工程测试技术实验指导书

1、实验一 典型信号频谱分析一、 实验目的1、 在理论学习的基础上，通过本实验熟悉典型信号的波形和频谱特征，并能够从信号频谱中读取所需的信息。2、 了解信号频谱分析的基本方法及仪器设备。二、 实验原理三、 实验仪器和设备四、 实验步骤及内容 1. 启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源，然后点击DRVI快捷工具条上的联机注册图标，选择其中的DRVI采集仪主卡检测进行服务器和数据采集仪之间的注册。2. 点击实验脚本文件的链接，将本实验的脚本文件贴入并运行，实验截屏效果图如图2所示。3. 点击DRVI典型信号频谱分析实验中的白噪声按钮，产生白噪声信号，分析和观察白噪声信号波形和幅值

2、谱特性。4. 点击DRVI典型信号频谱分析实验中的正弦波按钮，产生正弦波信号，分析和观察正弦波信号波形和幅值谱特性。5. 点击DRVI典型信号频谱分析实验中的方波按钮，产生方波信号，分析和观察方波信号波形和幅值谱特性。6. 点击DRVI典型信号频谱分析实验中的三角波按钮，产生三角波信号，分析和观察三角波信号波形和幅值谱特性。7. 其余依此类推，分析和观察信号波形和幅值谱特性。五、 实验报告要求六、 思考题实验二 典型信号相关分析一. 实验目的1. 在理论学习的基础上，通过本实验加深对相关分析概念、性质、作用的理解。2. 掌握用相关分析法测量信号中周期成分的方法。二. 实验原理1.相关的基本概念

3、相关是指客观事物变化量之间的相依关系，在统计学中是用相关系数来描述两个变量x，y之间的相关性的，即： 式中xy是两个随机变量波动量之积的数学期望，称之为协方差或相关性，表征了x、y之间的关联程度；x、y分别为随机变量x、y的均方差，是随机变量波动量平方的数学期望。 2.相关函数 如果所研究的随机变量x, y是与时间有关的函数，即x(t)与y(t)，这时可以引入一个与时间有关的量xy()，称为相关系数，并有： 式中假定x(t)、y(t)是不含直流分量(信号均值为零)的能量信号。分母部分是一个常量，分子部分是时移的函数，反映了二个信号在时移中的相关性，称为相关函数。因此相关函数定义为： 如果 x(

4、t)=y(t)，则称为自相关函数，即： 若 x(t)与y(t)为功率信号，则其相关函数为： 计算时，令x(t)、y(t)二个信号之间产生时差，再相乘和积分，就可以得到时刻二个信号的相关性。连续变化参数，就可以得到x(t)、y(t)的相关函数曲线。相关函数描述了两个信号或一个信号自身波形不同时刻的相关性（或相似程度），揭示了信号波形的结构特性，通过相关分析我们可以发现信号中许多有规律的东西。相关分析作为信号的时域分析方法之一，为工程应用提供了重要信息，特别是对于在噪声背景下提取有用信息，更显示了它的实际应用价值。三. 实验仪器和设备四实验步骤五、实验报告要求1、简述实验目的和原理；2、整理典型信

5、号相关分析实验的实验原理设计图；3、按实验步骤附上相应的信号分析曲线，总结实验得出的主要结论。六、思考题1、如何用相关分析法测量信号中的周期成分？2、如何在噪声背景下提取有用信息？实验三 力传感器标定及称重实验一、 实验目的通过本实验了解和掌握力传感器的测量原理和方法。二、 力传感器工作原理简介三. 实验仪器和设备四、实验步骤五. 注意事项六、实验报告要求 实验四、光电传感器转速测量实验一、 实验目的1.通过本实验了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法。2. 通过本实验了解和掌握转速测量的基本方法。二、 实验原理直接测量电机转速的方法很多，可以采用各种光电传感器，也可以采用霍尔元件。本实验采

6、用光电传感器来测量电机的转速。光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。反射式光电传感器的工作原理见图4.2，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可知道转速n。 如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。三. 实验仪

7、器和设备 图4.1 光电传感器的工作方式图 4.2 反射式光电转速传感器的结构图四、实验步骤1、启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源，然后点击DRVI快捷工具条上的联机注册图标。2、点击实验脚本文件“服务器端”的链接，运行该实验。如图4.3所示。图4.3 转速测量实验（服务器端）效果图3、在电机转子侧面上贴上反光纸，将光电传感器探头对准反光纸，调节传感器后面的灵敏度旋钮至传感器对反光纸敏感，对其它部位不敏感，然后启动实验台，调节转速旋钮使电机达到某一稳定转速。4、设定合适的门限值，点击面板中的开关按钮进行测量，观察并记录测量的转速值，调整传感器的位置，同时观察检测到的转速

8、波形和传感器位置之间的关系，并分析由此带来的测量误差。 5.、调节电机转速至另一稳定转速，再次进行测量。五、实验报告要求1、简述实验目的和原理2、根据实验步骤分析并整理转速测量结果3、转速测量还可以采用其他哪些传感器进行？4、采用光电传感器测量转速的精度如何，怎样保证测量的准确性？实验五 速度传感器振动测量实验一、 实验目的通过本实验了解并掌握机械振动信号测量的基本方法二、 实验原理CD-21振动速度传感器的基本原理是基于一个惯性质量（线圈组件）和壳体，壳体中固定有磁铁，惯性质量用弹性元件悬挂在壳体上工作时，将传感器壳体固定在振动体上，这样，当振动体振动时，在传感器工资频率范围内，线圈与磁铁相

9、对运动，切割磁力线，在线圈内产生感应电压，该电压值正比与振动速度值，这就是振动速度传感器的工作原理。三、 实验仪器和设备1.计算机 n台2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台 1套3. 速度传感器（CD-21） 1套4. 蓝津数据采集仪（LDAQ-EPP2） 1台6. 开关电源（LDY-A） 1套7. 5芯-BNC转接线 1条8. 转子实验台（LZS-A） 1 套四、 实验步骤和内容1、 点击该实验脚本文件服务器端的链接，将参考的实验脚本文件读入DRVI软件平台中并运行。服务器端实验效果示意图如图5.1所示。 4.在振动实验台的电机转子上添加试重，启动电机，调整到一个稳定的转速，点击面板中的开关按钮，观察和分析所得到振动信号的波形和频谱，点击多路接线开关，观察滤波前后振动信号波形和频谱的变化情况并记录实验结果。 5. 关闭电机，在电机转子上改变试重和位置，再次启动电机进行测量，观察