測試試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)評(píng)測報(bào)告模板01

1、網(wǎng)ib気璘謄僥測試技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：院系：專業(yè)名稱：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：實(shí)驗(yàn)一周期信號(hào)波形的合成和分解.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 加深了解信號(hào)分析手段之一的傅立葉變換的基本思想和物理意義。2. 觀察和分析由多個(gè)頻率、幅值和相位成一定關(guān)系的正弦波疊加的合成波形。3. 觀察和分析頻率、幅值相同，相位角不同的正弦波疊加的合成波形。4. 通過本實(shí)驗(yàn)熟悉信號(hào)的合成、分解原理，了解信號(hào)頻譜的含義。 二.實(shí)驗(yàn)原理按富立葉分析的原理，任何周期信號(hào)都可以用一組三角函數(shù)sin(2 n nf0t>,cos(2 n nf0t組合表示：x(t>=a0/2+ a1*sin(2n f0t>+b1*cos(2n

2、f0t>+ a2*sin(4n f0t>+b2*cos(4n f0t>也就是說，我們可以用一組正弦波和余弦波來合成任意形狀的周期信號(hào) 對(duì)于典型的方波，其時(shí)域表達(dá)式為：f-A (-TI2 <1<G)/(0</<7/ 2)根據(jù)傅立葉變換，其三角函數(shù)展開式為:X(t) -田/ + sin + sin +35_4號(hào) 1 ,2 Slil K iD#=2-C0S(-y) 尤7料2擰=13272由此可見，周期方波是由一系列頻率成分成諧波關(guān)系，幅值成一定比例，相位角為0的正弦波疊加合成的。A'1An111加a?0Tt0% 3珂 5®o-n/2圖4.1

3、方波信號(hào)的波形、幅值譜和相位譜那么，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中就可以通過設(shè)計(jì)一組奇次諧波來完成波形的合成和分解過程，達(dá) 到對(duì)課程教案相關(guān)內(nèi)容加深了解的目的。三實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1. 計(jì)算機(jī)2. Proteus 軟件四.實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容這部分電路見附圖）1、用Proteus軟件中的示波器驗(yàn)證多個(gè)正弦波疊加可得到近似方波2、用Proteus軟件中的示波器驗(yàn)證多個(gè)正弦波疊加可得到近似三角波。五實(shí)驗(yàn)結(jié)A1=15 f1=100A2=5 f2=300A3=3 f3=500實(shí)驗(yàn)二 典型信號(hào)頻譜分析一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過本實(shí)驗(yàn)熟悉典型信號(hào)的波形和頻譜特征，并能夠從信號(hào)頻譜中 讀取所需的信息。2. 了解信號(hào)

4、頻譜分析的基本方法及儀器設(shè)備。二. 實(shí)驗(yàn)原理1. 典型信號(hào)及其頻譜分析的作用正弦波、方波、三角波和白噪聲信號(hào)是實(shí)際項(xiàng)目測試中常見的典型信號(hào)，這些信號(hào)時(shí) 域、頻域之間的關(guān)系很明確，并且都具有一定的特性，通過對(duì)這些典型信號(hào)的頻譜進(jìn)行分 析，對(duì)掌握信號(hào)的特性，熟悉信號(hào)的分析方法大有益處，并且這些典型信號(hào)也可以作為實(shí) 際項(xiàng)目信號(hào)分析時(shí)的參照資料。2. 頻譜分析的方法及設(shè)備信號(hào)的頻譜可分為幅值譜、相位譜、功率譜、對(duì)數(shù)譜等等。對(duì)信號(hào)作頻譜分析的設(shè)備主要 是頻譜分析儀，它把信號(hào)按數(shù)學(xué)關(guān)系作為頻率的函數(shù)顯示出來，其工作方式有模擬式和數(shù) 字式二種。模擬式頻譜分析儀以模擬濾波器為基礎(chǔ)，從信號(hào)中選出各個(gè)頻率成分的量

5、值； 數(shù)字式頻譜分析儀以數(shù)字濾波器或快速傅立葉變換為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的時(shí) - 頻關(guān)系轉(zhuǎn)換分析。傅立葉變換是信號(hào)頻譜分析中常用的一個(gè)工具，它把一些復(fù)雜的信號(hào)分解為無窮多個(gè)相互 之間具有一定關(guān)系的正弦信號(hào)之和，并通過對(duì)各個(gè)正弦信號(hào)的研究來了解復(fù)雜信號(hào)的頻率 成分和幅值。3. 頻譜分析的應(yīng)用 頻譜分析主要用于識(shí)別信號(hào)中的周期分量，是信號(hào)分析中最常用的一種手段。例如，在機(jī)床齒輪箱故障診斷中，可以通過測量齒輪箱上的振動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行頻譜分析，確定最大頻率 分量，然后根據(jù)機(jī)床轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)鏈，找出故障齒輪。再例如，在螺旋漿設(shè)計(jì)中，可以通過頻譜分析確定螺旋漿的固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速，確定螺旋漿轉(zhuǎn)速工作范圍。實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

