测试技术基础

实验说明书

北京航空航天大学

机械学院机械制造实验室
实验一  光栅传感器测位移实验

１）.实验目的

１.了解光栅传感器的基本结构、特点、工作原理。

２.掌握光栅传感器测量位移的原理及方法。

２）．实验原理

　　光栅位移传感器由光源、聚光灯、标尺光栅、指示光栅和光电元件组成。光源发出的光线经过透镜照射在光栅上，再通过光栅照射在光电元件上，把光信号转换

成电信号。

    光栅测量位移的工作原理是基于莫尔条纹现象。两块栅距w相同，黑白宽度相同的长光栅，当它们的刻线面彼此平行互相靠近，且沿刻线方向保持成一个很小的夹角θ时，由于遮光效应或光的衍射作用，在a-a线上，两块光栅的黑色刻线相交，透光缝隙相重，因此形成一条亮带。在b-b线上，一块光栅上的黑色刻线正好将另一块光栅的透光部分挡住，形成一条暗带。这些明暗相间的条纹就是所谓的莫尔条纹。

当光栅透过的光线越多，光电元件的输出越大，当光栅透过的光线越少，输出信号与位移间的关系可近似的用正弦函数表示。    

即： V=Vo+VmSin(2πx/w)

   式中：V --光电元件输出的电压信号；Vo--输出信号中的平均直流分量；

          Vm--输出正弦信号的幅值；   W --栅距。

          X --两光栅间的瞬时相对位移量。

    由上式可见，光电元件的输出电压的大小反映了光栅瞬时位移量的大小，从而实现了位移量向电量的转换。

    在实际应用中，被测物体的移动方向是经常改变的，而莫尔条纹的明暗变化只与位移有关，而与位移方向无关，为了辨别位移的方向必须增加一个观测点，然后根据两个观测点输出信号U1、U2间的相位关系来定位移的方向 。当光栅正向运动时，U1超前U2 90度，当光栅反向运动时，U2超前U1 90度，利用这一特点，便可构成简单的辨向电路。

通常采用的是“四倍频辨向电路”。所谓四倍频电路是一种位置细分法，就是使正弦信号在0度、90度、180度、270度都有脉冲输出，可使测量精度提高四倍。

        将辨向电路输出信号（Y 1、Y2）送到加、减计数电路进行记数，再通过译码驱动电路，将位移量显示出来。本实验所采用的光栅栅距为0.02毫米，即每毫米为50对线，经四倍频后，每移动一毫米则应显示200。

３）.实验内容

　　１＞实验装置

　　

２＞实验步骤               

1. 熟悉四倍频辩向电路图，熟悉74LS04、74LS00、74LS54四件的功能，按照线路图插接线路板。

2 .检查无误后，再通过实验，同时用示波器观察各点的波形，并将辩向、四倍频波形描绘下来。

3. 与光栅传感器联调，测试板首先清零显示为00000，移动动尺前进100mm，观察记数显示结果并记录下来，然后动尺后退到原点，观察记录显示结果并记录下来。

４）.实验报告

实验二.微机在测量信号中的应用实验

１）   实验目的

通过实验使同学了解在PC机为主机的系统中，如何实现由加速度传感器感受到振动信号，经过放大和转换后送微机进行数据采集及测量信号的分析和处理的方法。

２）   实验原理

　

实验信号源是由悬臂梁产生的振动信号，经加速度传感器拾取后，将振动物体产生机械能转变成电能，当加速度传感器感受振动信号时，在其输出端产生一个与加速度传感器感受到的振动信号的加速度成正比的电荷量送到电荷放大器，电荷放大器能够接受到电荷量经过放大转变成标准的电压信号。经过A/D转换卡（AC 1820）变成数字信号，送入计算机，就可进行信号分析及处理。

●AC 1820 可提供16路单端输入12位AD转换，AD转换速度最快为800KHZ支持1-16的波形信号的采集。AC1820板上带有128K字RAM。AC1820适合：中告诉信号，波形采集及纪录等应用场合。

