大型实验周MATLAB处理与分析.doc

实验一 柴油机状态监测与故障诊断综合实验本实验以低速第一通道为例进行分析。绘制时域波形及频域波形的程序如下：clcFs=24000m=load(C:UsersAdministrator.LBDZ-20130910XVDesktopdaxingshiyanzhou柴油机故障诊断实验故障状态低速1119189_Waveform.TXT)for i=2:11 figure(i):plot(m(1:1024,i); title(通道,int2str(i-1) A=mean(m(:,i); m(:,i)=m(:,i)-A;endfor i=2:11 y(:,i)=psd(m(:,i); figure(i+10);plot(y(:,i) title(通道,int2str(i-1)end正常频域：图像如下：正常时域：故障频域：故障频域：求时频域特征值程序：clf;fs=24000;N=1024;lm=1024;%采样频率和数据点数n=0:N-1;t=n/fs;%时间序列z=fft(y);%对信号进行快速Fourier变换mag=abs(z);%求得Fourier变换后的振幅f=n*fs/N;%频率序列 A=mean(x)%均值B=sum(x-A).2)/lm%方差y=x-A;C=sqrt(sum(y.2)/lm)%均方根D=sum(y.4)/lm%峭度E=sum(abs(y)/lm;%均对均值F=C/E%波形指标G=max(y);%最大值H=min(y);%最小值I=G-H%峰值G=D/(C4)%峭度指标K=sum(f*mag)/sum(mag)%频谱重心故障时频域特征值如下：A = -0.5562B = 32.4501C = 5.6965D = 2.5621e+04F = 1.6648I = 94.6457G = 24.3311K = 1.1954e+04运行结果：正常时频域特征值如下：A = -0.8026B = 140.5535C = 11.8555D = 5.4590e+05F = 2.0430I = 200.4649G = 27.6329K = 1.1969e+04实验二 传动系统状态监测与故障诊断综合实验此次实验以电机频率18HZ第五通道为例。绘制时域波形及频域波形的程序：clcFs=24000m=load(C:UsersAdministrator.LBDZ-20130910XVDesktopdaxingshiyanzhou柴油机故障诊断实验故障状态低速1119189_Waveform.TXT)for i=2:11 figure(i):plot(m(1:1024,i); title(通道,int2str(i-1) A=mean(m(:,i); m(:,i)=m(:,i)-A;endfor i=2:11 y(:,i)=psd(m(:,i); figure(i+10);plot(y(:,i) title(通道,int2str(i-1)end正常频域：图像如下：正常时域：故障频域：故障频域：求时频域特征值程序如下：clf;fs=24000;N=1024;lm=1024;%采样频率和数据点数n=0:N-1;t=n/fs;%时间序列z=fft(y);%对信号进行快速Fourier变换mag=abs(z);%求得Fourier变换后的振幅f=n*fs/N;%频率序列 A=mean(x)%均值B=sum(x-A).2)/lm%方差y=x-A;C=sqrt(sum(y.2)/lm)%均方根D=sum(y.4)/lm%峭度E=sum(abs(y)/lm;%均对均值F=C/E%波形指标G=max(y);%最大值H=min(y);%最小值I=G-H%峰值G=D/(C4)%峭度指标K=sum(f*mag)/sum(mag)%频谱重心故障：A = -0.0372B = 1.6258C = 1.2751D = 9.2125F = 1.2909I = 8.7846G = 3.4853K = 1.1986e+04运行结果：正常：A = 0.0198B = 0.4638C = 0.6810D = 0.7675F = 1.2770I = 5.2093G = 3.5681K = 1.1986e+04实验三 金属箔式应变片电桥性能及应用实验单臂电桥：MATLAB程序如下：W=20 40 60 80 100 120 140 160 180 200U=3.3 6.5 9.9 13.1 16.4 19.7 23.0 26.2 29.5 32.8p=polyfit(W,U,1)%进行曲线拟合U1=polyval(p,W);plot(W,U,*,W,U1,r)%作出数据点和拟合曲线的图形title(单臂电桥电压（mv）与质量（g）的关系)e=U1-U;e1=abs(e);e2=max(e1)f=e2/32.8运行结果：p = 0.1639 0.0067e2 =0.0642图像如下：同理半桥电路：运行结果：p = 0.4084 0.0267f = 0.0012图像如下：全桥电路运行结果：p = 0.4135 -1.4133f =0.2137则灵敏度为0.4135，非线性误差为21.37%。图像如下：实验四 差动变压器性能实验及振动测试实验表2-1MATLAB程序：（这里为方便运算用y代替V，用x代替X）y=2.52 2.36 2.15 1.95 1.71 1.48 1.23 0.98 0.72 0.46 0.2 0.4 0.62 0.88 1.12 1.38 1.60 1.85 2.03 2.24x=5.0 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5p1=polyfit(x(1:10),y(1:10),1);%分段拟合p2=polyfit(x(11:end),y(11:end),1);Y1=vpa(poly2sym(p1,x),6)Y2=vpa(poly2sym(p2,x),6)x1=min(x(1:11):0.1:max(x(1:11);x2=min(x(11:end):0.1:max(x(11:end);y1=polyval(p1,x1);y2=polyval(p2,x2); plot(x,y,*,x1,y1,x2,y2) 运行结果：Y1 =4.91824 - 0.463758*xY2 =0.464727*x - 4.46091图像如下：下面计算灵敏度和非线性误差：量程为1mm时：输入MATLAB程序：y=0.2 0.4 0.62x=10.0 10.5 11.0p=polyfit(x,y,1)y1=polyval(p,x);e=y1-y;e1=abs(e);e2=max(e1);f=e2/0.62运行结果：p = 0.4200 -4.0033f =0.0108则灵敏度为0.4200，非线性误差为1.08%。