信号与测试技术实验一
广东工业大学《测试技术与信号分析》测试实验报告
测试技术与信号处理实验报告机械转子底座的振动测量和分析一、实验目的1．掌握磁电式速度传感器的工作原理、特点和应用。
2．掌握振动的测量和数据分析。
二、实验内容和要求先利用光电式转速传感器测量出电机的转速；然后利用磁电式速度传感器测量机械转子底座在该电机转速下的振动速度；对测量出的振动速度信号进行频谱分析；找出振动信号的主频与电机转速之间的关系。
三、实验步骤1．启动实验程序“机械转子系统的振动测量.exe”; 输入个人信息，也可以启动之后通过单击“修改”按钮修改个人信息。
2．单击“采样设置”按钮，输入采集卡连接磁电速度传感器的采样通道号，批量采样频率（建议设为10KHz）、批量采样点数（建议设为10000）。
3．打开转子电机的电源，单击“单点采样”。
4．旋转调节旋钮改变转子的转速,观察图形区显示的磁电速度传感器采集到的转子底座振动信号；如果振动信号比较小，可适当提高转子的转速。
5．转子转速的测量：(1) 单击“采样设置”按钮，输入采集卡连接光电转速传感器的采样通道号、批量采样频率（建议值为10KHz）、批量采样点数（建议值为10000）。
(2) 单击“批量采样”按钮，开始采样；采样完成之后，采集到的波形信号会显示在图形窗口，系统会自动计算出转子的速度并显示出来。
记录下此时的转子的转速（单位：r/s）。
(3) 再重复步骤(2)测量2次。
以三次测量的平均值作为此时转子的转速。
转速的测量结果单点采样采集通道6,测量3组数据6．振动信号的测量和频谱分析：(1) 单击“采样设置”按钮，输入采集卡连接磁电速度传感器的采样通道号、批量采样频率（建议设为10KHz）、批量采样点数（建议设为10000）。
(2) 单击“批量采样”按钮，开始采样；采样完成之后，采集到的波形信号会显示在图形窗口。
如果信号不正常，重复点击“批量采样”按钮(3) 单击“保存”按钮，将采集到的磁电传感器的信号数据保存为文本文件。
文件必须保存到“C:\ExperiData\”目录下。
阻尼测试实验报告
阻尼测试实验报告测试实验报告机械工程测试技术实验报告实验一信号分析与测量装置特性仿真实验1信号分析虚拟实验实验目的1．理解周期信号可以分解成简谐信号，反之简谐信号也可以合成周期性信号；2.加深理解几种典型周期信号频谱特点；3.通过对几种典型的非周期信号的频谱分析加深了解非周期信号的频谱特点。
实验原理信号按其随时间变化的特点不同可分为确定性信号与非确定性信号。
确定性信号又可分为周期信号和非周期信号。
本实验是针对确定性周期信号和非周期信号进行的。
1、周期性信号的描述及其频谱的特点任何周期信号如果满足狭义赫利条件，即：在一个周期内如果有间断点，其数目应为有限个；极大值和极小值的数目应为有限个；在一个周期内f(t) 绝对可积，即：等于有限值则f(t)可以展开为傅立叶级数的形式，用下式表示：式中：是此函数在一个周期内的平均值,又叫直流分量。
它是傅氏级数中余弦项的幅值。
2 它是傅氏级数中正弦级数的幅值。
是基波的圆频率。
在数学上同样可以证明，周期性信号可以展开成一组正交复指数函数集形式，即：式中：为周期性信号的复数谱，其中m就为三角级数中的k. 。
以下都以k 来说明。
由于三角级数集和指数函数集存在以下关系：所以，两种形式的频谱存在如下关系。
即：还把其中的分别称为实频谱由此可见，一复杂的周期性信号是由有限多个或无限多个简谐信号叠加而成，当然，反之复杂的周期性信号也就可以分解为若干个简谐信号。
这一结论对工程测试极为重要，因为当一个复杂的周期信号输入到线性测量装置时，它的输出信号就相当于其输入信号所包含的各次简谐波分量分别输入到此装置而引起的输出信号的叠加。
周期性信号的频谱具有三个突出特点：⑴、周期性信号的频谱是离散的；⑵、每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，不存在非整倍数的频率分量；⑶、各频率分量的谱线高度与对应谐波的振幅成正比。
本实验中信号的合成与分解时输入信号包含有正弦波、余弦波，以及周期性的方波、三角波、锯齿波和矩形波。
测试技术实验报告
