现代测试技术实验指导书样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除。现 代 测 试 技 术实 验 指 导 书物流工程学院港机实验室编武汉理工大学 9月 前 言现代测试技术课程是机械设计制造及其自动化、 物流工程等专业的一门实践性较强的专业基础必修课。经过本课程的实验教学, 让学生在熟悉现代测试技术理论的基础上掌握测试技术基本知识和实验技能及信号分析处理方法, 培养和提高学生从事科学试验的实际动手能力。根据现代测试技术实验教学大纲内容的安排, 特制定本实验教学指导书, 其内容包括信号分析实验、 传感器原理实验、 应变电桥输出特性与静态应变测量实验和结构动态应力应变测量实验。本指导书由朱泽、 宋强编写, 其中实验一、 实验四由朱泽编写, 实验二、 实验三由宋强编写。 编者 9月目 录实验一 信号分析实验1实验二 传感器原理实验13实验三 应变电桥输出特性与静态应变测量实验18实验四 结构动态应力应变测量实验23实验一 信号分析实验一、 实验目的和要求1了解测试信号的分类和描述, 学会信号的时域分析、 频域分析和相关分析。2熟练掌握对周期信号与非周期信号进行频谱分析的步骤与作图方法, 熟知其频谱特性。3经过上机实验, 学会应用信号分析软件进行信号分析处理。4要求上机前仔细阅读实验指导书的有关内容及实验步骤, 为顺利地完成实验做好准备。二、 实验设备微型电子计算机若干台, 配以应用信号分析软件进行信号分析处理。三、 实验步骤1. 典型信号及谱分析（1） 时域信号波形及其谱的观察, 数据检索和列表查看双击”打开信号分析软件。点击右侧操作菜单”, 在其下拉选项中选择”选项, 将会出现通道配置窗口, 对于AI1-01通道, 在该窗口的”参数”列中, 点击”类型”下的信号下拉选项, 选择”随机”信号, 如图1所示。图1 随机信号的选择信号类型设置好后, 点击该随机信号右侧”幅值”参数下的数值, 该选项即被激活, 将其更改为”4000mv”, 最后点击通道配置窗口右下角的”按钮, 予以保存。该软件在”模式下的菜单选项共4项: ”参数文件”存储规则”设置”测量”如图2所示。单击最右侧的”, 出现如图3所示测量的界面, 在该界面的最右侧为信号通道的选择部分, 如图4所示, 被选中的通道前面会出现”, 系统默认是1号机的AI1-01通道, 也就是我们设置的随机信号。图2 测量模式下的菜单栏图3 测量界面的内容图图4 模拟信号通道的列表点击左上角的”工具, 可进行信号的采集, 我们要将采集的信号放到指定的文件夹, 在弹出的”新建工程”窗口中( 如图5所示) , 可进行”文件存放位置”和”文件名”的设置, 示例中将信号文件命名为”01-1”, 点击右下角的”按钮后, 会弹出”新建测试”对话框( 如图6所示) , 需要进行”文件名”设置, 示例将文件命名为”01-1”。设置完成后, 软件便开始进行信号的采集工作了, 当信号采集约10s 时, 点击左上角的”按钮, 停止对信号的采集, 并自动保存。图5 ”新建工程”对话框图6 ”新建测试”对话框采集到的随机信号如图7所示, 点击图形右下方的”可对图形进行X方向上的放大, 点击图形右下方的”可对图形进行X方向上的缩小。点击图形左上方的”可对图形进行Y方向上的放大, 点击图形左上方的”可对图形进行Y方向上的缩小。图7 采集到的随机信号时域图单击图形左侧图形参数的设置选项部分中( 如图8所示) 的”选项卡, 在最下方的”栏, 单击”全选”前的方框, 在图形区域出现该时域信号的统计信息, 单击该统计信息可进行位置的移动。图8 图形参数的设置选项图（2） 信号的识别及变换在”通道配置”中将第AI1-5通道的信号类型设置为脉冲信号, 并对该脉冲信号的周期设置为10s, 起始相位90.0deg, 占空比0.1%, 各项参数的设置如图9所示。经过信号的采集功能进行信号采集, 存放采集信号的文件名可重新命名也可使用上题的文件名( 示例采用后者方式) , 采集时长约12s的信号。