同理量程为-1mm时程序：y=0.72 0.46 0.2x=9 9.5 10.0p=polyfit(x,y,1)y1=polyval(p,x);e=y1-y;e1=abs(e);e2=max(e1);f=e2/0.72运行结果：p = -0.5200 5.4000f = 1.4649e-15量程为3mm时程序：y=0.2 0.4 0.62 0.88 1.12 1.38 1.60x=10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0p=polyfit(x,y,1)y1=polyval(p,x);e=y1-y;e1=abs(e);e2=max(e1);f=e2/1.38运行结果：p = 0.4757 -4.5850f =0.0202量程为-3mm时程序：y=1.71 1.48 1.23 0.98 0.72 0.46 0.2x=7 7.5 8 8.5 9 9.5 10.0p=polyfit(x,y,1)y1=polyval(p,x);e=y1-y;e1=abs(e);e2=max(e1);f=e2/1.71运行结果：p = -0.5057 5.2671f = 0.0100实验五 电涡流传感器的位移特性及应用实验表3-1MATLAB程序：X=2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5U=0.06 0.62 0.98 1.18 1.29 1.35 1.38 1.40 1.42 1.43title(U-X曲线)plot(X,U,*)点击工具基本拟合保形插值，得U-X曲线如下：量程为3mm时运行结果：p = 0.3720 -0.2830f =0.0814计算量程为1mm、3mm及5mm时灵敏度和线性度同实验四对线性度灵敏度的求法。量程为1mm时运行结果：p = 0.5600 -0.3240f =1.1639e-15量程为5mm时运行结果：p = 0.2474 -0.1320f =0.1739量程1mm时运行结果：p = 0.5900 -2.2200f = 1.5209e-16表3-2量程3mm时运行结果：p = 0.3680 -1.2240f =0.0912表3-3量程1mm时运行结果：p = 0.5700 -0.4240f =1.748e-16量程3mm时运行结果：p = 0.3590 -0.1220f =0.1070表3-6用MATLAB可作出振动频率和输出峰值曲线如下：表3-7用MATLAB可作出V-n曲线如下：实验六 温度控制与测温传感器温度特性测试实验表4-1MATLAB程序：T=50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110;U=0.7 4.5 8.4 12.9 17.3 21.9 26.6 31.3 36.0 40.5 45.0 49.5 54.1;p=polyfit(T,U,1)U1=polyval(p,T);plot(T,U,*,T,U1,R)title(Uo2-T曲线)e=U1-U;e1=abs(e);e2=max(e1);f=e2/54.1运行结果：图6-1 表4-1曲线f = 0.0177图像如右图4-1所示。表4-2MATLAB程序：T=50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120;U=18.7 21.4 23.9 26.3 28.6 30.9 33.3 35.5 37.8 40 42.4 44.8 47.1 49.4 51.4;p=polyfit(T,U,1)U1=polyval(p,T);plot(T,U,*,T,U1,R)title(Uo2-T曲线)e=U1-U;e1=abs(e);e2=max(e1);f=e2/51.4图6-2 表4-2曲线运行结果：f =0.0089图像如右图4-2所示。实验七 扩散硅压阻式压力传感器的压力测试实验实验原理同上：表5-1运行结果：k = 1.0e+03 * 2.5070 0.0160f =0.0330图像如图7-1所示。图7-1 表5-1曲线表5-2运行结果：k = 1.0e+03 * -2.8173 0.2483f =0.2227图像如图7-2。图7-2 表5-2曲线表5-3运行结果：k = 1.0e+03 * 1.8937 -0.2230f = 0.0585图像如右图： 图7-3 表5-3曲线表5-4运行结果：k = 1.0e+03 * -1.9780 -0.0333f = 0.0352图像如右图： 图7-4 表5-4曲线实验八 霍尔传感器特性及应用实验表6-3MATLAB程序：V=4 6 8 10 12 16 20 24;RPM=320 690 1070 1470 1850 2650 3410 3940;k=polyfit(V,RPM,1)U1=polyval(k,V);plot(V,RPM,*,V,U1,r)title(V-RPM)运行显示图像：表6-1量程为2mm时运行结果:p = 0.1391 -0.1533f =0.0860量程为4mm时运行结果:p = 0.3901 -0.0253f =0.0733量程为6mm时运行结果:p = 0.9127 -0.0412f =0.5269图像如下：实验九 扭矩传感器静态性能实验逐渐加砝码时MATLAB程序：W=50 100 150 200 250 300 U=21.0 42.5 64.6 85.5 103.6 123.0p=polyfit(W,U,1)y1=polyval(p,W);plot(W,U,*,W,y1,r)title(U-W曲线)e=y1-U;e1=abs(e);e2=max(e1);f=e2/123运行结果：p = 0.4081 1.9467f = 0.0157图像如下：从100mm移到内端MATLAB程序：L= 100 90 8