●AD启动方式：软件，外部触发（实验中采用软件触发）

●板上时钟：4MHZ基准，16位分辨率，程控转换速度800KHZ-16毫秒

●采样长度：16-512K AD数据读入采用16位ISA总线，16位操作

AD转换完毕后，AC1820会发出一个转换完毕的信号，计算机接收到此信号后，立将存储在AC1820上的RAM中的信号读入到计算机中，从而完成了数据的采集。

接下来要对数据进行分析和处理。这里我们要用到软件“多路信号分析及处理系统软件”，做数字滤波、FFT运算、幅值谱，相频谱，自相关分析、自功率谱分析，如果是多路信号还可进行互相关分析，互功率谱分析。

３）实验内容

实验步骤：

1.  将加速度传感器按照框图所示固定在钢板尺做的悬臂梁上，另一端连接电荷放大器，电荷放大器的输出端连接到并行接口板上的输出端，一切准备完毕后给电荷放大器通电。

2. 开启计算机，运行信号采集分析及处理系统，选择菜单信号采集，出现对话框后，输入采集通道、采集点数、采集频率。用手扳动钢板尺的同时，按回车键，一次数据采集过程结束。

3. 经过滤波、FFT运算，显示频率域的幅频、相频波形。

4. 经过自相关函数运算、显示自相关波形。

5. 经过自功率谱函数运算，显示自功率谱波形

改变测试点位置，重复1-5步骤。

４）实验报告

实验三.切削力测量实验

 1）.实验目的

1．       通过实验验证应力测量原理与具体实施方法。

2．       通过实验初步掌握力的应变测试技术。

2)实验原理

本测力系统由测力传感器（即SDC系列测力仪）、应变仪（即应变信号放大器；如：YD-21四通道应变仪）、模数转换板（即A/D卡）、带电缆和插头的连接器等组成。见图1-1：

测力仪（Dynamometer）上有三或四个插座，三个插座的测力仪用于测量Fx、Fy、Fz三个切削或磨削分力，四个插座的测力仪用于测量三个分力外还可测量钻削扭矩，通常只测三个分力的测力仪上也常带有第四个插座，但这个插座是不用的。把随测力仪提供的电缆插头与测力仪插座连接，需要拧紧插头不能松动；在把电缆另一端的四个连接钩与应变仪电桥盒相接，红色的两个连接钩与电桥盒1、3号连接柱相连；黑色的两个钩与电桥盒2、4号连接柱相连（两者可互换）。钩与柱的连接也需要拧紧，不允许松动。图1-1所示连接器2即为随A/D卡提供的接口。

 　把应变仪输出电缆的信号线（即同轴电缆的中心铜线）与连接器2对应的输入端螺钉相接；建议Fx对应应变仪第1通道、Fy对应应变仪第2通道、Fz对应应变仪第3通道。连接器上1号螺钉与Fx输出相接、2号螺钉与Fy输出相接、3号螺钉与Fz输出相接。各对应输出信号线的屏蔽线是与放大器地相连的，它们应与连接器2两侧的地螺钉连接。

　　实验中我们需要对测力仪进行标定。标定测力仪就是记录采集的电压值与加载在测力仪上的力之间的关系。标定系数的单位是：N/V。因为应变仪提供了100~1000цε的标定功能，所以也可通过标定获得采集的电压值与微应变数之间的对应关系。

在进行数据处理时，要进行平均值计算，“N点”按钮用于设置N值，即每N个数据求一次平均值。公式为：

x=(x1+x2+…+xN)/N

假设原始有1000个数据，4点平均一次时，求平均值后只剩下250个数据。原始数据序列中1-4号数据对应新数据序列中的1号数据；原数据序列中5-8号数据对应新数据序列中的2号数据，依此类推。N=显示窗显示该N值。

关于自相关和互相关函数，其定义请同学参看相关书籍，这里仅给出它们的计算方程。

自相关函数：

互相关函数：

谱分析是研究信号特征，对信号进行处理的重要手段之一。它通过谱密度函数反映不同频率成分的功率或幅值方差的分布，即研究信号中不同频率成分占信号总能量的比例。  在信号处理过程中，谱分析的理论基础是傅立叶变换。根据高等数学的知识，对于非随机的非周期函数，在函数绝对可积并满足狄利克雷条件：