( 相应操作步骤可参考第( 1) 题中的相应步骤) 。图9 脉冲信号的参数设置单击左上角的”选项, 进入信号分析模式, 再单击工具栏中的”, 将会出现两张布局图: ”记录仪”图( 时域信号图) 和”FFT”图( 傅里叶变换图) 。单击”记录仪”图, 该图即被选中, 在图形右侧的通道选项卡, 找到蓝紫色的01-1文件夹并单击打开, 将AI1-01通道前的”单击去掉对号, 选中AI1-05通道, 如图10所示, 此时, ”记录仪”图便会显示采集的信号。同样, 选中”FFT”图, 在图形右侧的通道选项卡, 将蓝紫色的01-1文件夹中的AI1-01通道退选, 并选中AI1-05通道, 便可得到采集信号的傅里叶变换图。将鼠标放在FFT图的纵坐标位置, 会出现一条深蓝色的调节条, 往上拖动调节条可进行图形位置的移动, 拖动调节条得到类似图11的图形。图10 选中采集信号通道图11 目标信号的FFT图（3） 方波a.将通道AI1-7的信号类型设置为方波, 幅值设置为3500mv, 周期为0.05s, 其余参数保持默认值。在”模式下, 单击测量菜单, 在右侧的通道选项菜单中选择第AI1-7通道, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形为止。b.将通道AI1-8的信号类型设置为方波, 幅值设置为3500mv, 周期为0.05s, 起始相位为90.0deg,其余参数保持默认值。在”模式下, 单击”测量”菜单, 在右侧的通道选项菜单中选择第AI1-8通道, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。（4） 三角波a.将通道AI1-9的信号类型设置为三角波, 幅值设置为5000mv, 频率为50Hz, 其余参数保持默认值。在”模式下, 单击测量菜单, 在右侧的通道选项菜单中选择第AI1-9通道, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。b.将通道AI1-9的信号类型仍设置为三角波, 幅值设置为5000mv, 频率为50Hz, 起始相位为90.0deg,其余参数保持默认值。在”模式下, 单击测量菜单, 在右侧的通道选项菜单中选择第AI1-9通道, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。（5） 将通道AI1-10的信号类型设置为”正弦定频”, 幅值设置为5000mv, 频率为50Hz, 其余参数保持默认值。在”模式下, 单击测量菜单, 在右侧的通道选项菜单中选择第AI1-10通道, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。( 6) 将通道AI1-11的信号类型设置为”脉冲”, 幅值设置为4500mv, 周期为0.01s, 占空比0.1%, 其余参数保持默认值。在”模式下, 单击测量菜单, 在右侧的通道选项菜单中选择第AI1-11通道, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。在”模式下, 点击”工具, 将”记录仪”图形的信号选择为采集信号所在文件夹下的AI1-11通道的信号进行显示, ”FFT”图形也选择AI1-11通道的信号进行显示。为了使”FFT”图形显示明显, 需对其谱线数设置为3200, 即按图12所示进行设置。图12 谱线数设置( 7) 将通道AI1-12的信号类型设置为”自由衰减”, 衰减时间为10s, 其余参数保持默认值。在”模式下, 单击”测量”菜单, 在右侧的通道选项菜单中选择第AI1-12通道, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。在”模式下, 获得该信号相应的FFT图形。2.相关处理分析( 1) 将通道AI1-1的信号类型仍设置为”随机”, 幅值为1000mv。