工程測試技術(shù)實驗指導(dǎo)書共13頁word資料

1、實驗一典型信號頻譜分析一、實驗?zāi)康?、在理論學(xué)習(xí)的根底上,通過本實驗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根本方法及儀器設(shè)備.二、實驗原理本實驗利用在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)果用圖形在計算機上顯示出來,也可通過打印機打印出來.三、實驗儀器和設(shè)備1. 計算機n臺2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺1套3. 打印機1臺四、實驗步驟及內(nèi)容1 .啟動效勞器,運行DRVI主程序,開啟DRVI數(shù)據(jù)采集儀電源,然后點擊DRVI快

2、捷工具條上的"聯(lián)機注冊圖標(biāo),選擇其中的"DRVI采集儀主卡檢測"進(jìn)行效勞器和數(shù)據(jù)采集儀之間的注冊.2 .點擊"實驗?zāi)_本文件的鏈接,將本實驗的腳本文件貼入并運行,實驗截屏效果圖如圖2所示.圖1典型信號頻譜分析實驗原理設(shè)計圖圖2典型信號頻譜分析實驗3 .點擊DRVI"典型信號頻譜分析“實驗中的"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 .點擊DRVI"典型信號頻譜分析"實驗中的"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 .點擊DR

3、VI"典型信號頻譜分析“實驗中的"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 .點擊DRVI"典型信號頻譜分析“實驗中的"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、實驗報告要求1、簡述實驗?zāi)康暮驮?2、整理該實驗的設(shè)計原理圖3、按實驗步驟整理出正弦波、方波、三角波、白噪聲以及其他波形的時域和幅值譜特性圖形,說明各信號頻譜的特點.4、將分析結(jié)果與理論分析進(jìn)行對照,說明實際分析結(jié)果與理論分析之間的差異,并簡要分析產(chǎn)生誤差的原因.六、思

4、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??？2、在DRVI快速可重組平臺上面搭建一個“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？實驗二典型信號相關(guān)分析一.實驗?zāi)康? .在理論學(xué)習(xí)的根底上,通過本實驗加深對相關(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.實驗原理1 .相關(guān)的根本概念相關(guān)是指客觀事物變化量之間的相依關(guān)系,在統(tǒng)計學(xué)中是用相關(guān)系數(shù)來描述兩個變量x,y之間的相關(guān)性的,即：式中Pxy是兩個隨機變量波動量之積的數(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；ax、oy分別為隨機變量x、y的均方差,是隨機變量

5、波動量平方的數(shù)學(xué)期望.2 .相關(guān)函數(shù)如果所研究的隨機變量x,y是與時間有關(guān)的函數(shù),即x(t)與y(t),這時可以引入一個與時間p有關(guān)的量pxy(r),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.分母局部是一個常量,分子局部是時移.的函數(shù),反映了二個信號在時移中的相關(guān)性,稱為相關(guān)函數(shù).因此相關(guān)函數(shù)定義為：/6=口"或/:碘軟-如果x(t)=y(t),那么稱.-勺為自相關(guān)函數(shù),即：假設(shè)x(t)與y(t)為功率信號,那么其相關(guān)函數(shù)為：計算時,令x(t)、y(t)二個信號之間產(chǎn)生時差.,再相乘和積分,就可以得到.時刻二個信號的相關(guān)性.連續(xù)變化參數(shù)P

6、,就可以得到x(t)、y(t)的相關(guān)函數(shù)曲線.相關(guān)函數(shù)描述了兩個信號或一個信號自身波形不同時刻的相關(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,更顯示了它的實際應(yīng)用價值.三.實驗儀器和設(shè)備1 .計算機n臺2 .DRVI快速可重組虛擬儀器平臺1套3 .打印機1臺四.實驗步驟1 .點擊“該實驗?zāi)_本文件,啟動該實驗.實驗效果圖如下圖.2 .點擊DRVI"典型信號相關(guān)分析"實驗中的通道1的“白噪聲"按鈕,產(chǎn)生白噪聲信號,然后點擊

7、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"白噪聲信號進(jìn)行相關(guān)分析后的結(jié)果.3 .點擊DRVI"典型信號相關(guān)分析"實驗中的通道1的"正弦波"按鈕,產(chǎn)生正弦波信號,然后點擊通道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 .點擊DRVI"典型信號相關(guān)分析"實驗中的

8、通道1的"方波"按鈕,產(chǎn)生方波信號,然后點擊通道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、實驗報告要求1、簡述實驗?zāi)康暮驮恚?、整理典型信號相關(guān)分析實驗的實驗原理設(shè)計圖；3、按實驗步驟附上相應(yīng)的信號分析曲線,總結(jié)實驗得出的主要結(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？實驗三力傳感器標(biāo)定及稱重實驗一、實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗了解和掌握力傳感器

9、的測量原理和方法.二、力傳感器工作原理簡介電阻應(yīng)變計是利用物體線性長度發(fā)生變形時其阻值會發(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.本實驗采用的電阻應(yīng)變計采用的是惠斯通全橋電路,當(dāng)物料加到載物臺后,4個應(yīng)變片會發(fā)生變形,產(chǎn)生電壓輸出,經(jīng)采樣后送到計算機由DRVI快速可重組虛擬儀器平臺軟件處理.由于電橋在生產(chǎn)時有一些誤差,不可能保證每一個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,這是由于計算機得到的是經(jīng)過采樣后的數(shù)字量,與真實質(zhì)量之間是一種線性

