机械工程测试课程实验指导说明书

1、机械工程测试课程实验指导书目录 2 - 1 锯齿波、方波波形的分解与合成 1 2-2 单自由度系统的受迫振动的测试 3 2 - 3信号相关分析及应用 7 2- 4 零部件的 X 射线无损检测 2-1锯齿波、方波波形的分解与合成一、实验学时2二、实验类别验证型，必做三、实验目的1、掌握利用傅立叶级数谐波分析的方法；2、了解锯齿波、方波谐波分量的构成，比较两者的区别；3、理解波形的合成原理，比较两者谐波分量及频谱的差异；4、理解相位和幅值在波形失真中的重要作用。四、实验过程1、接通XPF-4型谐波分析实验仪交流 220V电源，拨动“电源”开关，指示灯亮。2、用示波器观察锯齿波波形和方波波形，并读出

2、信号频率。注意：输入方波时，应先调整其对称性。3、用插针把锯齿波、方波信号送入各滤波器输入端。4、用插针把经过傅立叶展开后的各信号分量引入示波器，观察七个滤波器输出端的波形，逐个测量，并记录各次谐波成分、输出幅值及频率，并进行比较。注意引线的接地。5、用插针把经过相位调节后的各信号分量引入示波器，逐个调整相位，观察七个输出端的 波形。6、用插针把经过正反相选择和幅值调节环节后的各信号分量引入示波器，逐个调整幅值和 正反相选择，观察七个输出端的波形。7、 将相位调节旋钮 门1|；均逆时针调至0 （即各谐波输入端与输出端同相）。可用双 踪示波器观察。8、 把正反相选择开关KiK7全部置于“正相”位

3、置，然后将开关K1闭合，其余开关心丨丨IIIIK；均置于“地”的位置。调整A1电位器，使输出电压（基波成分）为0.5V ；将K； 置于“地”的位置，心闭合，调整A2电位器，使2f。端的电压为基波电压的二分之一；以此类推用同样的方法调整 A3A7电位器，使3f07f0端的电压分别为基波电压的三分 之一七分之一。注意观察当输入信号为锯齿波时，偶次倍的基频成分输出无信号。9、用示波器观察并记录加法器输出端基波与各次谐波频率的叠加波形。10、把基波分别与三、五、七次谐波进行叠加，在输出端观察记录叠加结果。11、把把基波分别与三、五、七次谐波进行叠加，在输出端观察记录叠加结果。12、 将开关k；iiii

4、i|k7均闭合（当输入信号为锯齿波时，偶次基频的开关置地），所有频率分量同时叠加，在输出端观察记录叠加结果。13、爱护仪器设备。实验完毕后，应将仪器和插针整理就绪，经指导教师验收后方可离开。五、实验设备、工具及材料XPF-4型谐波分析实验仪、双踪示波器、信号发生器、数字万用表六、实验报告1、绘出各频率分量的波形；2、绘出信号合成后的波形。3、分析相位、幅值对波形失真的影响。2-2机械振动测试系统的构建一、实验学时2二、实验类别综合型，必做三、实验目的1、学会压电式力传感器和压电式加速度传感器的使用，掌握电荷放大器和内装电路压电传 感器的使用；2、利用压电加速度传感器测量加速度；3、学习微机数据

5、采集系统的使用，掌握微机数据采集系统记录和采集振动加速度信号的方 法。四、实验过程1、将压电式加速度传感器安装在振动体上，用屏蔽同轴电缆将压电式加速度传感器的输出 端与电荷放大器的输入端连接，将电荷放大器的输出端与微机数据采集系统的1通道连接。如下图所示。振动体加速度传感器2、设置电荷放大器测量参数，将电荷放大器上方“传感器灵敏度”输入旋钮设置为510Pc/ Un it，中间的输出旋钮设置为30 mv/unit,则加速度传感器:被测机械量（Unit）输出电压V输出灵敏度V/Unit3、 将电荷放大器通电，并将电荷放大器输出端的芯线连接到数据采集盒的1通道。4、 将数据采集盒的输出端连接到微机的

