机械工程测试技术实验报告信号的时域及频域分析

机械工程测试技术实验报告

学 号＿＿＿＿＿＿＿＿＿

姓 名＿＿＿＿＿＿＿＿＿

成 绩＿＿＿＿＿＿＿＿＿

任课教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿

上海大学机电学院测控技术实验中心

2009．12

机械工程测试技术实验报告

第一章 虚拟仪器实验

实验一 设计简单的虚拟仪器

一、实验目的

二、实验内容

三、实验仪器及设备

四、思考题

简述使用LabVIEW开发出的虚拟仪器（VI）包括哪几部分及各部分的作用？

实验二 信号的时域及频域分析

一、实验目的

二、实验内容

三、实验仪器及设备

四、实验结果记录及分析

1、正弦波的幅值谱特性图形

1

机械工程测试技术实验报告

数据记录：1）时域分析：正弦波频率 f= HZ 幅值A= 2）频域分析： 测得频率 f= HZ 幅值A= 幅频谱图：

幅值 频率

频谱的特点：

2、方波的幅值谱特性图形

数据记录：1）时域分析：方波频率 f= HZ 幅值A= 2）频域分析：

谐波次数 频率 1 2 3 4

《传感器技术》实验报告

专业： 机械工程 姓名：陈顶柱 年级： 2020级 班级：测控系

学号： 202003701099

武汉科技大学 机械自动化学院

2020年 9月 10日

实验一 测试装置与数据采集设备

一、实验目的

学会应力应变测试装置构建及数据采集设备使用。 二、实验内容

（1）应力、应变、压力测试装置组成；

（2）学习NI-MyDAQ数据采集设备基本功能及使用方法；

（3）学习NI-LabView基本操作方法（搭建数据采集程序、学习滤波组态使用方法）。

1

实验二 电阻应变片的粘贴

一、实验目的

学习金属电阻应变片的粘贴方法。 二、实验内容

（1）熟悉金属电阻应变片的结构，基本参数； （2）熟悉等强度梁标定设备结构；

（3）实践金属电阻应变片的粘贴方法、步骤； 三、实验步骤 （1）仪器设备

电阻应变片、模拟试件、万用表、502胶水、砂纸、医用酒精、镊子、剪刀、导线、电烙铁、焊锡膏、焊锡丝等。 （2）粘贴程序

应变片的粘贴工序主要包括：应变片的检查与筛选，试件表面处理，应变片的粘贴、固化，导线的焊接与固定，防潮处理和质量检查等。

1）应变片的检查与筛选：应变片的选择根据应力测试和传感器精度要求

周期信号的时域及其频域分析

一、 实验目的

1、 掌握multisim软件的应用及用虚拟仪器对周期信号的频谱测量

2、 掌握选频电平表的使用，对信号发生器输出信号（方波、三角波、矩形波

等）频谱的测量 二、 实验原理

周期信号的傅里叶级数分析法，可以把周期信号表示为三角傅里叶级数或指数傅里叶级数，其中周期信号应满足1、 周期信号表示为三角傅里叶级数

f(t)=

.

式中，为直流分量，角频率。

当n=1，cos(Ωt)和

和为n次谐波分量系数，T为周期，Ω=为

sin(Ωt)合成角频率为Ω=的正弦分量，称为基波

分量，Ω称为基波频率；当n>1(n为整数)，cos(nΩt)和sin(nΩt)合成

角频率为nΩ的正弦分量，称为n次谐波分量，nΩ称为谐波频率。 2、 周期信号表示为指数傅里叶级数

将一周期信号f(t)分解为谐波分量，即

f(t)=

其中，

是第n次谐波分量的复数振幅。三角傅里叶级数和指数傅里叶级数虽然形式不同，但是实际上它们是属于同一性质的级数，即都是将一周期信号表示为直流分量和谐波分量之和。

三、 实验内容

1、 在multisim实现周期信号的时域频域测量及分析 （1）、绘制测量电路

1

XSA1INTXSC1Ext Trig+_A+_+B

《机械工程实验》

实验报告

西安交通大学

机械工程学院 机自81班

第五组 组员： ************** ************** ************** ************** **************