在”模式下, 单击”测量”菜单, 在右侧的通道选项菜单中选择第AI1-1通道, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。( 2) 将通道AI1-6的信号类型设置为方波, 幅值设置为3500mv, 周期为0.05s, 其余参数保持默认值。在”模式下, 单击”菜单, 再单击”工具, 在出现的子菜单中选择”选项, 在弹出的”相关分析设置”对话框的”输入”部分的两侧均选择AI1-6通道( 如图13所示) , 进行自相关分析, 设置完成后单击对话框右下角的”确定”保存设置。单击”测量”菜单, 在右侧的通道选项菜单中选择第AI1-6通道( 信号类型为”方波”) , 采集时长约10s的信号。点击信号图形左上角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。图13 输入参数设置点击左上角的”模块, 进入分析模块后, 单击”菜单, 在子菜单中单击”, 再单击”窗口, 图形窗口就会重新布置。单击图形窗口中的”记录仪”图框( 即被选中) , 选择AI1-6的信号进行显示( 如图14) 。单击图形窗口中的”2D图谱”图框( 即被选中) , 选择或确认刚才所设置需要进行相关性分析的信号进行显示( 如图15) 。出现自相关图形后, 单击”菜单栏便可进行图形状态显示的调整, 点击信号图形左上角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。图14 通道设置图15 相关分析信号通道选择( 3) 将通道AI1-8的信号类型设置为”三角波”, 幅值为5000mv, 起始相位0.0deg, 频率50Hz。在”模式下, 单击”菜单, 再单击”工具, 在出现的子菜单中选择”选项, 在弹出的”相关分析设置”对话框”输入”部分的两通道均选择AI1-8通道, 设置完成后单击对话框右下角的”确定”保存设置。单击”测量”菜单, 在右侧的通道选项菜单中选择第AI1-8通道( 信号类型为”三角波”) , 采集时长约10s的信号。点击信号图形左上角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。点击左上角的”模块, 进入分析模块后, 单击”菜单, 在子菜单中单击”, 再单击”窗口就会重新布置图形。单击图形窗口中的”记录仪”图框( 即被选中) , 选择AI1-8的信号进行显示。单击图形窗口中的”2D图谱”图框( 即被选中) , 选择刚才所设置的需要进行相关性分析的信号进行显示, 出现相关性图形后, 单击”菜单栏便可进行图形显示状态的调整, 点击图形左上角和右下角的”调整按钮进行调整, 直到获得较为清晰的图形。( 4) 确认AI1-9通道的信号类型仍为”正弦定频”。在”模式下, 单击”菜单, 再单击”工具, 在出现的子菜单中选择”选项, 在弹出的”相关分析设置”对话框”输入”部分的两通道均选择选择AI1-9通道, 设置完成后单击对话框右下角的”确定”以保存设置。单击”测量”菜单, 在右侧的通道选项菜单中选择第AI1-9通道( 信号类型为”正弦定频”) , 采集时长约10s的信号。点击信号图形左上角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。点击左上角的”模块, 进入分析模块后, 单击”菜单, 在子菜单中单击”, 再单击”窗口就会重新布置。单击图形窗口中的”记录仪”图框( 即被选中) , 选择AI1-9的信号进行显示。单击图形窗口中的”2D图谱”图框( 即被选中) , 选择刚才所设置需要进行相关性分析的信号进行显示, 出现图形后, 单击”菜单栏便可进行图形显示状态的调整, 点击图形左上角和右下角的”调整按钮, 直到获得较为清晰的图形。四、 实验报告1实验目的和要求2实验设备3实验数据分析处理结果根据所学习的信号分析基础知识, 利用信号分析软件, 上机完成一套信号分析综合题, 进一步巩固和加深理解各类不同信号的特点和分析方法, 为今后的学习打下基础。