新测试技术实验指导书.doc

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1、测试技术与信号分析实验指导书适用专业: 机械类、自动化 课程代码: 、 学 时: 610 编写单位:机械工程与自动化学院 编 写 人: 黄惟公 余愚 刘克服 审 核 人: 审 批 人: 实验1 周期信号波形的合成和分解1 实验目的1. 学习使用Matlab，学会用Matlab提供的函数对信号进行频谱分析；2. 加深了解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. 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；。4. 观察和分析频率、幅值相同，相位角不同的正弦波叠加的合成波形；5. 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。 2 实验原理按富立叶分析的

2、原理，任何周期信号都可以用一组三角函数、的组合表示 (n=1，2，3，)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。对于典型的方波，其时域表达式为： 根据傅立叶变换，其三角函数展开式为： 由此可见，周期方波是由一系列频率成分成谐波关系，幅值成一定比例的正弦波叠加合成的。 那么，我们在实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，达到对课程教学相关内容加深了解的目的。3 实验内容1 用Matlab编程，绘出7次谐波叠加合成的方波波形图及幅值谱；t=0:0.001:0.512;y=sin(2*pi*50*t)+sin(3*2*pi*50*t)/3+sin(5*

3、2*pi*50*t)/5+sin(7*2*pi*50*t)/7;Y=fft(y);Pyy=abs(Y)/195;f=1000*(0:255)/512;subplot(211),plot(t(1:60),y(1:60),title(Time-domain signal)subplot(212),plot(f,Pyy(1:256),title(Spectrum)2 用Matlab编程，改变上述7次谐波中其中两项谐波的幅值绘出合成波形及幅值谱；t=0:0.001:0.512;y=3*sin(2*pi*50*t)+3*sin(3*2*pi*50*t)/3+sin(5*2*pi*50*t)/5+sin(

4、7*2*pi*50*t)/7;Y=fft(y);Pyy=abs(Y)/195;f=1000*(0:255)/512;subplot(211),plot(t(1:60),y(1:60),title(Time-domain signal)subplot(212),plot(f,Pyy(1:256),title(Spectrum)3 用Matlab编程，改变上述7次谐波中其中一项谐波的相位绘出合成波形及幅值谱。t=0:0.001:0.512;y=sin(2*pi*50*t+pi/4)+sin(3*2*pi*50*t)/3+sin(5*2*pi*50*t)/5+sin(7*2*pi*50*t)/7;Y

5、=fft(y);Pyy=abs(Y)/195;f=1000*(0:255)/512;subplot(211),plot(t(1:60),y(1:60),title(Time-domain signal)subplot(212),plot(f,Pyy(1:256),title(Spectrum)4 实验报告要求1. 简述实验目的及原理；2. 写出实验内容一的程序，绘出7次谐波叠加合成的方波波形图及其幅值谱，得出结论；3. 写出实验内容二的程序，绘出其叠加合成波形图及其幅值谱，得出结论；4. 写出实验内容三的程序，绘出其叠加合成波形图及其幅值谱，得出结论。 实验2 用FFT对信号进行频谱分析1 实

6、验目的1. 学习使用Matlab，学会用Matlab提供的函数对信号进行频谱分析；2. 掌握采样定理；3. 理解加窗对频谱分析的影响；4. 理解量化误差对频谱分析的影响；5. 掌握采样点数N、采样频率、数据长度对频谱分析的作用。2 实验原理和实验设备原理：机械工程测试技术与信号分析第2章，特别是2.4离散傅立叶变换的内容。设备：PC机；软件：Matlab3 实验内容1. 画出x(t)=3sin(2f t)+ 7sin(10f t)+ 12sin(15f t)的幅值谱图(f=50Hz)。2. 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 a），其频谱不失真

7、，其频谱失真；b）（工程中常用），可从频域中不失真恢复原时域信号；（2）加窗、截断a）信号截断后，其频谱会产生泄漏，出现“假频”；b）信号截断后，降低了频率分辨率；c）采用适当的窗函数后，可以减少泄漏和提高频率分辨率。（3）量化误差 a）对信号进行采样，Hz，采集N64点。用3、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）栅栏效应如何才能提高频率分辨率？采样点数N、采样频率起何作用？用例子说明。4 实验报告1. 用A4，按标准的格式写出实验报告；2. 实验内容一的Matlab程序和幅值频谱图；t=0:.001:.512;y=3*sin(2*pi*50*t)+7

