测试技术与信息处理实验指导书.docx
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测试技术与信息处理实验指导书
实验一MATLAB基本应用
一、实验目的
1、学习MATLAB的基本用法；
2、了解MATLAB的目录结构和基本功能。
二、实验内容：
题目1、已知x的取值范围，画出y=sin（x）的图型。
参考程序：
x=0:
0.05:
4*pi;
y=sin（x）;
plot（y）
实验1.1
题目2、已知z取值范围，x=sin（z）;y=cos（z）;画三维图形。
参考程序：
z=0:
pi/50:
10*pi;
x=sin（z）;
y=cos（z）;
plot3（x,y,z）
xlabel（'x'）
ylabel（'y'）
zlabel（'z'）
实验1.2
题目3、已知x的取值范围，用subplot函数绘图。
参考程序：
x=0:
0.05:
7;
y1=sin（x）;
y2=1.5*cos（x）;
y3=sin（2*x）;
y4=5*cos（2*x）;
subplot（2,2,1）,plot（x,y1）,title（'sin（x）'）
subplot（2,2,2）,plot（x,y2）,title（'1.5*cos（x）'）
subplot（2,2,3）,plot（x,y3）,title（'sin（2*x）'）
subplot（2,2,4）,plot（x,y4）,title（'5*cos（2*x）'）
连续信号的MATLAB表示
实验1.3
题目4、指数信号：
指数信号Aeat在MATLAB中可用exp函数表示，其调用形式为：
y=A*exp（a*t）（例取A=1,a=-0.4）
参考程序：
A=1;a=-0.4;
t=0:
0.01:
10;
ft=A*exp（a*t）;
plot（t,ft）;gridon;
实验1.4
题目5、正弦信号：
正弦信号Acos（w0t+）和Asin（w0t+）分别由函数cos和sin表示，其调用形式为：
A*cos（w0t+phi）;A*sin（w0t+phi）（例取A=1，w0=2，=/6）
参考程序：
A=1;w0=2*pi;phi=pi/6;
t=0:
0.001:
8;
ft=A*sin（w0*t+phi）;
plot（t,ft）;gridon;
实验1.5
题目6、抽样函数：
抽样函数Sa（t）在MATLAB中用sinc函数表示，其定义为：
sinc（t）=sin（t）/（t），其调用形式为：
y=sinc（t）
参考程序：
t=-3*pi:
pi/100:
3*pi;
ft=sinc（t/pi）;
plot（t,ft）;gridon;
实验1.6
实验二金属箔式应变片半桥模拟性能曲线实验
一、实验目的
了解金属箔式应变片的应变效应，掌握单臂电桥工作原理和性能。
二、实验原理
本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。
应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路，转换成电信号输出显示。
电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：
ΔR/R=Kε；
式中ΔR/R为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。
（E为供桥电压）。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电路平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻
、
、
、
中，电阻的相对变化率分别为
、
、
、
，当使用一个应变片时，
；当二个应变片组成差动状态工作，则有
；用四个应变片组成二个差动工作，且
，
。
由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。
根据公式推算计算灵敏度
，
，绘制单臂
关系曲线的模拟图。
实验三差压式流量传感器模拟性能曲线实验
一、实验目的
学会使用MATLAB分析和理解差压式流量计原理及特性曲线
二、实验原理差压式流量计原理
充满管道的流体，当它流经管道内的节流件时，如图1所示，流速将在节流件处形成局部收缩，因而流速增加，静压力降低，于是在节流件前后便产生了压差。
流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可依据压差来衡量流量的大小。
这种测量方法是以流动连续性方程（质量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）为基础的。