实验二 传感器原理实验一、 实验内容1常见传感器的构造及变换原理。2电阻应变片粘贴工艺与质量检查。二、 实验目的1.经过传感器的演示, 让同学们增强对传感器种类的感性认识, 了解电阻式、 光电式、 压电式、 光纤式传感器的结构形式与作用, 掌握常见传感器的工作原理, 并了解传感器与测试仪器配合使用的应用实验。2.掌握电阻应变片的粘贴工艺。三、 仪器设备荷重传感器、 拉压传感器、 位移传感器、 光电转速传感器、 压电式加速度传感器、 电子称、 测振仪、 光电转速表、 电阻应变片、 代用试件、 镊子、 砂纸、 丙酮、 棉球、 ”502”胶水、 电吹风、 万用表、 兆欧表。四、 传感器演示实验步骤 按被测物理量的不同, 传感器可分为力传感器、 位移传感器、 速度传感器、 加速度传感器等。1 力传感器力传感器主要应用于测力和称重两个方面, 荷重传感器、 拉压传感器都是属于力传感器, 例如, 在起重机的起升机构中装上测力传感器测量系统, 一方面能够指示起升载荷的重量, 同时还能够在超载时发出信号, 防止事故发生。在称重方面主要用于各类电子称, 实现货物吨位计算。图2-1是电阻应变式压式测力传感器的示意图。电阻应变式测力传感器是由弹性元件和应变片组成。测试时, 弹性元件受拉力和压力的作用产生应变, 贴于其表面的应变片将弹性元件的应变转换成电阻的变化, 然后经电桥电路和应变仪转换为电压信号输出。1球面加载头 2上盖 3压环 4弹性元件 5应变片 6外壳 7安装螺孔 8导线插头图2-1 压式测力传感器2 位移传感器位移传感器有很多种类, 主要介绍图2-2所示的差动变压器式位移传感器, 它是电感式位移传感器中的一种典型结构型式, 它利用线圈的互感作用将位移转换成感应电动势的变化, 以达到测量位移的目的。它的输出端可直接接到电阻应变仪或数字电压表上。1测头 2测杆 3铁芯 4线圈架5线圈 6屏蔽筒 7回位弹簧图2 -2 差动变压器式位移传感器3 速度传感器物体的运动速度能够分为线速度( 移动速度) 和角速度( 旋转速度) , 测量物体的线速度和角速度的速度传感器的种类繁多, 着重介绍测量转速的光电式转速传感器。光电传感器的作用是将转速转换成光脉冲, 再利用光电变化器将光脉冲变换成电脉冲信号, 一般是由光源和光敏感元件以及放大整形等电路组成。图2-3为反射式光电式转速传感器示意图。例如要测量电动机输出轴的转速即能够采用数字式光电转速表来测量, 它是由光电式转速传感器、 测量电路和数字显示部分组成。1光源 2、 3、 4透镜 5半透明膜片6光电管 7被测轴 8光敏元件图2-3 反射式光电传感器4 加速度传感器加速度传感器可用于振动测量, 压电式加速度传感器是利用压电材料( 如石英晶体, 压电陶瓷) 的压电效应原理, 将被测物体的振动加速度转换为电信号( 电压或电荷) 输出的测振传感器。图2-4为压电式加速度传感器示意图。1压紧弹簧 2质量块 3压电片 4引出线图2-4 压电加速度传感器在起重运输机械中, 司机室座椅舒适性的振动测量就采用了压电式加速度传感器的测量系统, 经过测振仪读出振动加速度的大小, 从而了解座椅的舒适情况。五、 应变片粘贴实验步骤1应变片检查电阻应变片是将应变变化转换成电阻变化的一种传感元件, 虽然品种繁多, 但结构基本相同, 一般由基底、 丝栅、 覆盖层、 引出线四部分组成。图2-5是应变片的结构示意图。1丝栅 2覆盖层 3引出线 4基底图2-5 应变片结构示意图首先用手拿应变片引出线检查丝栅是否平直连续, 片内是否有气泡、 霉斑、 锈斑, 引出线的焊接点是否有折断的危险, 基底和覆盖层是否有破损, 正确区分基底和覆盖层( 对于胶基应变片而言, 引出线的焊接点有明显的凸出面为覆盖层) 。2试件表面处理( 1) 用砂纸将已初步处理过的代用试件抛光, 并打出与贴片方向成45的网状斜线, 以增加胶水的附着力, 抛光面积应是所用应变片面积的34倍。