测试技术实验报告测试技术实验报告实验⼀、信号分析虚拟实验⼀、实验⽬的1、理解周期信号可以分解成简谐信号，反之简谐信号也可以合成周期性信号；2、加深理解⼏种典型周期信号频谱特点；3、通过对⼏种典型的⾮周期信号的频谱分析加深了解⾮周期信号的频谱特点。
⼆、实验原理信号按其随时间变化的特点不同可分为确定性信号与⾮确定性信号。
确定性信号⼜可分为周期信号和⾮周期信号。
本实验是针对确定性周期信号和⾮周期信号进⾏的。
周期信号可⽤傅⾥叶级数的形式展开，例如f（t）为周期函数⽽⾮周期信号可⽤傅⾥叶变换三、实验结果1、周期信号合成矩形波的合成⽅波叠加叠加20次幅值=8 占空⽐=50% 初始频率为2; 三⾓波的合成2、周期信号分解矩形波的分解三⾓波分解1.单边函数3.冲击函数5、采样函数6、⾼斯噪⾳7、周期函数4、⼀阶响应闸门函数5、⼆阶响应采样函数四、⼩结通过本次试验的操作以及⽼师的指导，我对书本上学到的知识有了更深的理解，对于信号的合成与分解有了⼀定的实际了解。
掌握了⼏种典型周期信号频谱特点和⼏种典型的⾮周期信号的频谱分析，加深了对⾮周期信号的频谱特点的理解。
实验⼆传感器性能标定实验1、⾦属箔式应变⽚――单臂电桥性能实验⼀、实验⽬的：了解⾦属箔式应变⽚的应变效应，单臂电桥⼯作原理和性能。
⼆、基本原理：电阻丝在外⼒作⽤下发⽣机械变形时，其电阻值发⽣变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化，⾦属箔式应变⽚就是通过光刻、腐蚀等⼯艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受⼒状态变化、电桥的作⽤完成电阻到电压的⽐例变化，电桥的输出电压反映了相应的受⼒状态。
，对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。
三、需⽤器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电⼦秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万⽤表（⾃备）。
《测试技术与信号处理》课程教学大纲
《测试技术与信号处理》课程教学大纲课程代码：0806315008课程名称：测试技术与信号处理英文名称：Testing Technology and Signal Processing总学时：48 讲课学时：40 实验学时：8学分：3适用专业：机械设计制造及其自动化专业（汽车、城轨）先修课程：高等数学、工程数学、工程力学、机械设计基础、电工电子技术一、课程性质、目的和任务《测试技术与信号处理》是机械类专业的专业基础课和必修课程，也是机械大类专业的平台课程。
通过本课程的学习，要求学生初步掌握动态测试与信号处理的基本知识与技能，培养正确选用和分析测试装置及系统的能力，并掌握力、压力、噪声、振动等常见物理量的测量和应用方法，为进一步学习、研究和处理车辆工程技术中的测试问题打下基础。
二、教学基本要求本课程分为概论、信号描述、测试系统特性、常见传感器、信号的调理处理和记录、信号分析基础、常见物理量测量和计算机辅助测试几部分。
学完本课程应具有下列几方面的知识：(1) 掌握测量信号分析的主要方法，明白波形图、频谱图的含义，具备从示波器、频谱分析仪中读取解读测量信息的能力。
(2) 掌握测试系统的静态特性、动态特性，不失真测量的条件，测试系统特性的评定方法，减小负载效应的措施。
(3) 掌握传感器的种类和工作原理，能针对工程问题选用合适的传感器。
(4) 掌握信号的调理、处理和记录的方法和原理。
(5) 掌握信号的相关分析、频谱分析原理与应用。
(6) 掌握温度、压力、位移等常见物理量的测量方法，了解其在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用。
(7) 了解计算机测试系统的构成，用计算机测试系统进行测量的方法、步骤和应该注意的问题。
三、教学内容及要求1. 绪论介绍测试系统的基本概念，测试系统的组成。
及测试技术的工程意义：在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用情况和测试技术的发展趋势。
现代测试技术实验——完整版!!!