6、USB接口。5、按实验框图接线后，请指导老师检查接线是否正确。经指导老师检查正确后，方可开机 进行实验。6、打开微机，双击电脑桌面“uTek 2004 ”图标，即进入数据采集系统界面，如下图所示。数据采集处理与分析 小波分析结构模态分析-施转机械振动监测与分析 往复机械筮动监测与分析 电机参数测试与信号分析 测试仪表与数据管理 预测维修系统 辔愛线监测系统”癇幽诊斷教学与试验 f-|Uf系统救7、点击上图中“数据采集处理与分析”子菜单，进入数据采集界面。如下图所示。&点击 “工程”7“新建工程”进入数据采集界面，如下图所示。霊鼎SFSg工鬻降|口由.1举旳黑工.灵打査 障r皿里衆VI詳弃点羽

7、馆 厂 口amjKi.Bmasudi3E 胡日工丁淆.子exn MQHiiaK-ELlJ %U-V : r r Qi ：7 SitTrSr te=r.5HD 卜*汁私 足鼻迥n中jt五貝si 荷擁 厂S龟荷并見号云.mi r Kt r 啊 r wo足耳再尬舒； r -jj 冷 _1M r Mil 广 MlJE 葩 1Sr :Ju9、点击采集界面的右上侧的“采集通道数”中的“一通道”。出现界面如下图所示。I- JIKI飞JR金T 耳為刘住 LfPSTr MfiZ.Y:u r r fJr-44 -二4 曹r r上即!fticqat bmprp* r釉前：:?n 曙 i； WMi- WMH4I j1

8、0、 进入“采集参数”T“数据块数”设置，设为1024,其它采用系统默认设置的参数。 点击“示波”菜单，观察无信号输入时的波形，注意此为干扰波。11、用木锤轻轻敲击振动体，观察是否有波形变化。信号大小是否合适，如果不合适，适当调整测量参数或电荷放大器的测量参数。退出“示波”。12、点击“采集”菜单，开始测量。用木锤敲击振动体，完成信号采集。13、 进入“文件”7“工程另存为”，保存测量数据，以便分析。14、爱护仪器设备。实验完毕后，应将仪器擦试干净，整理就绪。五、实验设备、工具及材料内装电路压电加速度传感器、电荷放大器、交流电源、微机数据采集系统六、实验报告1、简要说明实验的目的、要求和使用的

9、主要仪器设备（包括型号和编号）。2、绘出实验原理框图以及实验测量曲线示意图，说明各测试环节的功能。3、针对压电式加速度传感器的工作原理对实验进行讨论。4、按照标准格式书写实验报告，清洁整齐，内容简明扼要。2 3 信号相关分析及应用一、实验学时2二、实验类别综合型，必做三、实验目的1、掌握相关原理；2、熟悉干扰信号的合成，掌握同频检测的基本方法。四、实验过程1、将 TPJ-4 型同频检测学习机和信号发生器接通交流220V 电源，拨动“电源”开关，指示灯亮。2、由实验指导教师讲解信号发生器，并熟悉其基本用法。3、用示波器观察信号发生器的CH1 和 CH2 通道输出的正弦波波形，并记录其频率。3、把

10、 TPJ-4 型同频检测学习机的“幅值调整”旋钮旋至最大，“工作选择”旋钮旋至0，“移相”左侧旋钮旋至 360，右侧旋钮旋至 0。4、将信号发生器 CH1 通道输出的频率为 100Hz 的正弦波由引线连接至 TPJ-4 型同频检测 学习机的 J7 端口，打开模拟信号开关。注意引线的接地。5、将J6、J7、J11和J9端口由引线输入示波器，观察并记录其波形。6、将信号发生器的 CH2通道的输出的信号引入 TPJ-4型同频检测学习机的 J8端口，将信号 发生器的 CH2 通道的信号频率从 0Hz 逐渐增加至某一频率 （大于 100Hz） ，注意观察 TPJ-4 型同频检测学习机面板右上侧的“同频检

