信號(hào)頻譜分析實(shí)驗(yàn)中的三角波按鈕，產(chǎn)生三角波信號(hào)，分析和觀察三角波信號(hào)波形和幅值譜特性。7. 其余依此類(lèi)推，分析和觀察信號(hào)波形和幅值譜特性。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求六、 思考題實(shí)驗(yàn)二 典型信號(hào)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(guò)本實(shí)驗(yàn)加深對(duì)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(cè)量信號(hào)中周期成分的方法。二. 實(shí)驗(yàn)原理1.相關(guān)的基本概念

3、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(lái)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(chēng)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、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(chēng)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(hào)均值為零)的能量信號(hào)。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(hào)在時(shí)移中的相關(guān)性，稱(chēng)為相關(guān)函數(shù)。因此相關(guān)函數(shù)定義為： 如果 x(

4、t)=y(t)，則稱(chēng)為自相關(guān)函數(shù)，即： 若 x(t)與y(t)為功率信號(hào)，則其相關(guān)函數(shù)為： 計(jì)算時(shí)，令x(t)、y(t)二個(gè)信號(hào)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(hào)的相關(guān)性。連續(xù)變化參數(shù)，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(hào)或一個(gè)信號(hào)自身波形不同時(shí)刻的相關(guān)性（或相似程度），揭示了信號(hào)波形的結(jié)構(gòu)特性，通過(guò)相關(guān)分析我們可以發(fā)現(xiàn)信號(hào)中許多有規(guī)律的東西。相關(guān)分析作為信號(hào)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(duì)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)備四實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚?、整理典型信

5、號(hào)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(hào)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(cè)量信號(hào)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(chēng)重實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)了解和掌握力傳感器的測(cè)量原理和方法。二、 力傳感器工作原理簡(jiǎn)介三. 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備四、實(shí)驗(yàn)步驟五. 注意事項(xiàng)六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 實(shí)驗(yàn)四、光電傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過(guò)本實(shí)驗(yàn)了解和掌握采用光電傳感器測(cè)量的原理和方法。2. 通過(guò)本實(shí)驗(yàn)了解和掌握轉(zhuǎn)速測(cè)量的基本方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理直接測(cè)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

6、用光電傳感器來(lái)測(cè)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(jiàn)圖4.2，主要由被測(cè)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(cè)部件上對(duì)稱(chēng)安裝多個(gè)反光片或反光貼紙會(huì)取得較好的測(cè)量效果。在本實(shí)驗(yàn)中，由于測(cè)試距離近且測(cè)試要求不高，僅在被測(cè)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(guò)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(guò)測(cè)出這個(gè)跳變頻率f，就可知道轉(zhuǎn)速n。 如果在被測(cè)部件上對(duì)稱(chēng)安裝多個(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

7、器和設(shè)備 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(kāi)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(cè)圖標(biāo)。2、點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件“服務(wù)器端”的鏈接，運(yùn)行該實(shí)驗(yàn)。如圖4.3所示。圖4.3 轉(zhuǎn)速測(cè)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(duì)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(duì)反光紙敏感，對(duì)其它部位不敏感，然后啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，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(mén)限值，點(diǎn)擊面板中的開(kāi)關(guān)按鈕進(jìn)行測(cè)量，觀察并記錄測(cè)量的轉(zhuǎn)速值，調(diào)整傳感器的位置，同時(shí)觀察檢測(cè)到的轉(zhuǎn)速

8、波形和傳感器位置之間的關(guān)系，并分析由此帶來(lái)的測(cè)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(cè)量。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、簡(jiǎn)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(cè)量結(jié)果3、轉(zhuǎn)速測(cè)量還可以采用其他哪些傳感器進(jìn)行？4、采用光電傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的精度如何，怎樣保證測(cè)量的準(zhǔn)確性？實(shí)驗(yàn)五 速度傳感器振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)了解并掌握機(jī)械振動(dòng)信號(hào)測(cè)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

9、對(duì)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。三、 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1.計(jì)算機(jī) n臺(tái)2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺(tái) 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(tái)6. 開(kāi)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(tái)（LZS-A） 1 套四、 實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容1、 點(diǎn)擊該實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件服務(wù)器端的鏈接，將參考的實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件讀入DRVI軟件平臺(tái)中并運(yùn)行。服務(wù)器端實(shí)驗(yàn)效果示意圖如圖5.1所示。 4.在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電機(jī)轉(zhuǎn)子上添加試重，啟動(dòng)電機(jī)，調(diào)整到一個(gè)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，點(diǎn)擊面板中的開(kāi)關(guān)按鈕，觀察和分析所得到振動(dòng)信號(hào)的波形和頻譜，點(diǎn)擊多路接線開(kāi)關(guān)，觀察濾波前后振動(dòng)信號(hào)波形和頻譜的變化情況并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 5. 關(guān)閉電機(jī)，在電機(jī)轉(zhuǎn)子上改變?cè)囍睾臀恢?，再次啟?dòng)電機(jī)進(jìn)行測(cè)量，觀察