第一章 基本测量

一、 配合处直径的测量

1. 实验目的

⑴了解比较仪的测量原理、调整，以及使用比较仪测量圆柱直径零件的方法； ⑵通过随机误差的测定巩固其测量不确定度的感念；

⑶学习如何确定被测量尺寸验收极限，并如何判断被测直径是否合格的方法。 2. 实验仪器

杠杆齿轮式机械比较仪。

3. 实验内容

⑴用杠杆齿轮式机械比较仪测量齿轮轴的直径；

⑵测定比较仪的随机误差，并按照一给定的其他有关项目的随机误差，计算总的

随机误差。

4. 测量原理

杠杆齿轮式比较仪(杠杆齿轮比较仪)又称为杠杆齿轮式测微表,它是长度测量中常用的机械式量仪之一.由于该量仪轻便,灵敏度和精度高,所以在工厂计量室和车间应用广泛。 杠杆齿轮比较仪按其分度值可分为0.0005mm,0.001mm和0.002mm三种.其测量范围按其选用的测量台架而定,一般为0～180mm,示值范围有±0.05mm和±0.1mm两种。杠杆齿轮比较仪的工作原理

1.求同周期的方波和正弦波的互相关函数

解：因方波和正弦波同周期，故可用一个周期内的计算值表示整个时间历程的计算值，又根据互相关函数定义，将方波前移τ秒后计算：

Rxy( )

3T T 1 T 1 sin tdt 1 sin tdt 3T 1 sin tdt T T 0

3T T 1 cos t0 cos tT cos tT3T T

1

2

3 3 cos 2 1 cos 2 cos 2 1 cos 2

1

4sin 2 2

sin

2．已知信号x(t)试求信号x(0.5t) ，x(2t)的傅里叶变换

1,x(t)

0,

T1 T1

解：由例可知x(t)的傅里叶变换为

X(f) 2T1sinc2 fT1

根据傅里叶变换的比例特性可得 如图2-32所示,由图可看出，时间尺度展宽(a<1.0)将导致其频谱频带变窄,且向低频端移动,这种情况为我们提高设备的频率分析范围创造了条件,但是以延长分析时间为代价的;反之,时间尺度压缩(a>1.0)会导致其频谱频带变宽,且向高频端扩展,这种情

1f 2T1sinc 2 T1 4T1sinc 4 fT1

肌电信号的时域和频域分析

摘要：肌电信号是产生肌肉力的电信号根源，它是肌肉中很多运动单元动作电 位在时间和空间上的叠加，反映了神经，肌肉的功能状态，在基础医学研究、 临床诊断和康复工程中有广泛的应用。

其种类重要有两种：一，临床肌电图检查多采用针电极插入肌肉检测肌 电图，其优点是干扰小，定位性好，易识别，但由于它是一种有创伤的检测 方法，其应用收到了一定的限制。二，表面肌电则是从人体皮肤表面通过电 极记录下来的神经肌肉活动时发放的生物电信号，属于无创伤性，操作简单， 病人易接受，有着广泛的应用前景。

本次设计基于matlab用小波变换对肌电信号进行消噪处理，分别选用20N的肌电信号数据和50N的肌电数据进行对比，最后在GUI界面上完成相应的功能处理。

关键字：肌电信号 Matlab 小波去噪 GUI

第一章 绪论

肌电信号是产生肌肉力的电信号根源，它是肌肉中很多运动单元动作电位 在 时 间 和 空 间 上 的 叠 加，反 映 了 神 经，肌 肉 的 功 能 状 态，在基础医学研究、临床诊断和康复工程中有广泛的应用。

其种类重要有两种：一，临床肌电图检查多采用针电极插入肌肉检测肌电图，其优点是干扰小，定位性好，易识别，但

书名：信号与系统——时域、频域分析及MATLAB软件的应用 作者：吴新余 周井泉 沈元隆 页数：417页 开数：16开 字数：680千字

出版日期：1999年12月第1版 2000年5月第2次印刷 出版社：电子工业出版社

书号：ISBN 7–5053–5669–0 定价：35．00元

内容简介

本书为一本面向21世纪教学的有关信号与系统分析的教材。全书共分为八章，即信号与系统的基本概念，卷积积分，傅分变换，系统的性能分析，Z变换，状态变量分析以及Matlab软件在信号与系统分析中的应用。