8、*sin(10*pi*50*t)+12*sin(15*pi*50*t);Y=fft(y);Pyy=abs(Y)/195;f=1000*(0:255)/512;subplot(212),plot(f,Pyy(1:256),title(Spectrum)3. 实验内容二的设计原理、Matlab程序和实验结果图形。4. 实验感想和提出改进意见。实验3 箔式应变片性能单臂、半桥、全桥1 实验目的 观察了解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 实验原理 本实验说明箔式应变片及单臀直流电桥的原理和工作情况。应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变

9、片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，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，当电桥平衡时，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RR，RR，RR，RR。当使用一个应变片时，RRR；当二个应变片组成差动状态工作，则有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 实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 实验步骤

10、:4.1 半桥单臂1调零。开启仪器电源，差动放大器增益置100倍(顺时针方向旋到底)，十、一输入端用实验线对地短路。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，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。如需使用毫伏表，则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况。调零后关闭仪器电源。2按图(4)将实验部件用实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衡电位器，R为应变片(可任选上、下梁中的一片工作片)。直流激励电源为 士4v。测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变

11、梁处于基本水平状态。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根据表中所测数据计算灵敏度S，S=X/V，并在坐标图上做出VX关系曲线。4.2 半桥双臂和全桥在完成半桥单臂的基础上，不变动差动放大器增益和调零电位器，依次将图(4)中电桥固定电阻R1、R2、R3换成箔式应变片，分别接成半桥和全桥测试系统。重复实半桥单臂中的3一4步骤，测出半桥和全桥输出电压并列表，计算灵敏度。在

12、同一坐标上描出V一X曲线，比较三种桥路的灵敏度，并做出定性的结4 注意事项1实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。2接插线插入插孔时轻轻地做一小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也轻轻地转动一下拔出，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。3稳压电源不要对地短路。4应变片接入电桥时注意其受力方向，一定要接成差动形式。5直流激励电压不能过大，以免造成应变片自热损坏。6由于进行位移测量时测微头要从零到正的最大值，又回复到零，再到负的最大值，因此容易造成零点偏移，因此计算灵敏度时可将正X的灵敏度与负的X的灵敏度分开计算。再求平均值，以后实验中凡需过零

13、的实验均可采用此种方法。5 思考题 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 该实验使用的一种什么样的电桥？3 根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?如果不接成差动形式会产生什么后果?实验4 差动变压器的标定1实验目的说明差动变压器测试系统的组成和标定方法。2实验所需部件差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波器、测微头。3实验步骤1 按图（5）接线，差动放大器增益适度，音频振荡器LV端输出5KHZ，Vp-p值V。2 调节电桥WD、WA电位器，调节测微头带动衔铁改变其在线圈中的位置，是系

14、统输出为零。3 旋动测微头是衔铁在线圈中上、下有一个较大的位移，用电压表和示波器观察系统输出是否正负对称。如不对称则须反复调节衔铁位置和电桥、移相器、做到正负输出对称。4 旋动测微头，带动衔铁向上5mm，向下5mm位移，每旋一周（0.5mm）记录一电压值并填入表格。 图（5）位移mm电压V4注意事项系统标定须调节电桥、移相器、衔铁三者位置，须反复调节才能做到系统输出为零并正负对称。5思考题1 接成差动型有哪些优点？如不接成差动型会导致那些后果？2 差动变压器式传感器与可变磁阻式传感器各自的工作原理是什么？实验5 差动变压器的振动测量1实验目的了解差动变压器的实际使用。2实验所需部件差动变压器、

15、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波器。3实验步骤1按图（3）接好线调节好系统各部分。2低频振荡器接入“激振”，使振动圆盘保持适当振幅。3维持低频振荡器输出幅度不变，用示波器观察低通滤波器的输出，电压/频率表2KHZ挡接低频输出端，改变震荡频率从5HZ30HZ，读出Vop-p值，填入下表：f(HZ)Vop-p根据实验结果作出震动台的振幅频率特性曲线，指出自振频率，并与实验十二应变电桥所测结果作比较。4注意事项1. 仪器中两副悬臂梁的固有频率因尺寸不同而不同。2. 衔铁位置可松开支架上小螺丝稍做上、调节。5思考题1动变压器测量振动时要注意哪些问题？2差动变压

