传感器与测试技术docWord格式.docx

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二、实验目的1．了解计算机辅助测试SDAS2数据采集与分析系统，及其在振动测试中的应用；

2．掌握快速正弦扫频激振测试及实验数据处理；

3．了解冲击激振测试及实验数据处理。

三、可供选择的实验仪器被测机械结构悬臂梁激振器，功放加速度计，电荷放大器SDAS2数据采集与分析系统

四、拟定实验方案1．合理选择实验一起，搭建测试系统；

2．简述实验原理；

3．写出实验步骤；

（**必须经指导教师答疑通过以上实验方案，方可进行实验）4．完成实验过程，记录实验数据。

五、完成实验报告1．写出实验方案；

2．对实验数据进分析处理，比较被测试件的实验测试参数与理论计算参数，并加以分析；

3．谈谈该实验的心得体会及建议。

第一篇基础理论教学实验第一章信号及其描述

（1）典型信号的分解与合成实验1、试验目的1掌握信号分解与合成的原理；

2熟悉典型信号，如方波、三角波、锯齿波等的分解与合成过程。

2、实验仪器与系统框图1计算机，测试实验软件DTEST1.0；

典型信号的波形分解后各谐波分量的波形合成信号的波形分解合成23、实验原理1）信号的频域描述，反映的是信号的频率结构和各频率成分的幅值、相位关系。

2）如下傅立叶级数可以看出，周期信号可看作无穷多个谐波分量的合成。

而当周期信号已知时，可确定各谐波分量的系数，将其分解。

3）对于典型的周期信号，如方波、三角波等，根据其傅立叶级数可确定分解与合成的过程，具体形式见参考[1]。

4、实验内容与步骤1打开“测试实验软件DTEST1.0”，进入实验一；

2在典型信号中选择方波，单击分解，观察分解后各谐波分量的波形；

3单击合成，观察各谐波分量合成后的信号波形；

4改变合成谐波分量的数目为1，重新合成，观察合成波形的变化，并与原信号波形比较；

5逐步增加合成谐波分量的数目，重新合成，观察合成波形的变化，并与原信号波形比较；

6同样，在典型信号中选择其它信号，重复上述操作。

5、实验报告要求（包括思考题）1任选某一种典型信号，推导其傅立叶级数；

2画出其原始信号波形；

3画出其分解后各谐波分量的波形；

4分别画出谐波分量的数目为1，2，3的合成波形，并与原信号波形进行比较，说明二者的区别所在，及讨论为什么

（2）典型信号的频谱分析实验1、试验目的1掌握信号进行频谱分析的原理；

2熟悉典型周期信号，如方波、三角波、锯齿波等的幅、相频谱；

3熟悉典型非周期信号，如窗函数、单位脉冲函数、周期单位脉冲序列等的幅、相频谱；

4熟悉典型随机信号，如正态分布的随机信号等的幅、相频谱。

2、实验仪器与系统框图计算机，测试实验软件DTEST1.0；

3、实验原理1）信号的频域描述，反映的是信号的频率结构和各频率成分的幅值、相位关系。

在频域中每个信号都必须同时用幅频谱、相频谱来描述，统称为频谱。

幅频谱以频率为横坐标，以幅值为纵坐标；

相频谱以频率为横坐标，以相位为纵坐标。

2）周期信号，采用傅立叶级数来实现频谱分析；

3）非周期信号，采用傅立叶变换来实现频谱分析；

4）随机信号，理论上应该采用功率谱来表示其频域描述，但针对每一个记录样本，均可计算其幅值谱。

5）以上提到的频谱分析，当在计算机上实现时，均采用的是离散傅立叶变换DFT。

4、实验内容与步骤1）打开“测试实验软件DTEST1.0”，进入实验二；

2）在典型周期信号中选择方波，单击频谱分析，观察其幅、相频谱；

3）同样，可观察其他周期信号的幅、相频谱，注意周期信号的频谱特点；

4）在典型非周期信号中选择窗函数，单击频谱分析，观察其幅、相频谱；

5）同样，可观察其他非周期信号的幅、相频谱，注意非周期信号的频谱特点；

6）在典型随机信号中选择正态分布的随机信号，单击频谱分析，观察其幅、相频谱；

7）同样，可观察其他随机信号的幅、相频谱，注意随机信号的频谱特点。

5、实验报告要求（包括思考题）1任选某一种典型周期信号，画出其频谱（包括幅、相频谱），并总结出周期信号的频谱特点；

2任选某一种典型非周期信号，画出其频谱（包括幅、相频谱），并总结出非周期信号的频谱特点；