苏州科技学院电子与信息工程学院现代测试技术实验报告班级 :姓名 :学号 :指导老师:潘敬熙2012年5月【实验一】常规测试测量仪器综合使用一、实验目的：了解通用示波器、信号发生器、万用表等常规测试测量仪器的原理、学习其一般的使用方法。
通过典型测量技术的计算机仿真与实验室电路搭建，掌握常规测试测量仪器综合使用的基本技能，提高分析问题与解决问题的能力。
二、实验内容1、学习通用示波器、信号发生器、万用表等常规测试测量仪器的原理。
应用通用示波器观测信号发生器发出的常用波形。
通过按钮操作，进一步了解通用示波器中触发及扫描电路的工作过程。
熟悉通用示波器的操作方法。
2、学习用集成模拟乘法器实现全载波调幅的方法与过程，熟悉调幅系数的示波测量法。
仿真时，模拟乘法器1496可由学生自行设计。
3、学习二阶有源滤波器的设计方法、调试方法和步骤。
并参照学习材料，查资料自行设计一带通或带阻滤波器自拟实验步骤，测出电路中心频率，测量并画出电路的幅频特性。
三、参考学习材料 1、示波器的组成框图图1.12、调幅系数M 的定义和计算公式设载波信号为：u c (t) = V c cos ωt ，调制信号为：u s (t) = V s cos Ωt 则调幅波信号的表达式为： u AM (t) = V c [1+(scV V )cos Ωt]·cos ωt = V c [1+M cos Ωt]•cos ωt其中，ω为载波信号的频率，Ω为调制信号的频率，scV M=V ——调制信号与载波信号幅度比，称为调幅系数。
从调幅波的表达式可以看出，已调幅波包络的最小值出现在cos Ωt= -1的瞬间，包络的最大值出现在cos Ωt = 1的瞬间。
设包络的最大峰峰值为B ，最小峰峰值为A ，有u AM (t)|max = V c (1+ M)cos ωt =B 2u AM (t)|min = V c (1- M)cos ωt =A 2由上两式可得： M=B-A100%B+A图1.23、调幅系数线性扫描测量法把已调幅信号加到示波器的Y 轴，X 轴采用示波器内的线性锯齿波电压，并把调制信号作为同步信号输入示波器的外触发或同步触发端，调整扫描电压的频率，应使其等于调制信号的频率（或是它的若干分之一），则可以在示波器屏幕上得到一稳定的调幅波波形（如上图所示）。
信号与系统实验指导
二、实验仪器
1、双踪示波器 1台
2、信号源及频率计模块S2 1块
3、数字信号处理模块S4 1块
三、实验原理
卷积积分的物理意义是将信号分解为冲激信号之和，借助系统的冲激响应，求解系统对任意激励信号的零状态响应。设系统的激励信号为 ，冲激响应为 ，则系统的零状态响应为：
2、对实现无失真传输，对系统函数 应提出怎样的要求？
设 与 的傅立叶变换式分别为 。借助傅立叶变换的延时定理，从式4-1可以写出
（4-2）
此外还有 （4-3）
所以，为满足无失真传输应有
（4-4）
式（4-4）就是对于系统的频率响应特性提出的无失真传输条件。欲使信号在通过线性系统时不产生任何失真，必须在信号的全部频带内，要求系统频率响应的幅度特性是一常数，相位特性是一通过原点的直线。
线性系统的幅度失真与相位失真都不产生新的频率分量。而对于非线性系统则由于其非线性特性对于所传输信号产生非线性失真，非线性失真可能产生新的频率分量。
所谓无失真是指响应信号与激励信号相比，只是大小与出现的时间不同，而无波形上的变化。设激励信号为 ，响应信号为 ，无失真传输的条件是
（4-1）
式中 是一常数， 为滞后时间。满足此条件时， 波形是 波形经 时间的滞后，虽然，幅度方面有系数 倍的变化，但波形形状不变。
图6-1 连续信号抽样过程
将连续信号用周期性矩形脉冲抽样而得到抽样信号，可通过抽样器来实现，实验原理电路如图6-2所示。
2、连续周期信号经周期矩形脉冲抽样后，抽样信号的频谱
它包含了原信号频谱以及重复周期为fs（f s = s/2л）、幅度按 Sa（m sτ/2）规律变化的原信号频谱，即抽样信号的频谱是原信号频谱的周期性延拓。因此，抽样信号占有的频带比原信号频带宽得多。
测试信号实验——模拟滤波及数字滤波报告
信号的调理与滤波器设计实验报告一、实验目的掌握模拟滤波器的设计方法和实现过程；掌握数字滤波器的设计方法和实现过程。