16、器式传感器的特点？应用范围如何？实验6 差动螺管式电感传感器位移、振幅测量1实验原理通过实验说明差动螺管式电感传感器的应用，用差动螺管式电感传感器可以进行较大动态范围的测试。2实验原理利用差动变压器的两个次级线圈和衔铁组成。衔铁和线圈的相对位置变化引起螺管线圈电感值的变化。次级二个线圈必须成差动状态连接，当衔铁移动时将使一个线圈电感增加，而另一个线圈的电感减小。3实验所须部件差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波器、测微头。4实验步骤： 4.1 位移测量1. 差动变压器二个次级线圈组成差动状态，按图（6）接线，音频振荡器LV端作为恒流源供电，差动

17、放大器增益适度。差动变压器的两个线圈和电桥上的两个固定电阻R组成电桥的四臂，电桥的作用是将电感变化转换成电桥电压输出。图（6）2. 旋动测微头使衔铁在线圈中位置居中，此时Lo=LO,系统输出为零。3. 当衔铁上、下移动时，LoLO，电桥失衡就有输出，大小与衔铁位移量成比例，相位则与衔铁的移动方向有关，衔铁向上移动和向下移动时输出相位相差约180，由于电桥输出是一个调幅波，因此必须经过相敏检波后才能判断电压极性，以衔铁位置居中位置为起点，分别向上，向下各位移5mm，记录V、X值，作出VX曲线，求出灵敏度。4.2 振幅测量1. 紧接上面步骤，移开测微头，微调衔铁在支架上的位置，调节电桥电路，使系统

18、输出为零。2. 将低频振荡器输出接到“激振”上，给振动台加一交变力，使振动台能上下振动，用示波器观察系统输出波形是否对称，如不对称则需对电桥、移相器作些调整。3. 保持低频振荡器输出幅值不变，改变激振频率f，便可得到它的动态测试结果Vp-pf曲线如图（7）Vp-pFF0 图（7）5注意事项：振动台振动时的幅度可尽量大，但以与周围各部件不发生碰擦为宜，以免产生非正弦振动。实验7 光电传感器的应用一光电转速测试1 实验目的了解光电开关的原理和应用。2 实验原理光电开关由红外发射、接收及整形电路组成，为遮断式工作方式。3 实验所需部件光电传感器、光电变换器、测速电机及转盘、电压/频率表2KHz档、示

19、波器。4 实验步骤1 光电传感器“光电”端接光电变换器 端， VF端接示波器和电压/频率表2KHz档。2安装好光电传感器位置，勿与转盘盘面相擦。3开启电源，打开电机开关，调节电机转速。用示波器观察光电转换器VF端，并读出波形频率，与频率表所示频率比较。4电机转速=方波频率/25将一较强光源照射仪器转盘上方，观察测试方波是否正常。6由此可以得出结论，光电开关受外界影响较小，工作可靠性较高。5 思考题 在该实验中为什么电机转速=方波频率/2？ 用简图说明光电传感器测转速的原理。实验8 电涡流式传感器的静态标定及振幅测量1 实验目的了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。通过实验掌握用电涡流传感器测

20、量振幅的原理和方法2 实验原理电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源己确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。3 实验所需部件:电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微头、示波器、电压表、直流稳压电源、电桥、差动放大器、低频振荡器、激振器。 图（9）4 实验步骤:4.1 静态标定：1安装好电涡流线圈和金属涡流片，注

21、意两者必须保持平行。安装好测微头，将电涡流线圈接入涡流变换器输入端。涡流变换器输出端接电压表2OV档。2开启仪器电源，用测微头将电涡流线圈与涡流片分开一定距离，此时输出端有一电压值输出。用示波器接涡流变换器输入端观察电涡流传感器的高频波形，信号频率约为lMHZ。3用测微头带动振动平台使平面线圈完全贴紧金属涡流片，此时涡流变换器输出电压为零。涡流变换器中的振荡电路停振。4 旋动测微头使平面线圈离开金属涡流片，从电压表开始有读数起每位移0.25mm记录一个读数，并用示波器观察变换器的高频振荡波形。将V、X数据填入下表，作出V一X曲线，指出线性范围，求出灵敏度。4.2 振幅测量1按图(9)接线，将平