( 2) 用丙酮棉球清洗已抛光的试件, 直至棉球上没有污迹为止, 清洗后禁止用手触摸和用嘴吹待贴试件表面。3贴片( 1) 在试件待贴片处滴一滴”502”胶水( 胶水应适量, 不要过多) , 手拿应变片的引出线, 用基底面将胶水拖匀使之成为一簿层, 同时也让基底面浸满胶水, 对准贴片方位将应变片迅速放好, 再垫一张塑料纸并用拇指沿应变片纵向稍加滚压( 不要推压) 即可。( 2) 待胶水基本干后, 从应变片尾部将塑料纸轻轻掀起, 用左手手指压住应变片的引出线根部, 右手手指将引出线从试件表面拉起, 让其脱离试件以免造成短路现象。4固化”502”胶水是吸收空气中微量水分而固化的, 因此一般情况是在常温下让其自然固化, 若空气中潮气较大, 可用电吹风对其进行加热。5贴片质量检查( 1) 用兆欧表测量应变片与试件之间的绝缘电阻应打于20M,否则应继续固化。( 2) 用眼检查片下应无气泡或未粘牢处, 丝栅应无变形, 否则应刮去重贴。六、 注意事项1不要让”502”胶水粘上手指, 若不慎接触, 应立即用丙酮或清水清洗。2 用电吹风进行加热时, 温度不能过高, 风口不要正对应变片, 要不断移动风口使其均匀受热。实验三 应变电桥输出特性与静态应变测量实验一、 实验内容学会静态应变测量, 验证应变电桥的输出特性。二、 实验要求掌握静态电阻应变仪的使用方法和静态应力应变测量方法, 掌握不同布片方位和不同桥路接法的应变电桥输出特性及应用。三、 实验设备YJ5静态电阻应变仪、 标准砝码、 图3-1所示已贴有应变片并焊有连接导线的等强度梁 R0 R1(R2) R3 R2(R5) R3(R6) R4(R5) R6 R1(R4)图3-1 等强度梁测试图四、 静态电阻应变仪1静态电阻应变仪结构及原理电阻应变仪是利用电阻应变片材料的电阻应变效应特性, 将非电量的变化转换成电量变化的测量仪器, 应变测量的传感元件应变片, 是用极细的金属电阻丝绕成( 或用金属箔片印刷腐蚀而成) , 用粘贴剂将应变片牢固地贴在试件上, 当被测试件受到外力作用长度发生变化时, 粘贴在试件上的应变片也相应变化, 应变片的电阻值也随着发生了R的变化, 这样就把机械量变形转换电量电阻值的变化。用灵敏的电阻测量仪器电桥, 测出电阻值的变化R/R, 就能够换算出相应的应变, 如果这电桥用应变来刻度, 就能够直接读出应变, 完成了非电量的电测。YJR5静态电阻应变仪由电源、 电压变换器、 测量桥、 放大器、 有源滤波器、 A/D数字显示器等部分组成。图3-2为YJR5静态电阻应变仪的原理方框图。放 大 器A/D数字显示有源滤波器电 源电压变换器测 量 桥图3-2 应变仪原理方框图2 静态电阻应变仪操作方法43176521电源开关 2量程开关 3标定开关 4指示表5平衡电位器 6选择开关 7幅调电位器图3-3 YJR5静态电阻应变仪前面板示意图(1)将前面板( 图3-3) 上的电源、 标定、 量程等开关开关置按钮都按出, 这时电源开关置关闭状态, 标定开关置无标定状态, 量程X1档, 把选择开关置0。234511每一对应电桥接线板 2接线柱 3与平衡箱连接插口4平衡转换开关 5电源插口图3-4 YJR5静态电阻应变仪后面板示意图(2)将后面板( 图3-4) 上的D1、 D2、 D3三个接线柱用连接片连接起来, 旋紧, 把标准电阻接到A、 B、 C接线柱上, 旋紧( 按半桥测量法) 。再将后面板上的平衡转换开关放在平衡, 然后进行仪器的校准。要注意: 仪器校准时, 后面板上的接线板上不能接任何应变片和电阻, 否则会影响仪器标定的精度。(3)开启电源开关, 把前面板选择开关转到”1”, 这时指示表显示的数字就是电桥不平衡的分量, 调节对应”1”的平衡电位器, 使指示表显示为全”0”。(4)仪器的灵敏度调整: 仪器平衡到”0”, 将标定开关按入, 用幅调电位器调节到10000应变片灵敏度系数, 把标定开关按出。在实测中所显示的数据不必再调整。