本书各章附加了与内容相配合的例题和习题，书末附有习题答案，以便于自学。为了适应科技形势迅速发展的需要，本书加强了学生计算机应用能力的培养。编排了30余个Matlab应用程序以供学生训练用。

本书可作为通信、电子和自控类的各种专业本科生的教材，也可供有关技术人员参考。 未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。 版权所有，翻印必究。

作者简介

吴新余，男，1939年8月生，1962年毕业于哈军工航空系，现为南京邮电学院电子工程系教授(1992)，IEEE高级会员(1994)。在1986—1998年间，曾三次赴美国芝加哥伊里诺

信号分析方法概述：

通用的基础理论是信号分析的两种方法：1 是将信号描述成时间的函数 2 是将信号描述成频率的函数。也有用时域和频率联合起来表示信号的方法。时域、频域两种分析方法提供了不同的角度，它们提供的信息都是一样，只是在不同的时候分析起来哪个方便就用哪个。 思考：

原则上时域中只有一个信号波（时域的频率实际上是开关器件转动速度或时钟循环次数，时域中只有周期的概念），而对应频域（纯数学概念）则有多个频率分量。

人们很容易认识到自己生活在 时域与空间域 之中（加起来构成了三维空间），所以比较好理解 时域的波形（其参数有：符号周期、时钟频率、幅值、相位 ）、空间域的多径信号也比较好理解。

但数学告诉我们，自己生活在N维空间之中，频域就是其中一维。时域的信号在频域中会被对应到多个频率中，频域的每个信号有自己的频率、幅值、相位、周期（它们取值不同，可以表示不同的符号，所以频域中每个信号的频率范围就构成了一个传输信道。 时域中波形变换速度越快（上升时间越短），对应频域的频率点越丰富。

所以：OFDM中，IFFT把频域转时域的原因是：IFFT的输入是多个频率抽样点（即 各子信道的符号），而IFFT之后

机械工程测试技术

（一）

MATLAB仿真实验

院系单位：机 电 工 程 学 院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师：

机电工程学院测试技术教学组编

2012-6-2

实验一 MATLAB 基本应用

一、实验目的

1、学习MATLAB的基本用法；

2、了解 MATLAB 的目录结构和基本功能。

二、实验内容：

题目1、已知x的取值范围，画出y=sin(x)的图型。 参考程序：x=0:0.05:4*pi;

y=sin(x); plot(y)

实验1.1

题目2、 已知z 取值范围，x=sin(z);y=cos(z);画三维图形。 参考程序：z=0:pi/50:10*pi;

x=sin(z); y=cos(z); plot3(x,y,z) xlabel('x') ylabel('y') zlabel('z')

实验1.2

题目3、已知x的取值范围，用subplot函数绘图。 参考程序：x=0:0.05:7;

y1=sin(x); y2=1.5*cos(x); y3=sin(2*x); y4=5*cos(2*x);

subplot(2,2,1),plot(

实验三 连续信号的频域分析

一、 实验目的

1. 2.

掌握周期信号的频谱—— Fourier 级数的分析方法及其物理意义。

深入理解信号频谱的概念，掌握典型信号的频谱以及 Fourier 变换的主要性质。

二、 实验内容及步骤

。

T482） 求图3-6所示的单个三角脉冲（??1）的傅里叶变换，并作出其幅度谱和相位谱。 1）求不同占空比下周期矩形脉冲的幅度谱和相位谱，例如

??1、

110.80.60.40.20-6f(t)-4-20246t

图3-6 单个三角脉冲

四、实验报告要求

1. 2.

1）求不同占空比下周期矩形脉冲的幅度谱和相位谱，例如代码

t=-8:0.01:8; y=square(2*pi*t,25); T=0.01; dw=1

w=-10*pi:dw:10*pi; F=y*exp(-j*t'*w)*T;

F1=abs(F); %计算幅度谱 phaF=angle(F); %计算相位谱 subplot(3,2,1) plot(t,y); grid on; xlabel('t')

ylabel('y')

title('占空比为1/4的周期矩形脉冲的波形图') subplot(3,