22、面线圈安装在最佳工作点，直流稳压电源置土lOV档，差动放大器在这里仅作为一个电平移动电路，增益置最小处(1倍)。调节电桥WD，使系统输出为零。2接通激振器 I，调节低频振荡器频率，使其在 1530Hz范围内变化，用示波器观察涡流变换器输出波形，记下Vp-p值，同时利用实验（一）的结果求出距离变化范围XP-P值。3可同时用双线示波器另一通道观察涡流变换器输入端的调幅波。4变化低频振荡器频率和幅值，提高振动圆盘振幅，用示波器可以看到变换器输出波形有失真现象，这说明电涡流式传感器的振幅测量范围是很小的。5 注意事项:1 当涡流变换器接入电涡流线圈处于工作状态时，接入示波器会影响线圈的阻抗，使变换器的

23、输出电压减小。或是使传感器在初始状态有一死区。2 直流稳压电源-10V和接地端接电桥直流调平衡电位器WD两端。6 思考题1涡流传感器的工作原理是什么？请用简图说明。2电涡流传感器经常用在那些场合？3请具体说出电涡流传感器在测厚、无损探伤、测转速方面的工作原理。实验9 磁电式传感器1 实验目的通过实验说明磁电式传感器的结构、原理、应用。2 实验原理磁电式传感器是一种能将非电量的变化转为感应电动势的传感器，所以也称为感应式传感器。根据电磁感应定律，匝线圈中的感应电动势e的大小决定于穿过线圈的磁通的变化率，ed/dt。仪器中的磁电式传感器由动铁与感应线圈组成，永久磁钢做成的动铁产生恒定的直流磁场，当

24、动铁与线圈有相对运动时，线圈与磁场中的磁通交链产生感应电势，e与磁通变化率成正比，是一种动态传感器。3 实验所需部件磁电式传感器、低频振荡器、激振器、涡流式传感器、涡流变换器、双线示波器、差动放大器。4 实验步骤1低频振荡器接激振 I，磁电式端口接差动放大器两输入端，差动放大器输出端接示波器。开启电源，调节振荡频率和幅度，观察输出波形。2安装好电涡流式传感器，因为不要求进行位置测量，所以平面线圈与金属涡流片的相对位置可以高些，以振动时不相碰为宜。3，双线示波器的通道1和通道2分别接差动放大器输出端和涡流变换器的输出端，调节低频振荡器的振动频率和振幅，观察比较两波形。通过观察，可以得出结论:磁电

25、式传感器对速度敏感，电涡流式传感器则对位置敏感，速度的变化对它影响不大。4将激振I与磁电端接线互换，接通低频振荡器，观察差动放大器的输出波形。与原磁电式传感器波形比较。可以得出结论，磁电式传感器是一种磁电、电磁转换的双向式传感器。实验10 压电加速度式传感器1 实验目的了解压电加速度计的结构、原理和应用。2 实验原理压电式传感器是一种典型的有源传感器 (发电型传感器)。压电传感元件是力敏感元件，在压力、应力、加速度等外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量的电测。3 实验所需部件压电式传感器、电荷放大器 (电压放大器)、低频振荡器、激振器、电压/频率表、示波器。4 实验步骤1观察了解压

26、电式加速度传感器的结构:由双压电陶瓷晶片、惯性质量块、压簧、引出电极组装于塑料外壳中。2按图(20)接线，低频振荡器输出接激振 端，开启电源，调节振动频率与振幅，用示波器观察低通滤波器输出波形。3当悬臂梁处于谐振状态时振幅最大，此时示波器所观察到的波形VP-P也最大，由此可以得出结论:压电加速度传感器是一种对外力作用敏感的传感器。5 注意事项做此实验时，悬臂梁振动频率不能过低，否则电荷放大器将无输出。6 思考题1说出压电加速度计的结构。2为什么要在压电加速度计后面接电荷放大器？能否接电压放大器？为什么？实验11 微机检测与转换 数据采集处理1 实验目的微机检测与转换过程中，数据采集和分析处理是

27、最重要的两部分，通过实验仪用A/D采集卡和实验软件对传感器测试系统测量到的电信号进行分析处理，可以得到这方面的初步知识。2 实验说明1数据采集卡:数据采集卡已安装于仪器内部，其信号输入端即为仪器上电压/频率表的V1端。十二位A/D转换，精度为1/2048，量程分2OOMv、lV、lOV三档，可以根据实验采集电压范围选择量程，以获得较高精度。采集速度分单次和连续两种模式，连续采集主要是对动态信号，速度17档从25000次/秒100次/秒，用户可以根据动态信号的频率选定采集速度。2通讯约定(串行口RS232)，波特率2400，1位停止位，无奇偶校验。3安装:数据采集卡使用计算机的COM2口进行通讯