(5)仪器的前面板选择开关110与平衡电位器110是一一对应的, 与后面板的电桥接线板110测点也是一一对应的。(6)半桥测量: 把标准电阻从A、 B、 C接线柱上拆下来( 因多点测量时, 接线柱A、 B、 C不能接任何应变片) , 把应变片接到后面板10点接线板上去, AB桥臂接一片测量片, BC桥臂接一片补偿片, 两片应变片于仪器内半桥组成全桥, 调节应变片所接点的对应的平衡电位器, 调平衡后即可测量。全桥测量: 把标准电阻从A、 B、 C接线柱上拆下来, 取下D1、 D2、 D3的三点连接片, 把四片应变片组成的测量桥接到后面板接线板上去, AB、 BC、 CD、 DA四桥臂均接测量片, 调节平衡电位器, 平衡后即可测量。五、 实验步骤1按图3-5中接桥方法( a) , 将等强度梁上的工作片R1R6与补偿片R0用半桥接法接入应变仪的预调平衡箱, 并将各桥路在未加载情况下调平衡即置于零位。2加上指定载荷( 如1Kg、 2Kg) , 分别读出并记录各测点R1-R6的应变值16。3卸掉载荷, 分别读出并记录各测点的回零读数0。4各测点的实际应变值为加载读数1减去回零读数0。5按图3-5中接桥方法(b), 将等强度梁上的工作片R1与补偿片R0用半桥接法接入应变仪的预调平衡箱, 并将各桥路在未加载情况下调平衡即置于零位。6重复步骤24。7分别按图3-5中接桥方法(c)、 (d), 将等强度梁上的工作片用全桥接法接入应变仪的预调平衡箱, 并将各桥路在未加载情况下调平衡即置于零位。8重复步骤24。9实验结束, 拆除应变仪上的连接导线, 关掉电源。10图3-5中的(b)、 (c)、 (d)接桥方法所得测量结果也能够用电桥的输出特性公式计算出来, 将图3-5中的接桥方法(a)所得测量数据代入公式U (1234)分别计算出(b)、 (c)、 (d)接桥方法的应变值并与测量结果进行比较。图3-5 静态测量接桥图六、 注意事项1要求应变片和补偿片的阻值尽量接近, 仪器应放置在远离磁场源的地方。2全桥测量时, 一定要拆下应变仪后面板D处的金属短接片。实验四 结构动态应力应变 测量实验一、 实验目的和要求熟悉动态信号测试分析系统的使用方法, 掌握动态应力应变测量方法以及结构固有频率的确定。二、 实验设备悬臂振动梁, 加载微型电机, DH5923动态信号测试分析系统, 计算机。1动态信号测试分析系统的工作原理DH5923动态信号测试分析系统包含动态信号测试所需的信号调理器( 应变、 振动等调理器) 、 直流电压放大器、 抗混滤波器、 A/D转换器、 缓冲存储器以及采样控制和计算机通讯的全部硬件, 并提供操作方便的控制软件及分析软件, 是以计算机为基础、 智能化的动态信号测试分析系统。在动态应变测量中, 应变值变化的速度很快, 故一般都采用单电桥及偏位读数显示, 并配有计算机软件将信号波形记录保存下来。在动态信号测试分析系统中, 用电桥盒代替了仪表内的电桥。电桥盒是用四芯电缆把应变片接到仪器上去的。应变片在电桥盒上的接法可采用半桥接法或全桥接法, 如图4-1所示。12345678R0R0R12345678R1R2R3R4R图4-1 电桥盒接线图2动态信号测试分析系统的使用方法( 1) 将适调器的信号线插头与仪器可靠连接, 用1394通讯电缆将计算机1394口和仪器可靠连接。( 2) 根据测量要求, 合理连接桥路。( 3) 首先启动计算机, 启动完后, 打开仪器电源( 注: 与计算机相连的仪器电源最后打开) , 直至采样指示灯和等待指示灯熄灭, 最后计算机运行控制软件。( 4) 参照软件帮助文件, 合理设置、 桥路参数、 满度值、 桥压、 上限频率, 输入方式必须设置为”DIF_DC”,平衡清零。( 5) 设置采样速率, 根据信号频率, 合理选择采样速率, 如只关心时域波形, 采样速率一般视被测信号频率的20-50倍, 这样波形比较光滑, 测量精度会有所提高; 采样速率越高所占用的存储空间越大, 因此, 采样时间较长时, 更应合理选择采样速率。