3任选某一种典型随机信号，画出其频谱（包括幅、相频谱），并总结出随机信号的频谱特点；

4写出离散傅立叶变换的公式，试编程运行（3）典型信号的幅值特性分析实验1、试验目的1掌握信号进行幅值特性分析的原理；

2熟悉典型周期信号，如方波、三角波、锯齿波等的幅值特性；

3熟悉典型非周期信号，如窗函数、单位脉冲函数、周期单位脉冲序列等的幅值特性；

4熟悉典型随机信号，如正态分布的随机信号等的幅值特性。

3、实验原理1）概率密度函数提供了信号幅值分布的信息，不同的信号有不同的概率密度函数图形，因此可以用来识别信号的性质。

2）当该函数未知时，可以用统计概率分布图和直方图来估计。

4、实验内容与步骤1）打开“测试实验软件DTEST1.0”，进入实验三；

2）在典型周期信号中选择方波，单击幅值特性分析，观察其概率分布函数、概率密度函数；

3）同样，可观察其他周期信号的概率分布函数、概率密度函数；

4）在典型非周期信号中选择窗函数，单击幅值特性分析，观察其概率分布函数、概率密度函数；

5）同样，可观察其他非周期信号的概率分布函数、概率密度函数；

6）在典型随机信号中选择正态分布的随机信号，单击幅值特性分析，观察其概率分布函数、概率密度函数；

7）同样，可观察其他随机信号的概率分布函数、概率密度函数。

5、实验报告要求（包括思考题）1任选某一种典型周期信号，画出其概率分布函数、概率密度函数；

2任选某一种典型非周期信号，画出其概率分布函数、概率密度函数；

3任选某一种典型随机信号，画出其概率分布函数、概率密度函数；

4写出离散傅立叶变换的公式，试编程运行（4）典型信号的强度分析实验1、试验目的1掌握信号进行强度分析原理，计算各统计参数，如均值、方差、均方值等；

2熟悉典型周期信号，如方波、三角波、锯齿波等的各统计参数；

3熟悉典型非周期信号，如窗函数、单位脉冲函数、周期单位脉冲序列等的各统计参数；

4熟悉典型随机信号，如正态分布的随机信号等的各统计参数。

3、实验原理1主要统计特征参数包括均值、均方值、方差，三者之间的关系。

2其他统计特征参数还有很多，具体可见参考[11]。

4、实验内容与步骤1）打开“测试实验软件DTEST1.0”，进入实验四；

2）在典型周期信号中选择方波，单击强度分析，计算其各统计参数；

3）同样，可观察其他周期信号的各统计参数；

4）在典型非周期信号中选择窗函数，单击强度分析，计算其各统计参数；

5）同样，可观察其他非周期信号的各统计参数；

6）在典型随机信号中选择正态分布的随机信号，单击强度分析，计算其各统计参数；

7）同样，可观察其他随机信号的各统计参数。

5、实验报告要求（包括思考题）1）任选某一种典型周期信号，计算其各统计参数；

2）任选某一种典型非周期信号，计算其各统计参数；

3）任选某一种典型随机信号，计算其各统计参数；

第二章测试装置的基本特性（5）传感器静态标定实验1、试验目的1）学习YJD-1型电阻应变仪的使用方法。

2）学习测量装置静态特性的标定方法。

3）掌握用分析软件对静态装置静态特性的标定方法。

2、实验仪器与系统框图1）YJD-1型电阻应变仪；

2）电阻应变式传感器；

3）计算机，测试实验软件DTEST1.0；

电阻应变式传感器器YJD-1电阻应变仪加载装置4）系统框图3、实验原理新设计制造的传感器，需要对其参数和性能进行标定，以便检查是否符合设计要求。

另外，随着时间和周围环境的变化，使用中传感器的参数也会有变化，也需要进行定期校准，所以测量装置的标定，是一项经常性，非常重要的工作。

电阻应变式测力传感器的静态标定，就是在静态下，通过加载装置对传感器施加载荷，同时由应变仪读取输出，而获取传感器的静态特性参数如灵敏度，非线性度，回程误差等。

4、实验内容与步骤4．1粘贴应变片1）惠斯登电桥挑选两个电阻值120Ω左右的电阻应变片,阻值差小于0.5。

2）砂纸打磨等强度梁，去除污物，用酒精清洗。

3）用502胶水粘贴电阻应变片。

（一片粘在受力的位置，一片粘在不受力的位置。

）4）用万用表检查有无短路、断路，引线与等强度梁间的绝缘电阻应大于150MΩ。

5）焊接导线，并用胶带纸固定，在常温下，放置