时，可通过傅立叶积分将x（t）变换为频域函数X（ω）。谱密度函数　

其中   为采样周期，T为采样时间长度，N为采集数据个数。并且有。

３）实验内容

实验设备与仪器的使用方法

（一） 实验设备

1．SDC系列测力仪                      一台

2．YD-21/4四通道应变仪               一台

3．A/D卡 （已置于微机内）             一块

 4、微机及相关配置                     一套

二)仪器操作方法

这里主要介绍YD221/4四通道应变仪的使用。

1． 打开电源开关观察三位半数字显示，显示亮。

2． 预热10分钟后开始调节。先从应变仪的第一通道开始，观察显示是否是“0”，如果不指零，可调节“基零”电位器为之满足（在一般正常情况下出厂已调好不超过“一个字”用户不需要调节）。

3． 根据桥路不平衡讯号大小，适当选择衰减开关调节平衡，一般情况下是将“衰减”开关依次衰减“100”、“50”、“20”、“10”、“5”、“2”“1”（四档琴键开关回原位置）。同时转换“预静动”开关，在“预”位置，分别调节“C”和“R”，调节到显示为最小，然后将“预静动”开关置于“静”位置，调节电阻平衡“R”，使显示接近“0”，再将“预静动” 开关置于“预”位置，再调节电容平衡“C”，使显示接近零。一般情况下，在显示灵敏度开关置于“J2”位置不超过4个即可，然后再将“预静动” 开关置于“静”位置，调节电阻平衡“R”，使显示为“0”，±2个字即可。

4． 动态测试时，经调整完毕后放大器，将“预静动” 开关置于“动”位置。

实验步骤

1．   打开预热应变仪，调节应变仪平衡：

·打开电源开关观察三位半数字显示，显示亮。

·预热10分钟后开始调节。先从应变仪的第一通道开始，观察显示是否是“0”，如果不指零，可调节“基零”电位器为之满足。

·根据桥路不平衡讯号大小，适当选择衰减开关调节平衡，一般情况下是将“衰减”开关依次衰减“100”、“50“20”、“10”、“5”、“2”“1”（四档琴键开关回原位置）。同时转换“预静动”开关，在“预”位置，分别调节“C”和“R”，调节到显示为最小，然后将“预静动”开关置于“静” 位置，调节电阻平衡“R”，使显示接近“0”，再将“预静动” 开关置于“预”位置，再调节电容平衡“C”，使显示接近零。一般情况下，在显示灵敏度开关置于“J2”位置不超过4个即可，然后再将“预静动” 开关置于“静”位置，调节电阻平衡“R”，使显示为“0”，±2个字即可。

· 动态测试时，经调整完毕后放大器，将“预静动” 开关置于“动”位置。

2． 测力仪的标定。分别在x、y、z方向加载和卸载，测量并记录实验数据，注意观察加载曲线与卸载曲线。

3.  选择通道采集实验数据，可多采集几组。

4.  打开数据回放观察数据波形，选择一组较为理想的数据波形作为下面数据处理的数据波形。

5． 进行均值分析，打印图形。

6． 进行自相关计算，打印图形。

7． 进行互相关计算，打印图形。

8.  进行频谱分析，打印图形。

４）实验报告

 

第二篇：工程测试技术实验指导书(机械专业)

