工程测试技术实验-2013

1、工程测试技术实验工程测试技术实验 主 讲 人：黄弢、王峻峰 课程安排课程安排 独立设课 8学时 讲：2学时 做：6学时 工程实验：4学时 仿真实验：2学时 教材：教材：卢文祥、杜润生，工程测试与信息处理，华中科技大学出版社； 机械工程测试技术实验指导书 （机械新大楼东楼B314#黄老师： 87557415） 下学期下学期 16学时：做一个综合性测控实验作品 本学期本学期 实验地点实验地点：东1楼一楼中部（从靠东3楼的门进） 性质性质: 机械大类专业基础课和必修课 对象对象: 35班班/年年,1千多名学生千多名学生 课程特色和成果课程特色和成果 以工程案例和实验为主线的教学模式，解决了传感器原理

2、以工程案例和实验为主线的教学模式，解决了传感器原理 没有实物、枯燥无味，信号分析理论深奥、难懂的问题。没有实物、枯燥无味，信号分析理论深奥、难懂的问题。 综合测控实验台综合测控实验台 DRVI虚拟仪器平台虚拟仪器平台 综合测控实验台综合测控实验台 一、测试技术的基本概念一、测试技术的基本概念 测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物物 理量的测量原理理量的测量原理和和测量信号分析处理测量信号分析处理方法。方法。 测试定义： 是具有 试验 性质的 测量。 Measurement dt=1.0/Fs; N=1024 T=dt*N; t=linspace(0

3、,T,N); y=sin(2*3.14*100*t)+ 1/3*sin(3*2*3.14*100*t); plot(t,y); figure; P=fft(y,N); Pyy =2*sqrt(P.* conj(P)/N; f=linspace(0,Fs/2,N/2); plot(f,Pyy(1:N/2); 四、数字相关分析技术四、数字相关分析技术 变量相关的概念变量相关的概念 统计学中用相关系数来描述变量统计学中用相关系数来描述变量x x，y y之间的相关性。之间的相关性。是两随机变是两随机变 量之积的数学期望，称为相关性，表征了量之积的数学期望，称为相关性，表征了x x、y y之间的关联程度

4、。之间的关联程度。 如果所研究的随机变量如果所研究的随机变量x, yx, y是与时间有关的函数，即是与时间有关的函数，即x(t)x(t)与与y(t)y(t)，这时，这时 可以引入一个与时间可以引入一个与时间有关的量有关的量xy()xy()，称为相关系数，并有：，称为相关系数，并有： 2 1 22 )()( )()( )( dttydttx dttytx xy 式中假定式中假定x(t)x(t)、y(t)y(t)是不含直流分量是不含直流分量( (信号均值为零信号均值为零) )的能量信号。分母的能量信号。分母 部分是一个常量，分子部分是时移部分是一个常量，分子部分是时移的函数，反映了二个信号在时移中

5、的的函数，反映了二个信号在时移中的 相关性，称为相关函数。因此相关函数定义为：相关性，称为相关函数。因此相关函数定义为： dttytxRxy)()()( 计算时，令x(t)、y(t)二个信号之间产生时差，再相乘和积分， 就可以得到时刻二个信号的相关性。连续变化参数，就可以得到 x(t)、y(t)的相关函数曲线。相关函数具有如下性质(1) 自相关函数 是偶函数 (2) 当=0时，自相关函数具有最大值 (3) 周期信号的自相关函数仍然是同频率周期信号，但不具 有原信号相位信息。 (4) 两周期信号的互相关函数仍然是同频率周期信号，但保 留了原信号相位信息。 (5) 两个非同频率的周期信号互不相关。

6、 (6) 随机信号的自相关函数将随|值增大而很快趋于零。 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）， 数字相关分析技术数字相关分析技术 MATLAB算例：算例： Fs=5120; N=1024; dt=1.0/5120.0; T=dt*N; x=linspace(0,T,N); y=sin(2*3.14*50*x); plot(x,y); s=xcorr(y) x1=linspace(0,2*T,2*N-1); plot(x1,s); 虚拟仪器虚拟仪器 是在计算机上是在计算机上 显示传统仪器显示传统仪器 面板，它将硬面板，它将硬 件电路完成的件电路完成的 信号调

7、理和处信号调理和处 理功能由计算理功能由计算 机程序完成，这种硬件功能软件化是虚拟仪器的机程序完成，这种硬件功能软件化是虚拟仪器的 一大特征。一大特征。 五五 虚拟仪器虚拟仪器 1.1.定义定义 2.2.虚拟仪器的组成虚拟仪器的组成 PXI VXI GPIB DAQ IMAQ Motion 硬件板卡硬件板卡 软件软件 程序解决方案程序解决方案 软件驱动模块软件驱动模块 LabView（图形化编程）（图形化编程） 虚拟VI组成 使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程 序，简称为VI。 VI包括三个部分：程序前面板、程序框图（后面板） 和图标/连接器。 程序前面板用于设置输入数值和观察

8、输出量，用 于模拟真实仪表的前面板。 每一个程序前面板对应一段程序框图（后面板） 图标/连接器是子VI被其它VI调用的接口 LabVIEW的操作模板 LabVIEW具有多个图形化的操作模板，用于创建 和运行程序。这些操作模板可以随意在屏幕上移 动，并可以放置在屏幕的任意位置。操纵模板共 有三类，为工具（Tools）模板、控制（Controls） 模板和功能（Functions）模板。 前面板调用 控制（Controls）模板 后面板调用 功能（Functions）模板 例 程 1 简单数组应用 例 程 2 波形信号产生及信号分析 DRVI可重构虚拟仪器实验平台 七、实验内容 实验一实验一 典型信号频谱分析、相关分析典型信号频谱分析、相关分析 实验二实验二 实际信号采样及频谱分析实验实际信号采样及频谱分析实验 实验三实验三 金属箔式应变片金属箔式应变片全桥性能实验全桥性能实验 实验四实验四 环境状况综合测量实验环境状况综合测量实验 实验五实验五 实验台振动、转速测量实验台振动、转速测量 实验六实验六 转子动平衡测量转子动平衡测量 仿真实验 工程实验（项） 考试内容 实验一要求 用MatLab完成一种合成信号的产生，用