11、测输出”表针的变化，并记录并变化过程。7、改变信号发生器的 CH1与CH2通道输出的正弦波的频率、TPJ-4型同频检测学习机的“频率选择”的频率，注意 CH2 通道应与“频率选择”的频率一致，观察“同频检测输出” 表针的变化，并记录并变化过程。8、实验完毕后，应将仪器设备擦试干净，数据线、引线整理就绪，由指导教师验收后方可 离开。五、实验设备、工具及材料TPJ-4 型同频检测学习机、双踪示波器、信号发生器、数字万用表六、实验报告1 、简要说明实验步骤中的注意事项。2、绘出J6、J7、J11和J9端口的波形图；3、说明“同频检测输出”表针的变化原因。2 4零部件的X射线无损检测一、实验学时2二、

12、实验类别综合型，必做三、实验目的1、掌握无损检测原理；2、熟悉CP160B型检测设备，掌握无损检测的基本方法。四、实验过程1 基本原理X射线穿透物质时，其强度会由于物质的吸收和散射而发生衰减，衰减的程度取决于物质厚度和密度。当物体中存在缺陷时，由于缺陷部位的厚度和密度发生变化，穿过无缺陷完好部位和有缺陷部位的 X射线 强度不同，因而使胶片的感光程度不同，胶片处理后，就 形成了黑白不同的影像。3d匚打2曝光按照实验一所确定的曝光条件及实验电压值进行曝光。2.胶片的暗室处理胶片曝光后，感光乳剂层上形成的“潜影”是不可见的，只有在暗室内经显影、停影、 定影、水洗和干燥等处理后，才能得到具有可见影像的

13、X射线底片。3 .评片按GB3323 87钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级对底片作出评定。五、实验设备操作说明1说明射型机机掛【刖往绝缘）外融发牺座攥镉电池40120kV。CP-160B是携带式恒电位120KV的X射线发生器，管电压范围为 2电池与设备的连接3开机运行4开机与预热I最后便用以石的时何预热时闻&不需预热1百小时与2天之问100*2X5天之何】2护卩天至E天空间14F天至U天之阖16D1T11天至14弱丈闻HQr14天至17天之.问时17天至20天之问.22Qff20 A 23天之间24严23 X至26天之间250*26至西天之阖注529AS00ffQ 3 74 ,七丁皿|厂16

14、0管电压155S：曝光时问Q. SmA：管电流一 .动作 q电总砾甌安 全钥匙开关打开崔5 秒内如有显示就会出 现莊菠晶屏畢(3)上 3)=如用户需要，可以 不等5秒，按任何键即 可进入下一个屏壽显 农|3)；启动预热，用户必 须按START ( 6)至 少 秒，哋要时，按STOP- ( 7 )按鈕，预 热可在任何対间宇以I停止(彳旦最.后盂完成预 |热后方可开机王作)jiSCW Q5 mA 155 sPse-Hsalifig5选择曝光时间、管电压、管电流(1 )曝光时间操柞说明显说明丄二-r-10Cmpui vciCee12O.KVOutput Vcltage120 kV $当f尔看到右边指示出買， 你可以按-民 按鍬4)来 选宏導扯吋间，按十时间 则时间减少一1MkV 1.0mA SOs1MKV 管电压60S曝光吋同(预选)LOmA管电就00：00;00琛光时间(实的六、实验设备、工具及材料1. CP-160B型X射线机一台。e minj输出电压I20KV師头表示你可以现在改 变 KV.館头消失，意外霜你已确(2)管电压(3)管电流换ESCAPE (9)睨离当你获得肮述显示的尿幕指示呼按“张浹处；菓单就宝示妇右b：rTER (8)选定彥变 3CV菇+或4)去改KV值 按 ENTER 确认选拦 认祢的选擇菜单=60 kV100 W12QkV 140 kV 160