压差的大小不仅与流量还与其他许多因素有关，例如当节流装置形式或管道内流体的物理性质（密度、粘度）不同时，在同样大小的流量下产生的压差也是不同的。
图1孔板附近的流速和压力分布
流量方程
式中qm--质量流量，kg/s;
qv--体积流量，m3/s;
C--流出系数；
ε--可膨胀性系数；
β--直径比，β=d/D;
d--工作条件下节流件的孔径，m；
D--工作条件下上游管道内径，m；
△P--差压，Pa；
ρl--上游流体密度，kg/m3。
由上式可见，流量为C、ε、d、ρ、△P、β（D）6个参数的函数，此6个参数可分为实测量[d，ρ，△P，β（D）]和统计量（C、ε）两类。
（1）实测量
1）d、D式（4．1）中d与流量为平方关系，其精确度对流量总精度影响较大，误差值一般应控制在±0．05％左右，还应计及工作温度对材料热膨胀的影响。
标准规定管道内径D必须实测，需在上游管段的几个截面上进行多次测量求其平均值，误差不应大于±0．3％。
除对数值测量精度要求较高外，还应考虑内径偏差会对节流件上游通道造成不正常节流现象所带来的严重影响。
因此，当不是成套供应节流装置时，在现场配管应充分注意这个问
2）ρρ在流量方程中与△P是处于同等位置，亦就是说，当追求差压变送器高精度等级时，绝不要忘记ρ的测量精度亦应与之相匹配。
否则△P的提高将会被ρ的降低所抵消。
3）△P差压△P的精确测量不应只限于选用一台高精度差压变送器。
实际上差压变送器能否接受到真实的差压值还决定于一系列因素，其中正确的取压孔及引压管线的制造、安装及使用是保证获得真实差压值的关键，这些影响因素很多是难以定量或定性确定的，只有加强制造及安装的规范化工作才能达到目的。
（2）统计量
1）C统计量C是无法实测的量（指按标准设计制造安装，不经校准使用），在现场使用时最复杂的情况出现在实际的C值与标准确定的C值不相符合。
它们的偏离是由设计、制造、安装及使用一系列因素造成的。
应该明确，上述各环节全部严格遵循标准的规定，其实际值才会与标准确定的值相符合，现场是难以完全满足这种要求的。
应该指出，与标准条件的偏离，有的可定量估算（可进行修正），有的只能定性估计（不确定度的幅值与方向）。
但是在现实中，有时不仅是一个条件偏离，这就带来非常复杂的情况，因为一般资料中只介绍某一条件偏离引起的误差。
如果许多条件同时偏离，则缺少相关的资料可查。
2）ε可膨胀性系数ε是对流体通过节流件时密度发生变化而引起的流出系数变化的修正，它的误差由两部分组成：
其一为常用流量下ε的误差，即标准确定值的误差；其二为由于流量变化ε值将随之波动带来的误差。
一般在低静压高差压情况，ε值有不可忽略的误差。
当△P／P≤0.04时，ε的误差可忽略不计。
实验四周期信号波形的合成与分解
一、实验目的
学会使用MATLAB观察方波信号的分解与合成
二、实验内容
编制MATLAB程序，仿真实现下图周期方波信号的分解与合成。
参考程序：
%[ex3.1]方波分解与合成
t=0:
0.01:
2*pi;
f1=4/pi*sin（t）;%基波
f3=4/pi*（sin（3*t）/3）;%三次谐波
f5=4/pi*（sin（5*t）/5）;
f7=4/pi*（sin（7*t）/7）;
f9=4/pi*（sin（9*t）/9）;
y1=f1+f3;
y2=f1+f3+f5;
y3=f1+f3+f5+f7+f9;
subplot（2,2,1）%在第一个子窗口画基波分量
plot（t,f1）,holdon
y=1*sign（pi-t）;%画方波信号
plot（t,y,'c:
'）
title（'周期矩形波的形成-基波'）
subplot（2,2,2）%在第二个子窗口画（基波+3次谐波）分量
plot（t,y1）,holdon
y=1*sign（pi-t）;
plot（t,y,'c:
'）
title（'周期矩形波的形成-基波+3次谐波'）
subplot（2,2,3）%在第三个子窗口画（基波+3次谐波+5次谐波）分量
plot（t,y2）,holdon
y=1*sign（pi-t）;
plot（t,y,'c:
'）
title（'基波+3次谐波+5次谐波'）
subplot（2,2,4）%第四个子窗口画（基波+3次谐波+5次谐波+7次谐波+9次谐波）
plot（t,y3）,holdon
y=1*sign（pi-t）;
plot（t,y,'c:
'）
title（'-基波+3次谐波+5次谐波+7次谐波+9次谐波'）
三、程序运行结果
四、思考：
周期信号的频谱如何求取？
其特点是什么？
其物理意义是什么？
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