28、，故计算机上的其他串行设备的安装必须做到:BIOS中的设置正确，中断号不能和COM2所占用的中断号相冲突; COM2口不能被占用; 建议将鼠标和Modem分别放在COMl口及COM3口上，以减小设备冲突的可能性。实验软件共两张盘，实验之前将 1号盘文件 (系统文件)MScomm32ocx、Commctrldll、CommdIgdll、Commtb32dl四个文件拷入Windows/95或以上操作系统的System目录下 (注意*dll为隐含文件，应使用查看选项显示所有文件)。将2号盘的执行文件CSYEXE复制至用户指定的目录下，并在桌面上建立快捷方式。4实验软件使用说明:点击CSY图标进入采集

29、系统初始界面图（10） 图（10）初始界面点击“帮助”按钮先查看帮助信息。点击“设置”按钮进入设置界面图（12）。在设置界面中根据实验项目的各个参数进行正确有效的设置，并输入实验者称呼和实验项目名称，否则实验结果将不被承认。 图（12） 设置界面点击开始按钮进入数据采集图（13），数据采集分单次采和连续采两种模式，单次采每次最多采 30个点在坐标上显示，坐标右边排列为采集数值。坐标上最多可同时容纳四条曲线，数据分析仅对其中第一条 (红色线)，蓝色线为拟合曲线，其余三条坐标曲线仅作为与第一条曲线进行比较之用，例如实验中电桥测试系统中单臂电桥与半桥、全桥性能比较;电涡流传感器中测试材料不同时的特性

30、曲线之比较; 电感式传感器测试电路交流激励频率不同时特性及灵敏度的比较。连续采集每帧坐标上采集点数为100点。用户要根据交变信号的频率选定合适的采集速度，以其获得完整的信号频率。最高采集频率为 lK左右，连续采集每帧坐标上同样最多也可容4条曲线，但频谱曲线只是针对第一条而言。转速测试最低转速为7.62转秒，信号频率(脉冲信号)均要通过转速插口送入采集卡中。清除键可以清除不需要的坐标曲线，建议进行数据采集之前按此键，以保证所采集到的数据为正确值。按打印按钮进入结果存盘打印界面。功能是将实验报告打印出来。在此之前应保证计算机中打印机的正确设置，打印纸的设置应和用户使用的打印纸一致(在属性选项中)。

31、采集故障分析:1不能进入主画面:请检查是否按要求将随仪器附带的软件正确地拷入指定的目录。2，按开始键不能进入采集画面，或不能进行采集，请检查Windows调制解调器选项中的诊断栏目，检查COM2是否存在或已被占用，或COM4口的中断号是否和COM2相冲突。3若能进入采集画面，但不能进行证常采集(BUSY不能变成OK)，则检查实验仪与计算机的通讯线是否连接正常或看实验仪是否开机。 图（13） 数据采集界面图（14）结果存盘打印界面实验12振动测试1 实验目的（1） 学习机械振动的测试方法；（2） 掌握计算机测试系统的组成；（3） 对振动信号的频谱分析；（4） 用正弦激振法求机械系统的固有频率。注

32、：因设备有限，本实验为演示实验2 实验仪器及连接数据采集卡（计算机PCI插槽上）电荷放大器正弦信号发生器电动式激振器压电式加速度传感器振动台虚拟仪界面功率放大器3 实验内容一.振动信号的频谱分析3.1 实验步骤（1）将正弦信号发生器调至某个频率对简支梁激振；（2）将加速度器的信号送入电荷放大器，通过数据采集卡中的AD转换器将数据采集到计算机；（3） 用虚拟仪器对采集到的振动信号进行频谱分析。3.2 实验报告内容(1) 画出振动信号图；（2） 画出振动信号的幅值谱；（3） 比较信号发生器的频率与幅值谱的最高频率是否相等。4 实验内容二用正弦激振法求简支梁的固有频率4.1实验步骤1) 将正弦信号发

