2022年机械工程测试技术实验报告.docx

精品学习资源试验 1 箔式应变片性能单臂、半桥、全桥1 试验目的观看明白箔式应变片的结构及粘贴方式；测试应变梁变形的应变输出； 比较各桥路间的输出关系；2 试验原理本试验说明箔式应变片及单臀直流电桥的原理和工作情形；应变片是最常用的测力传感元件；当用应变片测试时，应变片要坚固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏锐栅伴同变形，其电阻值也随之发生相应的变化；通过测量电路，转换成电信号输出显示；电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平稳时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臀四个电阻R 、R 、R 、R 中，电阻的相对变化率分别为 R R ， R R ，R R ， R R ；当使用一个应变片时， R RR；当二个应变片组成差动状态工作，就有R2RR；用四个应变片组成二个差动对工作，且 R1=R2=R3=R4=R， R4RR；由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大；3 试验所需部件直流稳压电源 士4V档，、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压表；4 试验步骤 :1. 调零；开启仪器电源，差动放大器增益置 100倍 顺时针方向旋究竟 ，" 十、一" 输入端用试验线对地短路；输出端接数字电压表，用 " 调零" 电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉试验线；调零后电位器位置不要变化；如需使用毫伏表，就将毫伏表输入端对地短路，调整 " 调零" 电位器，使指针居" 零" 位；拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情形；调零后关闭仪器电源；2. 按图 4 将试验部件用试验线连接成测试桥路；桥路中R1、R2 、R3和WD为电桥中的固定电阻和直流调平稳电位器，R为应变片 可任选上、下梁中的一片工作片 ；直流鼓励电源为士 4v；测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调剂使应变梁处于基本水平状态；欢迎下载精品学习资源图（ 4） 3确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟；调整电桥 WD电位器，使测试系统输出为零；4，旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以水平状态下输出 电压为零，向上和向下移动各 5mm，测微头每移动 0.5mm记录一个差动放大器输出电压值，并列表；位移mm电压V依据表中所测数据运算灵敏度S，S= X/ V，并在坐标图上做出 V X 关系曲线；欢迎下载精品学习资源5 摸索题1. 再半桥单臂步骤（ 3）为什么要调整 WD 电位器使系统输出为零？2. 该试验使用的一种什么样的电桥？3. 依据三种桥路的结果做出定性的结论；4. 应变片接入电桥时为什么要接成差动形式.假如不接成差动形式会产生什么后果.欢迎下载精品学习资源试验 2 Matlab 信号分析入门1 试验目的1. 学习使用 Matlab ，学会用 Matlab供应的函数对信号进行频谱分析；2. 加深明白信号分析手段之一的傅立叶变换的基本思想和物理意义；3. 把握采样定理；4. 懂得加窗对频谱分析的影响；5. 懂得量化误差对频谱分析的影响；2 试验原理和试验设备MATLAB起源于矩阵运算，是 Mathworks 公司于 1982年推出的一套高性能的数值运算和可视化软件；它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个便利、界面友好的用户环境； MATLAB的推出得到了各个领域专家学者的广泛关注，其强大的扩展功 能为各个领域的应用奠定了基础；目前MATLAB不仅大量应用在科学与工程领域，而且在课堂教案上也得到了广泛应用；近年来MATLAB在课堂教案上的讨论方兴未艾，在线性代数、自动掌握原理等课程教案上已有大量胜利应用的报道，但在机械工程测试技术教案中的应用仍刚刚起步，讨论探讨MATLAB与机械工程测试技术在课堂教案上的切入途径，有利于机械工程测试技术课堂教案的革新，有利于提高教案质量，有利于同学综合素养的提高；原理：机械工程测试技术与信号分析第2 章，特殊是 2.4离散傅立叶变换的内容；设备： PC机；软件： Matlab3 试验内容用 Mablab 设计一程序，能形象地验证离散傅里叶变换中的4 个重要问题：（ 1）采样定理欢迎下载精品学习资源a） f s2 f max ，其频谱不失真，f s2 f max 其频谱失真；欢迎下载精品学习资源b） f s号；2 f max （工程中常用f s3 4 f max），可从频域中不失真复原原时域信欢迎下载精品学习资源（ 2）加窗、截断a）信号截断后，其频谱会产生泄漏，显现“假频”； b）信号截断后，降低了频率辨论率； c）采纳适当的窗函数后，可以削减泄漏和提高频率辨论率；（ 3）量化误差欢迎下载精品学习资源a）对信号x tsin2ft 进行采样， f s1000Hz ，采集 N 64 点；用 3、欢迎下载精品学习资源8 位量化器量化信号每点的幅值，画出原始波形和量化后的信号波形，得出结论；（ 4）栅栏效应欢迎下载精品学习资源如何才能提高频率辨论率？采样点数N、采样频率f s 起何作用？用例子说明；欢迎下载精品学习资源4 试验报告1. 用 A4，按标准的格式写出试验报告；2. 试验内容的设计原理、 Matlab程序和试验结果图形；3. 