( 6) 参照软件帮助文件完成采样、 暂停、 停止采样及信号处理等功能。三、 实验步骤1按测量要求在构件上贴好应变片, 并焊接好与仪器连接的测量导线( 此项可提前做好准备) 。51234678R1R2动态信号测试仪计算机软件R1R22在熟悉所用设备的操作方法后按图4-2所示将应变片及所用仪器连接起来。图4-2 测试系统连接图3按照第二节的”动态信号测试分析系统的使用方法”调试好仪器和计算机软件。4按压悬臂振动梁使其振动, 进行采样、 暂停、 停止采样及信号处理等功能。5开动振动马达至高速后缓慢减速至梁发生共振, 进行采样、 暂停、 停止采样及信号处理等功能。6实验结束, 保存好记录曲线, 整理好仪器设备, 关掉电源。四、 实验结果的整理以图4-3所示曲线为例, 进行实验结果数据的整理。h1h21 sl0l图4-3 振动曲线示意图1最大动应力幅值的确定已知h1、 h2为振动曲线的波高, 即为应变值。由, 就可求出应变值的大小。式中: 被测量信号在某瞬时的应变值, 被测量信号在某瞬时的应力值; E为材料的弹性模量, 一般E =0.21 N/mm2=0.21 MPa; 应变和应力的正负分别反映了应变和应力的方向。由 可得到结构在动态载荷作用下的最大动应力值。2结构固有频率的确定结构在周期性干扰力的作用下会产生强迫振动, 而当干扰力的频率等于结构的固有频率时, 结构会产生共振, 使变形剧烈增加, 因此结构的固有频率十分重要, 在现实生活中我们要尽量地避免干扰力的频率与结构的频率接近而产生危险的共振。从图4-3所示曲线求得1s钟( 距离l) 内有多少个周期信号( l0距离) 即为周期, 则每秒钟振动的周期数即为频率。五、 实验报告1填写实验目的和要求2实验设备3整理计算实验结果六、 思考题起重运输机械为什么要进行应力应变测量? 其测量系统由哪几部分组成? 实验一 信号分析实验报告班级 姓名 学号 实验日期 年 月 日一、 实验目的和要求二、 实验设备三、 实验数据分析处理结果1.典型信号及谱分析（1） 时域信号波形及其谱的观察, 数据检索和列表查看在”通道配置”中将第AI1-1通道的信号类型设置为随机信号。采集约10s 的随机信号( 幅值为4000mv) , 使用图形的统计功能, 能够查看时域信号的统计信息, 单击该统计信息可进行位置的移动, 问题: 该信号的平均值为 mv, 标准差为 , 均方根值为 。（2） 信号的识别及变换在”通道配置”中将第AI1-5通道的信号类型设置为脉冲信号, 并对该脉冲信号的周期设置为10s, 起始相位90.0deg, 占空比0.1%。经过信号的采集功能进行信号采集, 采集时长约12s的信号。问题: 从结构形式上看, 该信号为 信号; 获得该脉冲信号的FFT图, 该信号为 信号。（3） 方波将通道AI1-7的信号类型设置为方波, 幅值设置为3500mv, 周期为0.05s, 其余参数保持默认值, 采集时长约10s的方波信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。该方波为 函数。将通道AI1-8的信号类型设置为方波, 幅值设置为3500mv, 周期为0.05s, 起始相位为90.0deg,其余参数保持默认值, 采集时长约10s的方波信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。该方波为 函数。思考题: 对于该题中的原方波信号, 由偶函数变为奇函数至少需要改变 度相位角。（4） 三角波将通道AI1-9的信号类型设置为三角波, 幅值设置为5000mv, 频率为50Hz, 其余参数保持默认值, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。该三角波为 函数。将通道AI1-9的信号类型仍设置为三角波, 幅值设置为5000mv, 频率为50Hz, 起始相位为90.0deg,其余参数保持默认值, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。