测试技术基础

实验指导书

机械与汽车工程学院机械设计教研室

丁曙光、赵小勇

二O##年十一月

实验一  电阻应变片的灵敏的测定

一、实验目的

1、掌握电阻应变片灵敏系数的一种测定方法。

2、练习使用YJD-1静动态电阻应变仪。

二、实验原理

1、电阻应变片的灵敏系数测定原理：当电阻应变片粘贴在试件上受应变时，其电阻产生的相对变化

                                （1—1）

比值K即为应变片的灵敏系数。只要应变量不过分大时，K为常数。

当及值分别测得后，K值即可算出。

等强度梁表面轴向应变，可从挠度计上百分表的读数算出：

                                 （1—2）

式中 f——百分表读出的挠度计中点的挠度值。

h——等强度梁厚度。

l——挠度计跨度。

电阻应变片的相对电阻变化是根据电阻应变仪测出的指示应变和应变仪所设定的灵敏系数值K_仪（通常用K_仪=2.0）算得：

∴  应变片的灵敏系数    K=                    （1—3）

实验时可采用分级加载的方式，分别测量在不同应变值时应变片的相对电阻变化，以而验证它们两者之间的线性关系。

2、YJD-1型静动态应变仪的使用方法：

YJD-1型应变仪可用于静动态应变测量。其主要技术参数为：静态时量程0～±16000，基本误差<2%，动态测量时量程①0～±2000，②0±400，工作频率0～200HZ，采用应变片的灵敏系数在1.95～2.60范围内连续可调。配套使用的P20R-1预调平衡箱共20点，预调范围为±2000，重复误差±5。

静态应变测量时操作步骤：

①将应变片出线与应变仪连接，半桥接法时（参见图2—1），将应变片R₁、R₂分别接到AB和BC接线柱，此时应变仪面板上A’DC’三点用连接铜片接好，应变仪内AA’和CC’一对120Ω精密电阻构成另外半桥；全桥接法时，将A’DC’三点连接铜片拆除，应变片R₁，R₂，R₃，R₄分别接到ABCD接线柱上并拧紧。

②按应变片盒上标明的灵敏系数K值，调整应变仪灵敏系数盘与之符合。（当K值需通过实验测定时，可先设定，为计算方便，通常取=2.0）。

③使微调、中调、粗调三个调节旋钮置于零位。检流计指针应准确指零，否则需校正到零位。

④转动选择开关，先后转到A和B两处，指针应偏在红格以内，否则说明A、B电池电压过低，应该换新。使用交流电源时可不作此项检查。

⑤选择开关转到“静”位。进行电阻、电容预调平衡，先调应变仪右方的电阻平衡、转动螺丝，使电表指针指零；然后开关转到“预”位置，转动电容平衡螺丝，再调电表零位，这样在“预”、“静”之间反复调整数次，此时电桥已预调平衡，以后在测量过程中电阻、电容平衡螺丝不可再动。

⑥如因应变片电阻值相差较大而不能预调平衡时，可将微调或中调盘旋转到相应档数，并记录初始应变值，再调整电阻平衡使检流计指针在零位。然后仔细观察三分钟，仪表不应有漂移现象。

⑦进行加载，指针偏转，估计应变量大小，与指针反向转动调节旋钮，使指针回零，将三个应变调节盘读数相加即为应变读数。“+”表示伸长应变，“-”表示压缩应变。如有初始应变值应从最后读数中减去初始应变值。

三、实验仪器设备

1、已贴片的等强度梁和加静装置，温度补偿快。）

2、带有千分表（或百分表）的挠度计；游标卡尺。

3、YJD-1静动态电阻应变仪。

四、实验步骤

电阻应变片灵敏系数测定：

1、分别用千分尺和游标卡尺，测得等强度梁的厚度h和挠度计的跨度l。

2、按图2—1所示安装等强度梁和挠度计，将等强度梁上纵向应变片R₁、R₂与温度补偿梁上的应变片R₅，接入应变仪。将两种情况下读数预调到零位。

3、记录挠度计上百分表的初读数f₀，以后分级加载5公斤、10公斤、15公斤砝码，测量千分表读数f_e和R₁、R₂应变片指示应变读数，列表记录。（表2—1）。

表1—1  灵敏系数测定结果

等强度梁号       ，厚度h=       mm，挠度计l=       mm。

五、实验报告要求

1、按表1—1记录和计算各应变片灵敏系数，和它的平均值，以及相对标准误差：

2、试用材料力学有关公式，计算在加载过程中，等强度梁的上（下）表面的应力和应变数值。并与实验测定值相比较。

 