试验感想和提出改进看法；试验原理欢迎下载精品学习资源按傅里叶分析的原理，任何周期信号都可以用一组三角函数sin2nf0t 、欢迎下载精品学习资源con2nf0 t 的组合表示欢迎下载精品学习资源xta0an cos 2n 1nf0 tbn sin 2nf 0t n=1 ， 2， 3， 欢迎下载精品学习资源也就是说，我们可以用一组正弦波和余弦波来合成任意外形的周期信号；对于典型的方波，其时域表达式为：依据傅立叶变换，其三角函数绽开式为：欢迎下载精品学习资源xt 4 Asin2f t1 sin6f t 1 sin10f t 欢迎下载精品学习资源4 A100035欢迎下载精品学习资源n 1 nsin2nf 0t欢迎下载精品学习资源由此可见，周期方波是由一系列频率成分成谐波关系，幅值成肯定比例的正弦波叠加合成的；那么，我们在试验过程中就可以通过设计一组奇次谐波来完成波形的合成和分解过程，达到对课程教案相关内容加深明白的目的；一 FFTExample 1:Matlab 程序t=0:.001:.255；%从 0 开头，间隔 0.001到 0.255x=sin2*pi*25*t；%产生信号 x欢迎下载精品学习资源subplot211,plotx1:180； title'Original time domain signal'；%绘出时域图形，plotx1:180为画出 x 数组中第 1 到第 180个数据%（ 211 ）2 排， 1 列，第 1 张图X=fftx,256/128；%求x 的傅立叶变换Mx=absX；%求X的幅值f=1000/256*0:127； % 频率间隔 f=1000/256subplot212,plotf1:128,Mx1:128；title'Magnitude spectrum'；xlabel'Frequency Hz'；试验结果图形欢迎下载精品学习资源Example 2:t=0:.001:.255；win=hanning256；Matlab 程序欢迎下载精品学习资源x=sin2*pi*25*t.*win'； %加 Hanning窗subplot211,plotx1:256, title'Windowed time domain signal'；X=fftx,256/128；Mx=absX；f=1000/256*0:127；欢迎下载精品学习资源subplot212,plotf1:128, Mx1:128, title'Magnitude spectrum'；xlabel'Frequency Hz'；试验结果图形Example 3:欢迎下载精品学习资源Fs=1000；Matlab 程序欢迎下载精品学习资源t=0:1/Fs:0.511；% from 0 step 0.001 to 0.511, 512 points. x=2*sin2*pi*60*t+2.5*sin2*pi*120*t；y=x+3*randnsizet；X=fftx,256/128；Y=ffty,256/128；Mx=absX；My=absY；f=1000/256*0:127；subplot221,plotx1:128,title'Originaltimedomain signal' ；%（ 221 ）2 排， 2 列，第 1张图subplot222,plotf1:128,Mx1:128,title'Magnitude spectrum' ；xlabel'Frequency Hz' ；%（ 222 ） 2排， 2列，第 2张图subplot223,ploty1:127,'g',title'Noisetimedomain欢迎下载精品学习资源signal' ；%（ 223 ）2排， 2 列，第 3 张图subplot224,plotf1:127,My1:127,'g',title'Magnitude spectrum' ；xlabel'Frequency Hz' ；%（ 224 ） 2排， 2列，第 4张图试验结果图形欢迎下载精品学习资源Example 4:Matlab 程序欢迎下载精品学习资源t=0:0.001:0.512；y=sin2*pi*50*t+sin3*2*pi*50*t/3+sin5*2*pi*50*t/5+sin7*2*pi*50* t/7；Y=ffty；Pyy=absY/195；f=1000*0:255/512；subplot211,plott1:60,y1:60,title'Time-domain signal' subplot212,plotf,Pyy1:256,title'Spectrum'欢迎下载精品学习资源试验结果图形欢迎下载精品学习资源二、量化误差仿真Example ：t=0:.001:.064 ；x1=sin2*pi*25*t；x=uencodex1,3,1,'signed'；% 绘出时域图形， subplot211,plotx11:64 ；subplot212,stemx1:64 ；x=uencodex1,8,1,'signed' ；Matlab 程序欢迎下载精品学习资源试验结果图形三、相关函数Matlab程序N=1000 ；n=0:N-1；Fs=500；t=n/Fs x1=sin2*pi*10*t+0.6*randn1,lengtht；c,lags=xcorrx1,'unbiased'；subplot2,2,1,plott,x1,xlabel't',ylabel'x1t',grid；subplot2,2,2,plotlags/Fs,c,ylabel'Rxx1t',title'x1自 相 关 函 数',grid；x2=randn1,lengtht；c,lags=xcorrx2,'unbiased'；subplot2,2,3,plott,x2,xlabel't',ylabel'x2t',grid欢迎下载精品学习资源subplot2,2,4,plotlags/Fs,c,ylabel'Rxx2t',title'x2相互关函数',grid；试验结果图形四、功率谱估量Matlab 程序Fs=1000；t=0:1/Fs:1.23；x=sin2*pi*50*t+2*sin2*pi*120*t+randnsizet；pwelchx,256,6,Fs欢迎下载精品学习资源试验结果图形欢迎下载精品学习资源欢迎下载