實驗1 箔式應變片效能—單臂、半橋、全橋
1 實驗目的
1． 觀察了解箔式應變片的結構及貼上方式。
2． 測試應變梁變形的應變輸出。
3． 比較各橋路間的輸出關係。
2 實驗原理
本實驗說明箔式應變片及單臀直流電橋的原理和工作情況。
應變片是最常用的測力感測元件。當用應變片測試時，應變片要牢固地貼上在測試體表面，當測件受力發生形變，應變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發生相應的變化。通過測量電路，轉換成電訊號輸出顯示。
電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種，當電橋平衡時，橋路對臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臀四個電阻r１、r２、r３、r４中，電阻的相對變化率分別為δr１／r１，δr２／r２，δr３／r３，δr４／r４。當使用乙個應變片時，∑r＝δr／r；當二個應變片組成差動狀態工作，則有∑r＝2δr／r；用四個應變片組成二個差動對工作，且r1=r2=r3=r4=r，∑r＝4δr／r。
由此可知，單臂，半橋，全橋電路的靈敏度依次增大。
3 實驗所需部件
直流穩壓電源(士4v檔，、電橋、差動放大器、箔式應變片、測微頭、電壓表。
4 實驗步驟:
1．調零。開啟儀器電源，差動放大器增益置100倍(順時針方向旋到底)，"
十、一"輸入端用實驗線對地短路。輸出端接數字電壓表，用"調零"電位器調整差動放大器輸出電壓為零，然後拔掉實驗線。調零後電位器位置不要變化。
如需使用毫伏表，則將毫伏表輸入端對地短路，調整"調零"電位器，使指標居"零"位。拔掉短路線，指標有偏轉是有源指標式電壓表輸入端懸空時的正常情況。調零後關閉儀器電源。
2．按圖(4)將實驗部件用實驗線連線成測試橋路。橋路中r1、r2、r3和wd為電橋中的固定電阻和直流調平衡電位器，r為應變片(可任選上、下樑中的一片工作片)。直流激勵電源為士4v。
測微頭裝於懸臂梁前端的永久磁鋼上，並調節使應變梁處於基本水平狀態。
圖（4）
3．確認接線無誤後開啟儀器電源，並預熱數分鐘。
調整電橋wd電位器，使測試系統輸出為零。
4，旋動測微頭，帶動懸臂梁分別作向上和向下的運動，以水平狀態下輸出電壓為零，向上和向下移動各5mm，測微頭每移動0.5mm記錄乙個差動放大器輸出電壓值，並列表。
根據表中所測資料計算靈敏度s，s=δx/δv，並在座標圖上做出v——x關係曲線。
5 思考題
1． 再半橋單臂步驟（3）為什麼要調整wd電位器使系統輸出為零？
2． 該實驗使用的一種什麼樣的電橋？
3． 根據三種橋路的結果做出定性的結論。
4． 應變片接入電橋時為什麼要接成差動形式?如果不接成差動形式會產生什麼後果?
實驗2 matlab訊號分析入門
1 實驗目的
1. 學習使用matlab，學會用matlab提供的函式對訊號進行頻譜分析；
2. 加深了解訊號分析手段之一的傅利葉變換的基本思想和物理意義；
3. 掌握取樣定理；
4. 理解加窗對頻譜分析的影響；
5. 理解量化誤差對頻譜分析的影響；
2 實驗原理和實驗裝置
matlab起源於矩陣運算，是mathworks公司於2023年推出的一套高效能的數值計算和視覺化軟體。它集數值分析、矩陣運算、訊號處理和圖形顯示於一體，構成了乙個方便、介面友好的使用者環境。matlab的推出得到了各個領域專家學者的廣泛關注，其強大的擴充套件功能為各個領域的應用奠定了基礎。
目前matlab不僅大量應用在科學與工程領域，而且在課堂教學上也得到了廣泛應用。近年來matlab在課堂教學上的研究方興未艾，**性代數、自動控制原理等課程教學上已有大量成功應用的報道，但在機械工程測試技術教學中的應用還剛剛起步，研究**matlab與機械工程測試技術在課堂教學上的切入途徑，有利於《機械工程測試技術》課堂教學的革新，有利於提高教學質量，有利於學生綜合素質的提高。
原理：《機械工程測試技術與訊號分析》第2章，特別是2.4離散傅利葉變換的內容。
裝置：pc機；軟體：matlab
3 實驗內容
用mablab設計一程式，能形象地驗證離散傅利葉變換中的4個重要問題：
（1）取樣定理
a），其頻譜不失真，其頻譜失真；
b）（工程中常用），可從頻域中不失真恢復原時域訊號；
（2）加窗、截斷
a）訊號截斷後，其頻譜會產生洩漏，出現「假頻」；
b）訊號截斷後，降低了頻率解析度；
c）採用適當的窗函式後，可以減少洩漏和提高頻率解析度。
（3）量化誤差
a）對訊號進行取樣， hz，採集n＝64點。用3、8位量化器量化訊號每點的幅值，畫出原始波形和量化後的訊號波形，得出結論。
（4）柵欄效應
如何才能提高頻率解析度？取樣點數n、取樣頻率起何作用？用例子說明。
4 實驗報告
1. 用a4，按標準的格式寫出實驗報告；
2. 實驗內容的設計原理、matlab程式和實驗結果圖形。
3. 實驗感想和提出改進意見。
實驗原理
按傅利葉分析的原理，任何週期訊號都可以用一組三角函式、的組合表示
n=1，2，3，…)
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週期訊號。
對於典型的方波，其時域表示式為：
根據傅利葉變換，其三角函式展開式為：
由此可見，週期方波是由一系列頻率成分成諧波關係，幅值成一定比例的正弦波疊加合成的。