实验二  电阻应变片在电桥中的接法

一、实验目的

1、学会电阻应变片半桥单臂、半桥双臂、全桥接法。

2、检查各种接法时的对应的应变读数值，从而体会电桥的加减特性和补偿原理。

3、学会正确的接桥方法。

二、实验原理

电阻应变仪电桥输出电压U与各桥臂的相对电阻变化率或各应变片的指示应变值之间有下列关系：

                  （2—1）

式中 、、、分别为各桥臂应变片的指示应变；

K为应变片灵敏系数；

E为供桥电压。

从上可知，对同种性质的应变（同为+或同为-），相对桥臂（如与、与）其应变值是迭加的，而相邻桥臂（如、的相邻桥臂为和）应变值是相抵消的。

对于不同种应变（一桥臂为+，另一桥臂为-），情况正好相反，相对桥臂应变彼此消减，而相邻桥臂则彼此迭加。利用上述特性，选择合适的接桥方法，可以使输出电压增大，同时可抵消那些对测量值产生干扰因素的影响。例如测量过程中对温度的补偿，对某些非线性误差的改善及复杂应力情况下需要测定其中一个应力单独作用所产生的应变……等等，都是电桥加减特性的应用。

三、实验仪器和设备

1、等强度梁试验装置，加载砝码。

2、静动态电阻应变仪（YJD-1）。

四、实验步骤

1、分别按图3—1a、b、c、d所示各种接法接成桥路。先在初载荷下将应变仪调零，加载5kg和10公斤测量指示应变记录在表3—1中，加载三次并进行数据处

理，检查以及它与应变值的倍数。（称为对某一应变片的“电桥系数”简称“电桥系数”或“桥臂系数”A）。

表2—1  各种接法测量结果        =K=             

2、利用加热体（如红外线灯泡、电烙铁等）在各种接法情况下，分别对工作片单独加热和工作片、补偿片同时加热、观察其输出应变值的变化。

五、实验报告要求

1、讨论各种接桥方法时的特性，比较其优缺点。

2、试用公式推导不同接法时的桥臂系数A的理论值，并与实测值相比较。

3、实验中的心得体会。

实验三振动测量及信号分析

一、实验目的

了解激振器、加速度传感器、电荷放大器、电阻应变片、动态电阻应变仪、信号采集及分析系统的工作原理，掌握上述设备的使用方法，了解典型测试系统的构成，掌握振动测量的基本内容和测量方法，掌握信号的幅值谱及功率谱分析的基本方法。

二、实验仪器及原理

△ 机械振动综合实验装置（安装双简支梁）        1套

△ 激振器及功率放大器                          1套

△ 加速度传感器                                2只

△ 电荷放大器                                  2台

△ 电阻应变片                                  2片

△ 动态电阻应变仪                              4台

△ 数据采集仪                                  1台

△ 信号分析软件                                1套

 

三、实验方法及步骤

1、将振动器通过顶杆连接到简支梁上（注意确保顶杆与激振器的中心在一直线上），激振点位于双简支梁中心偏左50mm 处（已有安装螺孔），将信号发生器输出端连接到功率放大器的输入端，并将功率放大器与激振器相连接。

2、用传感器磁座将加速度传感器安装在双简支梁上（中心偏左50mm）并与电荷放大器连接，将电荷放大器输出端分别与数据采集仪输入端连接。

3、将电阻应变片通过接桥盒接成两个半桥单臂桥和一个半桥双臂桥分别接到XHDT—1型动态综合测试仪的动态电阻应变仪通道的输入端。

4）将两个压电式加速度计分别接到XHDT—1型动态综合测试仪的两个电荷放大器的输入端。

5）、XHDT—1型动态综合测试仪的初步调整，XHDT—1型动态综合测试仪是集四个通道的动态电阻应变仪和两个通道电荷放大器于一体的综合测试仪。

1）CS—1A动态电阻应变仪的调整

供桥电压选为2V、增益选择开关设为1、校准开关达到测量挡，低通滤波器的设到100K档。

2）CA—3型电荷放大器的调整

   把传感器灵敏度调节旋纽数值调到与使用的压电式加速度计的灵敏度值相同并锁紧，低通滤波器旋纽调到Lin(100K)档，功能选择旋纽打倒加速度测量档，增益选择开关打倒100挡。