10、關(guān)系,需要由標(biāo)定來得到這個關(guān)系.在實驗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.其外形見圖3.2.需要特別強調(diào)的是：由于力傳感器的過載水平有限150%,所以,在實際使用過程中應(yīng)盡量防止用力壓傳感器的頭部或沖擊傳感器.否那么,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力傳感器實物三.實驗儀器和設(shè)備1 .DRVI可重組虛擬實驗開發(fā)平臺1套2 .藍(lán)津數(shù)據(jù)采集儀LDAQ-EPP21套3 .開關(guān)電源LDY-A1套4 .稱重臺1個四、實驗步驟1 .選擇實驗?zāi)_本文件“效勞器端的鏈接,將參考的實驗?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

11、重實驗效勞器2 .首先進(jìn)行傳感器的標(biāo)定：用標(biāo)準(zhǔn)祛碼測定K,b值,取兩個點即分別用兩個不同的祛碼,計算出K,b的值作為標(biāo)定結(jié)果.具體操作過程為：點擊面板上的“運行按鈕,在載物臺上放置一個標(biāo)準(zhǔn)祛碼100克或其他大小,然后輸入“100或其他值到“試載參數(shù)x1輸入框中,然后點擊“標(biāo)定1按鈕記錄下第一點的值；改變祛碼的質(zhì)量,比方300質(zhì)量的祛碼,輸入“300到“試載參數(shù)x2輸入框中,然后點擊“標(biāo)定2按鈕記錄下第二點的值；再點擊“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)行物體測量.將所測物體放在載物臺上,然后點擊“實測質(zhì)量按鈕,得到被測物體質(zhì)量值.再改變質(zhì)量塊的大小,觀察和分析計算結(jié)果.五.考

12、前須知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、實驗報告要求1、根據(jù)實驗內(nèi)容整理實驗結(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.實驗四、光電傳感器轉(zhuǎn)速測量實驗一、實驗?zāi)康? .通過本實驗了解和掌握采用光電傳感器測量的原理和方法.2 .通過本實驗了解和掌握轉(zhuǎn)速測量的根本方法.二、實驗原理直接測量電機轉(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.本實驗采用光電傳感器來測量電機的轉(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

13、射式、輻射式四種根本形式.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反光片或反光貼紙會取得較好的測量效果.在本實驗中,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,光電傳感器的輸出就會跳變一次.通過測出這個跳變頻率f,就可知道轉(zhuǎn)速n0n=f如果在被測部件上對稱安裝多個反光片或反光貼紙,那么,n=f/NoN-反光片或反光貼紙的數(shù)量.三.實驗儀器和設(shè)備1 .計算機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

14、儀LDAQ-EPP21臺4 .開關(guān)電源LDY-A1臺5 .光電轉(zhuǎn)速傳感器LHYF-12-A1套6 .轉(zhuǎn)子/振動實驗臺LZS-A/LZD-A1臺圖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、實驗步驟1、啟動效勞器,運行DRVI主程序,開啟DRVI數(shù)據(jù)采集儀電源,然后點擊DRVI快捷工具條上的"聯(lián)機注冊"圖標(biāo).2、點擊實驗?zāi)_本文件“效勞器端的鏈接,運行該實驗.如圖4.3所示.圖4.3轉(zhuǎn)速測量實驗效勞器端效果圖3、在電機轉(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,然后啟動實驗臺,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速

15、旋鈕使電機到達(dá)某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速.4、設(shè)定適宜的門限值,點擊面板中的"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)電機轉(zhuǎn)速至另一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速,再次進(jìn)行測量.五、實驗報告要求1、簡述實驗?zāi)康暮驮?、根據(jù)實驗步驟分析并整理轉(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？實驗五速度傳感器振動測量實驗一、實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗了解并掌握機械振動信號測量的根本方法二、實驗原理CD-21振動速度傳感器的根本原理是基于一個慣性質(zhì)量線圈

16、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,將傳感器殼體固定在振動體上,這樣,當(dāng)振動體振動時,在傳感器工資頻率范圍內(nèi),線圈與磁鐵相對運動,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速度值,這就是振動速度傳感器的工作原理.三、實驗儀器和設(shè)備1 .計算機n臺2 .DRVI快速可重組虛擬儀器平臺1套3 .速度傳感器CD-211套4 .藍(lán)津數(shù)據(jù)采集儀LDAQ-EPP21臺6 .開關(guān)電源LDY-A1套7 .5芯-BNC轉(zhuǎn)接線1條8 .轉(zhuǎn)子實驗臺LZS-A1套四、實驗步驟和內(nèi)容1、將加速度傳感器通過配套的磁座吸附在振動實驗臺底座上,然后將其輸出端和變送器的輸入端相連,變送器的輸出端通過一根帶五芯航空插頭的電纜和數(shù)據(jù)采集儀通道連接.2、啟動效勞器,運行DRVI主程序,開啟DRVI數(shù)據(jù)采集儀電源,然后點擊DRVI快捷工具條上的"聯(lián)機注冊"圖標(biāo).3、點擊該實驗?zāi)_本文件"效勞器端的鏈接,將參考的實驗?zāi)_本文件讀入DRVI軟件平臺中并運行.效勞器端實驗效果示意圖如圖5.1所示.圖5.1速度傳感器振動測量實驗效勞器端效果圖4 .在振動實驗臺的電機轉(zhuǎn)子上添加試重,啟動電機,調(diào)整到一個穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速,點擊面板中的“開關(guān)"按鈕,觀察和分析所得到振動信號的波形和頻譜,點擊多路接線開關(guān)",觀察濾波前后振動信號波形和頻譜的變化情況并記錄實