工程测试技术实验-2010

1、工程测试技术实验,主 讲 人：黄弢、王峻峰,课程安排,独立设课,8学时,教材：卢文祥、杜润生，工程测试与信息处理，华中科技大学出版社； 机械工程测试技术实验指导书 （东3楼219#黄老师：87557415）,下学期 16学时：做一个综合性测控实验作品,本学期,实验地点：东1楼一楼中部（从靠东3楼的门进）,性质: 机械大类专业基础课和必修课 对象: 40班/年,1千多名学生,课程特色和成果,以工程案例和实验为主线的教学模式，解决了传感器原理没有实物、枯燥无味，信号分析理论深奥、难懂的问题。,一、测试技术的基本概念,测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。

2、测试定义： 是具有 试验 性质的 测量。,Measurement dt=1.0/Fs; N=1024 T=dt*N; t=linspace(0,T,N); y=sin(2*3.14*100*t)+ 1/3*sin(3*2*3.14*100*t); plot(t,y); figure; P=fft(y,N); Pyy =2*sqrt(P.* conj(P)/N; f=linspace(0,Fs/2,N/2); plot(f,Pyy(1:N/2);,四、数字相关分析技术,变量相关的概念,统计学中用相关系数来描述变量x，y之间的相关性。是两随机变量之积的数学期望，称为相关性，表征了x、y之间的关联程

3、度。,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：,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。相关函数具有如下性质(1) 自相关函数是偶函数 (2) 当=0时，自相关函数具有最大值 (3) 周期信号的自相关函数仍然是同频率周

4、期信号，但不具有原信号相位信息。 (4) 两周期信号的互相关函数仍然是同频率周期信号，但保留了原信号相位信息。 (5) 两个非同频率的周期信号互不相关。 (6) 随机信号的自相关函数将随|值增大而很快趋于零。,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），,数字相关分析技术,MATLAB算例：,Fs=5120; N=1024; dt=1.0/5120.0; T=dt*N; x=linspace(0,T,N); y=sin(2*3.14*50*x); plot(x,y); s=xcorr(y) x1=linspace(0,2*T,2*N-1); plot(x1,s);,

5、虚拟仪器是在计算机上显示传统仪器面板，它将硬件电路完成的信号调理和处理功能由计算,机程序完成，这种硬件功能软件化是虚拟仪器的一大特征。,五 虚拟仪器,1.定义,2.虚拟仪器的组成,LabView（图形化编程）,虚拟VI组成,使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。 VI包括三个部分：程序前面板、程序框图（后面板）和图标/连接器。,程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。,每一个程序前面板对应一段程序框图（后面板）,图标/连接器是子VI被其它VI调用的接口,LabVIEW的操作模板,LabVIEW具有多个图形化的操作模板，用于创建和运行程序。这

6、些操作模板可以随意在屏幕上移动，并可以放置在屏幕的任意位置。操纵模板共有三类，为工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和功能（Functions）模板。,前面板调用,控制（Controls）模板,后面板调用,功能（Functions）模板,例 程 1 简单数组应用,例 程 2 波形信号产生及信号分析,DRVI可重构虚拟仪器实验平台,Matlab控制DRVI,chan=ddeinit(DRVIMATLAB,System); ddeterm(chan); ddepoke(chan,SetLine,line,value); value=ddereq(chan,GetLine,line)

7、 ddepoke(chan,SetArray,line,dt,len,array) data=ddereq(chan,GetArray,line,len);,为实现与Matlab联用，DRVI中提供了一个DDE服务器功能，在Matlab中可以用DDE客户方式与DRVI交换数据和命令。,取DRVI数据,chan=ddeinit(DRVIMATLAB,System); ddepoke(chan,SetLine,1,100); a=ddereq(chan,GetArray,101,1024); ddeterm(chan); d=0:length(a)-1; plot(d,a);,控制DRVI产生10

8、0Hz正弦波，并取回数据,送DRVI数据,t=0:0.0002:0.1; ft=800*sin(2*3.14*100*t); d=0:length(ft)-1; plot(d,ft); chan=ddeinit(DRVIMATLAB,System); ddepoke(chan, SetArray,101,0.0002,500,ft) ddeterm(chan);,用Matlab产生100Hz正弦波，送DRVI显示,七、实验内容,实验一 典型信号频谱分析、相关分析 实验二 频率混叠和采样定理 实验三 周期信号波形的合成和分解,实验四 实际信号采样及频谱分析实验 实验五 多传感器综合测量实验 实验六 悬臂梁固有频率测量 实验七 实验台振动、转速测量 实验八 无损检测,仿真实验,工程实验（选择四项）,考试内容,实验一三不要求交实验报