6、號(hào)波形和幅值譜特性 聲音文件可在 C:WINDOWSMedia 目錄下找，驗(yàn)結(jié)果1. 計(jì)算機(jī)2. Proteus 7.5 軟件四. 實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容1. 分析和觀察正弦波信號(hào)波形和幅值譜特性。2. 分析和觀察方波信號(hào)波形和幅值譜特性。3. 分 析 和 觀 察 脈 沖 信4. 分析和觀察 wav 聲音信號(hào)波形和幅值譜特性 如該目錄下的 ringin 和 recycle 文件）。五 . 實(shí)QZQL,OGUE： QZQLdS40PmIR1JJ!I實(shí)驗(yàn)三二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)測試一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過本實(shí)驗(yàn)熟悉二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)及其測試方法。2. 進(jìn)一步了解系統(tǒng)階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)的意義。二、實(shí)驗(yàn)原理

7、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)主要包括上升時(shí)間、峰值時(shí)間、過渡時(shí)間響應(yīng)時(shí)間）、超調(diào)量、帶寬頻率、工作頻率、諧振頻率等。1上升時(shí)間tr:上升時(shí)間是響應(yīng)曲線由零上升到穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí)間。根據(jù)定義，當(dāng)口時(shí)， 三所以，上升時(shí)間為:2峰值時(shí)間tp：過渡過程曲線達(dá)到第一個(gè)峰值所需的時(shí)間。因?yàn)榉逯禃r(shí)間tp是過渡過程曲線達(dá)到第一個(gè)峰值所需的時(shí)間，故取一 一II3. 最大超調(diào)量 J最大超調(diào)量為:式中，產(chǎn)I為過渡過程曲線第一次達(dá)到的最大輸出值;一 為過渡過程的穩(wěn)態(tài)值 I =1）。4.過渡過程時(shí)間ts：在過渡過程的穩(wěn)態(tài)線上，用穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù) %）作一個(gè)允許誤差范圍，進(jìn)入允許誤差通常取 =5%或 =2二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的一對(duì)包

8、絡(luò)線程_T總是包含在一對(duì)包絡(luò)線內(nèi)，包絡(luò)線的時(shí)間常數(shù)為區(qū)域所需的時(shí)間，則有:根據(jù)過渡過程時(shí)間的定義，可近似認(rèn)為就是包絡(luò)線衰減到若取丄二，并忽略，則得:EJ若取 I ，并忽略-II ，則得:5、帶寬頻率W0.707對(duì)數(shù)幅頻特性曲線從 OdB下降到-3dB<0.707 ）時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱為帶寬頻率5.707。6、工作頻率< 0 Q當(dāng)給定測試系統(tǒng)的幅值誤差為±1% , ±2% , ±5% , ±10%時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱為截止頻率空2這就是說當(dāng)輸入量的最高頻率不超過截止頻率時(shí)，幅值誤差不會(huì)超過所給定的允許誤差。因此03gi稱為工作頻帶，它給出了幅頻特性平

9、直段的范圍。這一指標(biāo)是測試系統(tǒng)常用的。7、諧振頻率3r當(dāng)系統(tǒng)頻率響應(yīng)幅值最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱為諧振頻率J三. 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1. 計(jì)算機(jī)2. Proteus 7.5 軟件四. 實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容1. 在Proteus中畫出上圖，R6<1）設(shè)置成電壓為1V的直流。2. 畫一個(gè)ANALOGUE 圖形模塊，將其Stop time<停止時(shí)間）設(shè)置成7m，觀察L1<2 ）的階躍響應(yīng)輸出。3.畫一個(gè) FREQUENCY 圖形模塊，將其 Reference<參考點(diǎn)）設(shè)置成 R6<1）, No.Steps/Interval（步數(shù)設(shè)置成100, Stop frequency<停止

