传感器与测试技术

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1、传感器与测试技术实验指导书（虚拟实验系统用）河北科技大学机械电子工程学院2005．652前言随着传感技术、信息处理技术及计算机应用技术的发展，促使测试技术在知识内容、实验仪器、实验方法等方面都发生了意义深远的变革与更新，并已充分体现在面向廿一世纪教学大纲与教材中，显然原有的实验设备环境已远不能满足其要求，为此我学科组应用虚拟仪器(VI)技术，研发了VI实验平台，推出了26项教学实验，大大丰富了实验内容，包括基础理论篇与工程应用篇，前者主要是配合课堂教学对理论知识的演示与验证；后者是直接针对工程应用技术的综合性、设计性实验，即以学生为主体，按实验目的自行选择测量装置，搭建测试系统，确定试验方

2、法步骤等。为了配合机械类专业“传感器与测试技术”多学科、多层次实验教学要求，我学科组重新编制了“传感器与测试技术实验指导书”。对于不同学科，不同层次的教学任务，可按大纲要求自行选择部分实验内容。为了方便学生自学与复习，本书按教材章节顺序编写实验内容。因时间仓促，水平所限，难免有错误与不妥之处，恳请读者批评指正，并愿广泛征求反馈意见，进一步修改完善，推出正式版本。谢谢！编者2005．652第一篇基础理论教学实验第一章信号及其描述1、典型信号的合成与分解实验2、典型信号的频谱分析实验3、典型信号幅值分布特性分析4、典型信号的强度分析第二章测试装置的基本特性5、传感器静态标定实验6、一阶系统频率

3、响应实验7、二阶系统频率响应实验8、一二阶系统无失真测试条件实验第三章常用传感器9、电阻应变式测力、拉、压、弯、扭传感器原理及应用实验10、涡流传感器原理及应用实验11、压电式传感器原理及前置放大器第四章信号调理、处理和记录12、电桥在应变测试中的应用13、调制与解调原理实验14、动态电阻应变仪工作原理实验15、RC调谐式滤波器的基本特性实验16、倍频程滤波器及其在噪声测试中应用第五章信号处理初步17、频率混叠、抗混频滤波与采样定理18、窗函数与FFT谱的能量泄漏19、FFT谱的栅栏效应与信号的整周期截取20、信号的相关分析521、信号的FFT功率谱分析第二篇工程测试应用实验2、振动信号测

4、试实验1）仪器选择及系统设计2）时域参量测试3）振动信号的频谱分析3、机械结构振动参数测试实验1）测试系统设计2）了解SDASⅡ数据采集系统3）测试数据的分析处理4、回转轴径向运动误差测试实验1）测量原理2）测试系统设计3）数据采集与处理5、噪声测试实验1）测量原理2）测试系统设计3）数据采集与处理6、动应力综合测试实验1）综合应力发生装置2）贴片与接桥3）模拟测试系统设计4）数字测试系统设计52综合型、设计型实验要求与格式（例如）一、实验名称：机械结构振动参数测试实验二、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

5、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。52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

6、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2)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。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

7、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）：521)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