二、实验原理在信号传感和传输过程中，由于热噪声、漏电流和电源干扰等因素的影响，不可避免地会有干扰信号叠加到有用信号上，当这种干扰信号非常强时，将严重影响有用信号的识别和利用，因而，通常都有必要对这些干扰信号进行滤波处理。
干扰信号按照频谱分布可分为低频、中频和高频信号，因而，滤波器也相应设计成高通、带通、低通和带阻等形式，具体的滤波器原理和设计方法可参考模拟电子技术和其它相关资料。
在本实验中，要求在对干扰信号频谱分析的基础上，确定滤波器的形式，设计滤波器的截止频率和具体的RC参数，实现对干扰信号的抑制，通过对滤波后信号的时频域分析，评估滤波效果。
三、实验仪器1、电子称1台2、万用表1个3、采集卡1块4、面包板1块5、计算机1台6、信号发生器1台7、Labview软件1套8、运算放大器若干片9、电阻、电容等若干四、实验内容和步骤1、数字滤波器设计：①将电子称、电源、万用表、噪声发生器、采集卡和计算机连接，构成一个完整的测试系统；②利用Labview软件对采集到的信号进行频谱分析，判断干扰信号的频谱分布特征；③根据干扰信号的频谱分布特征进行滤波器的设计，并在面包板上实现；④利用Labview软件对加入滤波器的采集信号进行频谱分析，判断滤波后的干扰信号被抑制的情况，并评价滤波器的功效，如果滤波效果不好，分析具体原因，进一步改进滤波器，直至滤波效果达到预期要求；⑤改变干扰噪声的频率，比较滤波效果，并重新设计滤波器，重复2～4步骤。
2、模拟滤波器设计：①将信号发生器的噪声信号叠加到表示电子称输出的信号上；②将叠加了噪声的信号连接到数据采集卡的接口板上；③利用labview将信号采集到计算机中；④分析信号的频谱，得到信号的幅度谱；⑤根据信号特点提出滤波器设计参数、截止频率；⑥设计出滤波器的传递函数；⑦根据滤波器传递函数设计电路，完成电路的搭接；⑧将滤波器的输出送到采集卡，用计算机程序求出重物重量。
信号与系统实验教案
信号与系统实验指导书（M a t l a b）董海兵湖南工学院电气与信息工程系二〇一〇年三月一日前言《信号与系统》、《数字信号处理》是电子信息类专业的两门主要技术基础课程，是电子信息类专业本科生的必修课程，也是电子信息类专业硕士研究生入学必考课程。
该课程的任务在于研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法，使学生初步认识如何建立信号与系统的数学模型，如何经适当的数学分析求解，并对所得结果给予物理解释，赋予物理意义。
该课程的基本理论和方法大量用于计算机信息处理的各个领域，特别是通信、数字语音处理、数字图像处理、数字信号分析等领域应用更为广泛。
通过实验，配合《信号与系统》和《数字信号处理》课程的教学、加强学生对信号与系统理论的感性认识、提高学生的综合能力具有重要的意义。
长期以来，《信号与系统》和《数字信号处理》课程一直采用黑板式的单一教学方式，学生仅依靠做习题来巩固和理解教学内容，对课程中大量的应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析，严重影响和制约了教学效果。
由于黑板式教学，课程中大量的信号分析结果缺乏可视化的直观表现，学生自己设计系统也不能直观地得到系统特性的可视化测试结果，学生将大量的时间和精力用于繁杂的手工数学运算，而未真正理解所得结果在信号处理中的实际意义。
近年来，计算机多媒体教序手段的运用逐步普及，大量优秀的科学计算和系统仿真软件不断涌现，为我们实现计算机辅助教学和学生上机实验提供了很好的平台。
通过对这些软件的分析和对比，我们选择MA TLAB语言作为辅助教学工具，借助MA TLAB强大的计算能力和图形表现能力，将《信号与系统》和《数字信号处理》中的概念、方法和相应的结果，以图形的形式直观地展现给学生，大大的方便学生迅速掌握和理解教学内容。
为了使学生能够较好的使用MA TLAB语言完成相应的实验任务，本指导书中详细地给出了与《信号与系统》相关的众多的MA TLAB函数及其用法，同时给出了一些范例程序，说明针对某一具体问题进行编程的方法等。
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实验一基本信号分析实验报告