设置完成后，接通电源。进行动态电阻应变仪的平衡调节，如果表头对应通道的数值不等于0，按以下相应通道的自动平衡按键，直到表头度数为零，重复此操作，直到所有三个通道调整完毕。

6、将信号发生器和功率放大器的幅值旋钮调至最小，打开所有仪器电源。设置信号发生器在某一频率（可以为5Hz），调节信号发生器的幅值旋钮使其输出电压为2V。调节功率放大器的幅值旋钮到中间位置，逐渐增大信号发生器的频率，观察简支梁的振动情况，直到找到其振幅较大时的频率，并记下此频率，同时电荷放大是否过荷，如过荷适当调小增益倍数直到不产生过荷为止，停止激振保持信号发生器的各个按钮不动，关闭所有仪器的电源开关。

7、根据步骤6所记录的共振频率，调整动态电阻应变仪和电荷放大器的低通滤波器的截止频率到合适的值。

8、将电阻应变仪的输出和电荷放大器的输出信号接到数字信号采集仪。

9）、打开信号发生器、应变仪、电荷放大器及数字采集系统的开关，用数据采集软件采集各个通道的波形并用信号分析软件对采集到的加速度信号、振动应变信号进行幅值谱、功率谱分析和加速度信号与应变信号的相关分析，并记录一些典型信号的波形。

四、实验数据整理与分析

1、将测量的固有频率与信号放生器的频率读数相比较，若误差较大，找出其原因。

2、讨论各个信号的幅值谱与功率谱的关系以及各个通道波形之间的关系。

3、讨论加速度信号与应变信号的相关性？

4、用波形说明低通滤波器的作用。

实验四典型信号频谱分析

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

1.       典型信号及其频谱分析的作用

正弦波、方波、三角波和白噪声信号是实际工程测试中常见的典型信号，这些信号时域、频域之间的关系很明确，并且都具有一定的特性，通过对这些典型信号的频谱进行分析，对掌握信号的特性，熟悉信号的分析方法大有益处，并且这些典型信号也可以作为实际工程信号分析时的参照资料。本次实验利用DRVI快速可重组虚拟仪器平台可以很方便的对上述典型信号作频谱分析。

2. 频谱分析的方法及设备

      信号的频谱可分为幅值谱、相位谱、功率谱、对数谱等等。对信号作频谱分析的设备主要是频谱分析仪，它把信号按数学关系作为频率的函数显示出来，其工作方式有模拟式和数字式二种。模拟式频谱分析仪以模拟滤波器为基础，从信号中选出各个频率成分的量值；数字式频谱分析仪以数字滤波器或快速傅立叶变换为基础，实现信号的时-频关系转换分析。

    傅立叶变换是信号频谱分析中常用的一个工具，它把一些复杂的信号分解为无穷多个相互之间具有一定关系的正弦信号之和，并通过对各个正弦信号的研究来了解复杂信号的频率成分和幅值。

    信号频谱分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。用An画出信号的幅值谱曲线，从信号幅值谱判断信号特征。

    本次实验利用在DRVI平台上搭建的频谱分析仪来对信号进行频谱分析。由虚拟信号发生器产生一个典型波形的电压信号，用频谱分析仪对该信号进行频谱分析，得到频谱特性数据。

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. 打印机                      1台

四.   实验步骤及内容

1. 打开客户端计算机，双击DRIVE虚拟测试实验平台图标进入虚拟测试实验环境，点击客户端软件快捷工具条中右边的"联网注册"图标，点DRIVE局域网服务器检测，改IP地址为198.168.16.2,点发送按钮进行联机注册,直到弹出发送成功为止说明注册成功, 点击客户端软件快捷工具条中的读IC文件,打开script文件夹中的"典型信号频谱分析"进入本实验。

2. 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谱特性。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

