哈工大机械工程测试技术基础大作业.pdf

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1、Harbin Institute of TechnologyHarbin Institute of Technology机械工程测试技术基础机械工程测试技术基础大作业大作业课程名称：机械工程测试技术基础设计题目：信号的分析与系统特性院系：班级：设 计 者：学号：指导教师：设计时间：1题目一题目一信号的分析与系统特性信号的分析与系统特性题目：写出下列信号中的一种信号的数学表达通式，求取其信号的幅频谱图（单边谱和双边谱）和相频谱图，若将此信号输入给特性为传递函数为H(s)的系统，试讨论信号参数的取值，使得输出信号的失真小。（选其中一个信号）名称H(s)、n、波形图H(s)方波1s10.005，0.

2、010.015，0.02 等x(tA0T0/TtH(s)40n2s22nsn教师指定H(s)三角波1s10.005，0.010.015，0.02 等x(tA0T0/TtH(s)40n2s22nsn教师指定H(s)锯齿波1s10.005，0.010.015，0.02 等x(tA0Tt40nH(s)22s 2nsn教师指定H(s)正弦整流1s10.005，0.010.015，0.02 等x(tA40nH(s)22s 2nsn0T0/Tt教师指定作业要求（1）要求学生利用第 1 章所学知识，求解信号的幅频谱和相频谱，并画图表示出来。（2）分析其频率成分分布情况。教师可以设定信号周期T0及幅值A，每个

3、学生的取值不同，避免重复。（3）利用第 2 章所学内容，画出表中所给出的系统H(s)的伯德图，教师设定时间2常数或阻尼比和固有频率n的取值，每个同学取值不同，避免重复。（4）对比2、3图分析将2所分析的信号作为输入x(t)，输入给3所分析的系统H(s)，求解其输出y(t)的表达式，并且讨论信号的失真情况（幅值失真与相位失真）若想减小失真，应如何调整系统H(s)的参数。一、题目要求一、题目要求名称H(s)、n、0.005，0.010.015，0.02 等波形图H(s)三角波1s1x(tA0T0/TtH(s)40n2s22nsn二、设计过程二、设计过程1)写出波形图所示信号的数学表达通式；在一个周

4、期内三角波可表示为;其傅里叶级数展开式为2）求取其信号的幅频谱图（单边谱和双边谱）和相频谱图；1、单边谱幅频谱函数，相频谱函数幅频谱、相频谱图如下图示：32、双边谱傅里叶级数的复指数展开为：则则幅频谱、相频谱图如下图所示：3）画出表中所给出的系统 H(s)的伯德图；11、一阶系统的传递函数为H(s)，则 Bode 图为：0.25s 142、二阶系统的传递函数为H(s)28000，则 Bode 图为：2s 980s 4900003）若将此信号输入给特性为传递函数为 H(s)的系统中，求其响应；1、一阶响应对于该输入信号可以对每一项单独计算系统输出相应，然后相加即可。例如：对于,解微分方程，其解为

5、：5便是系统对该正弦激励的响应。式中：（）进而可以算出每一项的响应，相加就可以得到全部响应。2、二阶响应对于该输入信号可以对每一项单独计算系统输出相应，然后相加即可例如：对于,解微分方程，其解为：应。式中：便是系统对该正弦激励的响;；（）;带入 n=700，=0.7 即可得到该正弦激励响应，进而可以算出每一项的响应，相加就可以得到全部响应。4）讨论信号参数的取值，使得输出信号的失真小。对于线性系统,正弦函数的输出和输入满足关系:对于二阶系统，正弦函数的输出和输入满足关系:三角波经过传递函数后的整体输出为各个子三角函数输出的和,要使输出信号的失真最小,即要使幅值失真最小，越小，输出失真越小，而幅

6、值 对失真无影响。题目二题目二传感器的综合应用传感器的综合应用一、题目要求一、题目要求如图所示工件，圆柱体表面四周分布 8 个孔，尺寸 60.005 为两孔形成的薄壁厚度 0.40.003 的中心到底面的距离，4 个方向共有 8 个尺寸，要求测量这 8 个尺寸。6二、选用适合的传感器二、选用适合的传感器需要测量的有两个尺寸值，一个是 0.40.003mm，另一个是 60.005mm。由于电涡流式传感器适合于较小位移的测量，一般约为1mm 到10mm。工作原理三、分析测量精度三、分析测量精度对于两个孔之间的壁厚，具有尺寸小，精度高的特点。分辨率：1um，达到公差带的 1/6，符合测量要求。响应特

7、性：因为采用的是涡电流式传感器，结构简单使用方便，不受油液等介质影响。线性范围：该传感器线性范围为 15mm，但是由于测量的尺寸也小仅为 0.4mm-6mm，因此可以满足线性范围的要求。7四、测量方法四、测量方法所需要测量的两个尺寸值 0.40.003mm 和 60.005mm，其中两个孔之间的壁厚0.40.003mm 可以用测量探头直接测得，而两孔之间壁的中心到底面的尺寸 60.005mm 则无法直接测量得到，需要先进行测量然后再经过计算才能获得所需数据。1)将工件放在测量平台上，将使用传感器，如下图所示，调整探头，使得探头的轴线通过圆柱轴线。2)缓慢将探头深入孔中，逐渐缩短两探头与薄壁的距离，直到探头与薄壁相接触，然后就可以读出薄壁的厚度尺寸。3)用传感器，此时只需测量上孔底部到底面的尺寸，然后扣除薄壁尺寸的一半值，就可以得到薄壁中心到达底部的尺寸了。8