信号与测试系统实验讲义_101115

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1、《信号与测试系统》课程实验指导书南京理工大学精密仪器与测控技术系2010年11月11日修订22--实验一典型动态系统阶跃响应特性一、实验目的：了解典型一阶系统、二阶系统的阶跃响应特性，验证理论分析的结论。二、实验设备：恒温水槽、热电偶测温传感器、直流放大器（见附录3）、多路电压信号数字化采集系统（见附录1）；RLC实验电路板、DF1701SD直流稳压电源（见附录2）。三、实验内容：3.1热电偶阶跃响应比较热电偶测温传感器可看作一阶线性测量系统。将热电偶测温传感器从一个稳定的温度环境快速投入另一温度的恒温介质

2、中，可获得其阶跃响应。测量2~3种热电偶测温传感器的阶跃响应，比较分析其差异及其传感器结构之间的关系。图1-1热电偶测温系统阶跃响应比较实验系统3.1.1实验系统组成实验系统组成如图1-1所示。实验时热电偶冷端置于室温环境（保持室温稳定），恒温水槽温度保持在90℃左右。3.1.2实验要点（1）仪器参数设置信号数字化采集系统：量程±5V；采样速度1000Sa/s，采样长度5K。直流放大器：增益1000，低通滤波10kHz。（2）操作提示22--先将热电偶测温传感器探头在室温环境中放置大约3分钟(对于小型传感器

3、，时间可适当缩短)；设置仪器参数；运行信号采集系统应用程序“OneChannelDAQ_M101.vi”，进入“数据采集准备”界面，点击虚拟面板上的“启动采集”按钮，然后迅速将热电偶测温传感器探头插入恒温水槽中（启动信号采集程序到插入探头的间隔不要大于1秒钟），使其获得（近似）阶跃温度激励（输入），信号采集系统将完整记录热电偶的响应过程(曲线)；待信号采集过程完成，将相应的采集数据适当命名保存。对不同的传感器重复此步骤，最后进行分析比较。3.2RLC电路的阶跃响应比较二阶RLC电路系统通过快速电子开关施加直

4、流电压，形成阶跃电压激励，信号采集系统记录相应的响应波形。①、按照图1-2所示的电路图，连接好电路。图1-2二阶RLC电路系统阶跃响应实验系统简图②、信号数字化采集系统：量程±5V；采样速度10kSa/s，采样长度30K。③、打开稳压电源开关，等待半分钟（待稳压电源稳定）；运行“OneChannelDAQ_M101.vi”，进入“数据采集准备”界面，点击虚拟面板上的“启动采集”按钮，然后迅速用手触摸实验线路板上的触摸开关，即使电子开关迅速闭合，对RLC电路形成阶跃电压激励（输入），信号采集系统将完整记录RL

5、C电路系统的阶跃响应过程。仔细观察并保存响应曲线数据，同时记录相应的电路参数。④、改变电路参数3~4种情况重复实验记录。分析电路参数引起阶跃响应变化的规律。22--四、实验报告要求：1、说明实验目的、实验系统组成框图，使用仪器设备的型号和编号；2、完整的实验参数记录和响应曲线图；3、热电偶传感器的结构对其阶跃响应的影响分析；5、RLC电路参数对其阶跃响应的影响分析。22--实验二典型动态系统频响特性测试（谐波激励法）一、实验目的：1、熟悉典型系统的频响特性，验证理论分析的结论；2、掌握利用谐波激励实验辩识测

6、量系统频响特性的基本方法。二、实验仪器：低频信号发生器、双通道数字存储示波器、实验板三、实验原理：图2-1二阶RLC电路系统图二阶RLC电路系统位于实验板上，是一个由电感L、电容C和电阻R组成的无源电路网络，其线路如图2-1所示。恰当地选取电路参数，便可构成二阶低通滤波器。理想情况下()，的输入输出方程为：其中，、。调整R取值，使，便可构成截止频率为的二阶巴特沃斯低通滤波器。实验板电路参数的值为R=0~100Ω，L≈1.7mh，C≈2.2μF。其精确值见实验板标示。图2-2测量系统的组成测量系统构成如图2-

7、2所示。用信号发生器向待测的电路网络输入不同频率的三角谐波信号22--，电路相应输出信号为。由双通道数字存储示波器同时检测输入、输出的幅度Ai和Ao及相位差。具体实验项目包括两项：①取，分别在、的情况下，检测信号的峰——峰值2Ai和2Ao，保持2Ai不变，记录2Ao的数据，获取幅频特性的曲线。同时使用示波器的光标测量功能记录信号的输入与输出的峰值时间差，获取相频特性的曲线（）。②取，频率f仍以以上数值改变，检测记录信号的峰—峰值2Ai和2Ao及时间差，获取幅频特性曲线及相频特性曲线。一、实验步骤：1、按照图

8、2-2连接好二阶RLC电路系统，请指导老师检查。2、插好低频信号发生器的插头，将电压输出的旋钮调至最小位置，然后打开电源开关。按表列数据选择好输出信号频率。调节输出电压旋钮，使信号发生器输出电压；同时注意示波器中信号的峰——峰值2Ai在3V左右，并记住信号发生器输出电压值（以后需保持此值不变）。3、改变信号发生器输出信号的频率（注意保持输出电压值不变），观察电路系统输出信号的峰——峰值2Ao的变化，并记录下数据。