图2.1 典型信号频谱分析实验

五. 实验报告要求

1.       简述实验目的和原理。

2.       按实验步骤整理出正弦波、方波、三角波、白噪声的时域和幅值谱特性图形，说明各信号频谱的特点。

3.       将分析结果与理论分析进行对照，说明实际分析结果与理论分析之间的差异，并简要分析产生误差的原因。

实验五周期信号波形的合成和分解

一.   实验目的

1.       加深了解信号分解的手段之一傅立叶变换的基本思想和物理意义。

2.       观察和分析由多个频率、幅值和相位成一定关系的正弦波叠加的合成波形。

3.       观察和分析由多个频率、幅值相同，相位角不同的正弦波叠加的合成波形。

4.       通过本实验熟悉信号的合成、分解原理、了解信号频谱的含义。

二.    实验原理

    按傅立叶分析的原理，任何周期信号都可以用一组三角函数的组合表示。也就是说我们可以用一组正弦波和余弦波来合成任意形状的周期信号。

三.    实验步骤及内容

1. 打开客户端计算机，双击DRIVE虚拟测试实验平台图标进入虚拟测试实验环境，点击客户端软件快捷工具条中右边的"联网注册"图标，点DRIVE局域网服务器检测，改IP地址为198.168.16.2,点发送按钮进行联机注册,直到弹出发送成功为止说明注册成功, 点击客户端软件快捷工具条中的读IC文件,打开script文件夹中的"周期信号波形的合成和分解"进入本实验。
 

2在频率输入框中输入基波频率，幅值框中输入基波的幅值，然后点击“产生信号”按钮，产生基波，并点击“波形合成”按钮将其叠加到波形输出框中。

3．  同样地依次输入n次谐波的频率和幅值，点击“产生信号”按钮产生n次谐波，并点击“波形合成”按钮将其叠加到波形输出框中。

4．   

5．  循环进行第五步，直到输出波形窗中波形与要合成的周期信号波形相当相似。

6．  记录每次叠加后的波形。

四、实验报告要求

1．                  简述实验目的及原理。

2．                  按实验步骤绘出被叠加的周期信号的波形的过程。

3．  至少从以下波形中选择一个周期信号（周期方波、三角波、锯齿波、正弦整流波）进行合成。

实验六典型信号相关分析

四.    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。

五.    实验原理

    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。

六.    实验步骤及内容

1．打开客户端计算机，双击DRIVE虚拟测试实验平台图标进入虚拟测试实验环境，点击客户端软件快捷工具条中右边的"联网注册"图标，点DRIVE局域网服务器检测，改IP地址为198.168.16.2,点发送按钮进行联机注册,直到弹出发送成功为止说明注册成功, 点击客户端软件快捷工具条中的读IC文件,打开script文件夹中的"典型信号相关分析"进入本实验。
 

2击DRVI"典型信号相关分析"实验中的通道1的"白噪声"按钮，产生白噪声信号，然后点击通道2的"白噪声"、"正弦波"、"方波"、"三角波"等按钮，分析和观察上述波形与"白噪声"信号进行相关分析后的结果。

3击DRVI"典型信号相关分析"实验中的通道1的"正弦波"按钮，产生正弦波信号，然后点击通道2的"白噪声"、"正弦波"、"方波"、"三角波"等按钮，分析和观察上述波形与"正弦波"信号进行相关分析后的结果。

4点击DRVI"典型信号相关分析"实验中的通道1的"方波"按钮，产生方波信号，然后点击通道2的"白噪声"、"正弦波"、"方波"、"三角波"等按钮，分析和观察上述波形与"方波"信号进行相关分析后的结果。

5击DRVI"典型信号相关分析"实验中的通道1的"三角波"按钮，产生三角波信号，然后点击通道2的"白噪声"、"正弦波"、"方波"、"三角波"等按钮，分析和观察上述波形与"三角波"信号进行相关分析后的结果。

图3.1 典型信号相关分析实验

四. 实验报告要求

1．简述实验目的和原理。

2．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。

3．用相关分析法测量信号中的周期成分。

4．如何在噪声背景下提取有用信息。

二〇##年十一月