那麼，我們在實驗過程中就可以通過設計一組奇次諧波來完成波形的合成和分解過程，達到對課程教學相關內容加深了解的目的。
一．fft
example 1:
matlab程式
t=0:.001:.255; %從0開始，間隔0.001到0.255
x=sin(2*pi*25*t); %產生訊號x
subplot(211),plot(x(1:180)); title('original time domain signal');
%繪出時域圖形，plot(x(1:180))為畫出x陣列中第1到第180個資料
%（211）2排，1列，第1張圖
x=fft(x,256)/128; %求x的傅利葉變換
mx=abs(x求x的幅值
f=1000/256*(0:127); %頻率間隔f=1000/256
subplot(212),plot(f(1:128), mx(1:128)); title('magnitude spectrum');
xlabel('frequency (hz)');
實驗結果圖形
example 2:
matlab程式
t=0:.001:.255;
win=hanning(256);
x=sin(2*pi*25*t).*win'; % 加hanning窗
subplot(211),plot(x(1:256)), title('windowed time domain signal');
x=fft(x,256)/128;
mx=abs(x);
f=1000/256*(0:127);
subplot(212),plot(f(1:128), mx(1:128)), title('magnitude spectrum');
xlabel('frequency (hz)');
實驗結果圖形
example 3:
matlab程式
fs=1000;
t=(0:1/fs:0.511); % from 0 step 0.001 to 0.511, 512 points.
x=2*sin(2*pi*60*t)+2.5*sin(2*pi*120*t);
y=x+3*randn(size(t));
x=fft(x,256)/128;
y=fft(y,256)/128;
mx=abs(x);
my=abs(y);
f=1000/256*(0:127);
subplot(221),plot(x(1:128)), title('original time domain signal');
%（221）2排，2列，第1張圖
subplot(222),plot(f(1:128), mx(1:128)), title('magnitude spectrum');
xlabel('frequency (hz222）2排，2列，第2張圖
subplot(223),plot(y(1:127),'g'), title('noise time domain signal');
%（223）2排，2列，第3張圖
subplot(224),plot(f(1:127),my(1:127),'g'), title('magnitude spectrum');
xlabel('frequency (hz224）2排，2列，第4張圖
實驗結果圖形
example 4:
matlab程式
t=0:0.001:0.512;
y=sin(2*pi*50*t)+sin(3*2*pi*50*t)/3+sin(5*2*pi*50*t)/5+sin(7*2*pi*50*t)/7;
y=fft(y);
pyy=abs(y)/195;
f=1000*(0:255)/512;
subplot(211),plot(t(1:60),y(1:60)),title('time-domain signal')
subplot(212),plot(f,pyy(1:256)),title('spectrum')
實驗結果圖形
二、量化誤差**
example：
matlab程式
t=0:.001:.064;
x1=sin(2*pi*25*t);
x=uencode(x1,3,1,'signed');
%繪出時域圖形，
subplot(211),plot(x1(1:64));
subplot(212),stem(x(1:64));
x=uencode(x1,8,1,'signed');
實驗結果圖形
三、相關函式
matlab程式
n=1000;n=0:n-1;fs=500;t=n/fs;
x1=sin(2*pi*10*t)+0.6*randn(1,length(t));
機械工程測試技術實驗報告
學號 姓名 成績 任課教師 上海大學機電學院測控技術實驗中心 2009 12 一 實驗目的 二 實驗內容 三 實驗儀器及裝置 四 思考題 簡述使用labview開發出的虛擬儀器 vi 包括哪幾部分及各部分的作用？實驗二訊號的時域及頻域分析 一 實驗目的 二 實驗內容 三 實驗儀器及裝置 四 實驗結果...
機械工程測試技術基礎實驗報告
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機械工程實驗實驗報告
第一章基本測量 一 配合處直徑的測量 1.實驗目的 了解比較儀的測量原理 調整，以及使用比較儀測量圓柱直徑零件的方法 通過隨機誤差的測定鞏固其測量不確定度的感念 學習如何確定被測量尺寸驗收極限，並如何判斷被測直徑是否合格的方法。2.實驗儀器 槓桿齒輪式機械比較儀。3.實驗內容 用槓桿齒輪式機械比較儀...