33、生器调至某频率对简支梁激振；2) 将加速度器的信号送入电荷放大器，通过数据采集卡中的AD转换器将数据采集到计算机，用虚拟仪器对采集到的振动信号进行幅值谱分析，记录最高幅值。3) 逐步增加信号发生器的频率，再作（2），直至画出简支梁系统的幅频特性。频率幅值填记录表：频率幅值4.2实验报告内容（1）用正弦激振法求系统固有频率的原理；（2）根据记录描点画出幅频特性，找出简支梁的固有频率； （3）实验体会和改进意见。Matlab信号分析入门1Matlab 中的信号表示方法Matlab中的基本数据类型是向量和矩阵，所以很自然地，信号处理工具箱中的信号也用向量或矩阵表示。列向量和行向量表示单通道信号，矩阵

34、表示多通道信号，矩阵中的每一列表示一个通道。例如，x=4 3 7 9 1; %定义了一个5采样点的离散信号。%以x为基础，可以定义三通道信号y=x 2*x x/2 y =4.0000 8.0000 2.0000 3.0000 6.0000 1.5000 7.0000 14.0000 3.5000 9.0000 18.0000 4.5000 1.0000 2.0000 0.5000需要注意的是，Matlab约定向量和矩阵的下标从1开始，如果用户要指定信号的真实时间下标，则应另外构造一个向量作为时间轴。如：n=-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5; %时间轴向量y=1 4 3 2 0 4 5

35、2 1; %采样点向量stem(n,y); %绘出离散的有真实时间下标的图 用plot（）指令可以绘出连续的波形： plot(n,y); 2FFTExample 1:t=0:.001:.255; %从0开始，间隔0.001到0.255 x=sin(2*pi*25*t); %产生信号x%绘出时域图形，plot(x(1:180)为画出x数组中第1到第180个数据subplot(211),plot(x(1:180); title(Original time domain signal); %（211）2排，1列，第1张图X=fft(x,256)/128; %求x的傅立叶变换Mx=abs(X); %求

36、X的幅值f=1000/256*(0:127); %频率间隔f=1000/256 subplot(212),plot(f(1:128), Mx(1:128); title(Magnitude spectrum);xlabel(Frequency (Hz);Example 2:t=0:.001:.255;win=hanning(256); x=sin(2*pi*25*t).*win; % 加Hanning窗subplot(211),plot(x(1:256), title(Windowed time domain signal);X=fft(x,256)/128;Mx=abs(X);f=1000/

37、256*(0:127);subplot(212),plot(f(1:128), Mx(1:128), title(Magnitude spectrum);xlabel(Frequency (Hz);Example 3:Fs=1000;t=(0:1/Fs:0.511); % from 0 step 0.001 to 0.511, 512 points. x=2*sin(2*pi*60*t)+2.5*sin(2*pi*120*t);y=x+3*randn(size(t);X=fft(x,256)/128;Y=fft(y,256)/128;Mx=abs(X);My=abs(Y);f=1000/256

38、*(0:127);subplot(221),plot(x(1:128), title(Original time domain signal); %（221）2排，2列，第1张图subplot(222),plot(f(1:128), Mx(1:128), title(Magnitude spectrum);xlabel(Frequency (Hz); %（222）2排，2列，第2张图subplot(223),plot(y(1:127),g), title(Noise time domain signal);%（223）2排，2列，第3张图subplot(224),plot(f(1:127),M

39、y(1:127),g), title(Magnitude spectrum);xlabel(Frequency (Hz); %（224）2排，2列，第4张图Example 4:t=0:0.001:0.512;y=sin(2*pi*50*t)+sin(3*2*pi*50*t)/3+sin(5*2*pi*50*t)/5+sin(7*2*pi*50*t)/7;Y=fft(y);Pyy=abs(Y)/195;f=1000*(0:255)/512;subplot(211),plot(t(1:60),y(1:60),title(Time-domain signal)subplot(212),plot(f,

40、Pyy(1:256),title(Spectrum)3 量化误差仿真uencode(x,n,v,SignFlag) x 被量化的数组；n 量化的位数； v allows the input u to have entries with floating-point values in the range -v,v before saturating them (the default value for v is 1). Elements of the input u outside of the range -v,v are treated as overflows and are satu

41、rated: For input entries less than -v, the value of the output of uencode is 0. For input entries greater than v, the value of the output of uencode is 2n-1.SignFlag unsigned (default): Outputs are unsigned integers with magnitudes in the range 0, 2n-1. signed: Outputs are signed integers with magnitudes in the range -2n/2, (2n/2) - 1.Example：t=0:.001:.064; x1=sin(2*pi*25*t); x=uencode(x1,3,1