该方波为 函数。思考题: 对于该题中的原三角波信号, 由奇函数变为偶函数至少需要改变 度相位角。（5） 将通道AI1-10的信号类型设置为”正弦定频”, 幅值设置为5000mv, 频率为50Hz, 其余参数保持默认值, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。该信号为什么典型信号? , 该信号频率为 Hz。若在起重机上进行振动测试过程中, 采集到具有该特征的信号, 该信号一般是如何产生的? 。( 6) 将通道AI1-11的信号类型设置为”脉冲”, 幅值设置为4500mv, 周期为0.01s, 占空比0.1%, 其余参数保持默认值, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。该信号为 信号。获得该信号相应的”FFT”谱图形, 调整至清晰状态。问题: 该”FFT”谱为离散信号还是连续信号? 。( 7) 将通道AI1-12的信号类型设置为”自由衰减”, 衰减时间为10s, 其余参数保持默认值, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。该信号的幅值变化特点是 。获得相应的FFT图形, 将其画入下表, 它是离散谱吗? 。 2.相关处理分析( 1) 将通道AI1-1的信号类型仍设置为”随机”, 幅值为1000mv, 采集时长约10s的信号。点击信号图形右下角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。该信号为哪一类典型的信号? 。( 2) 将通道AI1-6的信号类型设置为方波, 幅值设置为3500mv, 周期为0.05s, 其余参数保持默认值。在”相关分析设置”对话框的”输入”部分的两侧均选择AI1-6通道, 进行自相关分析, 采集时长约10s的信号, 点击信号图形左上角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。在分析模块, 选择进行相关性分析的信号进行显示。对自相关图形的显示状态进行调整, 直到获得较为清晰的图形。将得到的自相关图形画在下表中。( 注意: 画正半轴部分的图形) ( 3) 将通道AI1-8的信号类型设置为”三角波”, 幅值为5000mv, 起始相位0.0deg, 频率50Hz。在”相关分析设置”对话框”输入”部分的两通道均选择AI1-8通道, 进行自相关分析。采集时长约10s的信号, 点击信号图形左上角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。在分析模块, 选择进行相关性分析的信号进行显示。对自相关图形的显示状态进行调整, 直到获得较为清晰的图形。将得到的自相关图形画在下表中。( 注意: 画正半轴部分的图形) 问题: 三角波的自相关图形为 信号? ( 4) 确认AI1-9通道的信号类型仍为”正弦定频”。在”相关分析设置”对话框”输入”部分的两通道均选择选择AI1-9通道, 进行自相关分析。采集时长约10s的信号, 点击信号图形左上角的”按钮, 直到获得较为清晰的图形。在分析模块, 选择进行相关性分析的信号进行显示。对自相关图形的显示状态进行调整, 直到获得较为清晰的图形。将得到的自相关图形画在下表中。( 注意: 画正半轴部分的图形) 问题: 正弦信号的自相关图形为 信号? 实验二 传感器原理实验报告班级 姓名 学号 实验日期 年 月 日一、 实验目的二、 实验设备三、 回答下列各题1用哪种传感器与电子称相连能够知道某物体的重量? 2写出常见传感器的构造, 并说明其工作原理。3写出粘贴应变片的步骤实验三 应变电桥输出特性与静态应变测量实验报告班级 姓名 学号 实验日期 年 月 日一、 实验目的二、 实验设备三、 实验步骤简述四、 测量结果将接桥图35(a)的测量结果