10、頻率）設(shè)置成10K，觀察L1<2）的頻率響應(yīng)輸出。4.將ANALOGUE圖形模塊和FREQUENCY圖形模塊最大化，讀 <算出）出階躍響應(yīng)的上升時(shí)間、峰值時(shí)間、過渡時(shí)間 響應(yīng)時(shí)間）、超調(diào)量，頻率響應(yīng)的帶寬頻率、工作頻率、諧振 頻率。3. 計(jì)算該二階系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比。五實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)四信號(hào)調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過本實(shí)驗(yàn)熟悉信號(hào)的幅值調(diào)制與解調(diào)原理。2. 了解信號(hào)調(diào)制與解調(diào)過程中波形和頻譜的變化，加深對(duì)調(diào)制與解調(diào)的理解。二. 實(shí)驗(yàn)原理在測試技術(shù)中，調(diào)制是項(xiàng)目測試信號(hào)在傳輸過程中常用的一種調(diào)理方法，主要是為了解決 微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的傳輸問題。例如，被測物理量，

11、如溫度、位移、力等參數(shù) ，經(jīng)過傳感器交換以后，多為低頻緩變的微弱信號(hào)，對(duì)這樣一類信號(hào)，直接送入直流放大器或交流放大器放大會(huì)遇到困難，因?yàn)?，采用?jí)間直接耦合式的直流放大器放大，將會(huì)受到零點(diǎn)漂移的影響。當(dāng)漂移信號(hào)大小接近或超過被測信號(hào)時(shí)，經(jīng)過逐級(jí)放大后，被測信號(hào) 會(huì)被零點(diǎn)漂移淹沒；為了很好地解決緩變信號(hào)的放大問題，信息技術(shù)中采用了一種對(duì)信號(hào) 進(jìn)行調(diào)制的方法，即先將微弱的緩變信號(hào)加載到高頻交流信號(hào)中去，然后利用交流放大器 進(jìn)行放大，最后再從放大器的輸出信號(hào)中取出放大了的緩變信號(hào)。上述信號(hào)傳輸中的變換 過程稱為調(diào)制與解調(diào)。緩變信號(hào)調(diào)制放大后交流信號(hào)一放大后囊變信號(hào)圖7.1信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)過程 在信號(hào)分

12、析中，信號(hào)的截?cái)?、窗函?shù)加權(quán)等，亦是一種振幅凋制；對(duì)于混響信號(hào)，所謂因 為回聲效應(yīng)引起的信號(hào)的疊加、乘積、卷積等，其中乘積即為調(diào)幅現(xiàn)象。信號(hào)調(diào)制的類型，一般正 <余）弦調(diào)制可分為幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制三種，簡稱為調(diào)幅<AM ）、調(diào)頻<FM ）、調(diào)相<PM ）。調(diào)幅是將一個(gè)高頻正弦信號(hào) <或稱僅波）與測試信號(hào)相乘，使載波信號(hào)幅值隨測試信號(hào)的 變化而變化。例如，低頻被調(diào)制波為 x（t>=Asin（2n 50t：高頻載波為y（t>=sin（2 n 500t>則信號(hào)調(diào)制過程為：z（t>=x（t>y（t>對(duì)應(yīng)的，其解調(diào)過程為：v（t

13、>=z（t>y（t> , x'（t>=低通濾波v（t>三實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1. 計(jì)算機(jī)2. Proteus 7.5 軟件四.實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容1.在Proteus中畫出下圖，S2VN1 ）設(shè)置成10HZ的正弦波 <原信號(hào)），S2VN2 ）設(shè)置成200HZ 的正弦波 <載波），將LP1<低通濾波器）的Staticgain<靜態(tài)增益）和Timecon sta nt<時(shí)間常數(shù)）分別設(shè)置成 3和0.01。2.用ANALOGUE 圖形模塊分別觀察 S2VN1 ）、S2VN2 ）、S3VN1 ）、LP1VN ）、LP1<OUT）的時(shí)域波形。

14、3. 添加FOURIER圖形模塊，將FOURIER圖形模塊的Resolutio*分辨率）設(shè)置成1，用FOU RIER 圖形模塊分別觀察 S2<IN1 ）、S2<IN2 ）、S3<IN1 ）、LP1<IN ）、LP1<OUT ）的頻譜4.將S2<IN1 ）設(shè)置成10HZ的方波 <原信號(hào)），重新觀察 S2<IN1 ）、S2<IN2 ）、S3<IN1 ）、LP1<IN ）、LP1<OUT ）的時(shí)域波形和頻譜。OP : MULTIPLYS3(IN1)S2OP : MULTIPLYS2(IN1)XS2(IN2) QQ丿0S3LP1«iA .1