一实验目的
1掌握基本信号的时域和频域分析方法；
2掌握信号的自相关和互相关分析，了解其应用。
二实验内容与图像结果分析
（1）产生不同的周期信号，包括正弦信号、方波信号、锯齿波，在时域分析这些波形特征（幅值、频率（周期））。
（2）在Matlab中产生不同的非周期信号，包括随机噪声、阶跃信号、矩形脉冲。
（3）对产生的信号进行Fourier变换，从频率域分析信号的特征，并说明方波信号和锯齿波信号的信号带宽；
从图中可以看到，正弦信号基频为10rad/s，因此其Fourier变换在w=10处出现了峰值，而方波信号依据佛利叶级数展开可知是由一系列不同频率的正弦波构成，基频是w=10，基频的幅值最大，同时其他频率为基频的整数倍（不含20,40…）,且幅值依次减少。
锯齿波信号的基频为w=10，因此傅里叶级数展开同样在10出出现了峰值，而其他出现的依次是基频的整数倍，且幅值依次减少。
由于随机噪声信号是随机信号，不具有规律性，因此在傅里叶变换后我们可以看到它含有各个频率的谐波。
阶跃信号的傅里叶变换为冲击函数。
矩形信号为非周期信号，因此它的傅里叶变换为连续函数，频率在各处均有分布。
（4）产生复合信号：由3个不同频率、幅值的正弦信号叠加的信号，从图形上判断信号的特征；
产生由正弦信号和随机信号叠加的混合信号，从图形上判断信号的特征；产生由正弦信号和方波叠加的信号，从图形上判断信号的特征。
（5）对（4）中的3种复合信号进行FFT计算，从图上判断信号的特征。
三种不同幅值、频率的正弦信号叠加后，在时域图上我们看不出很有规律性的东西，然而进行傅里叶变换后，放到频域图之后，我们可以很清楚的看到叠加信号的组成规律，在三个频率出现了峰值。
正弦信号叠加随机噪声，我们在时域图上也看不到很明显的规律特征，进行傅里叶变换后，我们看到时域图上在一处出现了峰值，则这个频率处实际就是正弦信号的频率。
正弦信号叠加方波信号在时域图中同样规律不明显，在进行傅里叶变换后，在频域图上我们看到有两处峰值，这两个频率实际就是正弦波的频率和方波的基频信号，其余较小的为方波的谐波信号。
由此可以看出，通过傅里叶变换，将时域波形变换到频域波形，更加有助于我们分析信号的本质特征，也有利于从噪声信号出提取有用的信号。
（6）产生一个基波信号，显示图形；按照方波的傅里叶级数展开的规律再叠加一个二次谐波，显示图形；再叠加一个三次谐波，显示图形；观察信号的变化。
验证周期方波信号的有限项傅里叶级数逼近。
从图中不难看出，随着叠加项的依次增多，信号越来越接近于方波信号，不难得出方波信号可以进行傅里叶分解的结论，同时在图中我们还可以看到吉布斯现象，在跳变点附近总是会有一定的超调。
（7）产生一个周期信号，进行自相关运算，说明周期信号进行自相关运算后的信号与原信号相比的特点。
由上图的正弦周期信号自相关图像可以看出，周期函数的自相关函数仍然是周期函数，它保留了原信号的频率成分，即频率不变，幅值等于原幅值平方的一半，即等于该频率分量的平均功率，但丢失了相角信息。
（8）对白噪声信号进行自相关运算，观察运算后信号特征，并叙述产生这种现象的原因。
可以看到白噪声信号的自相关函数在0处有一个尖峰值，因为在时刻零相当于自己与同时刻的相关，值肯定最大，而随着时间延长，自相关函数趋于信号平均值的平方，由于白噪声的平均值趋于零，因此在最后会趋于零。
（9）对（7）中产生的周期信号叠加白噪声，进行自相关运算，观察信号特征。
正弦信号叠加白噪声的自相关在零时刻有一处峰值，此值即时白噪声的峰值，而随着延时，自相关趋于正弦信号。
这是由于周期信号的自相关函数仍是周期信号，而白噪声随着延迟增加，它的自相关函数将减到零，这样在一定延时后，被干扰信号的自相关函数中就只保留了周期信号信息，这可用来检测淹没在随机噪声中的周期信号。
（10）产生两个同频率的周期信号，进行互相关运算，观察运算后的信号。
（11）产生两个不同频率的周期信号，进行互相关运算，观察运算后的信号。
从图中可以看出，两个不同频率的周期信号进行互相关运算后，当时间不断延时后趋于零，这是因为这两个不同频率的周期信号为正弦信号，平均值均为零。
同频率的周期信号互相关函数仍为周期信号，周期与原信号相同，互相关函数保留了两个信号同频分量的频率、幅值、相位差的信息。