测试技术实验报告

实验一直流电桥实验班级学号姓名实验目的金属箔式应变片的应变效应，单臂、半桥、全桥测量电路工作原理、性能。实验报告根据实验所得数据分别计算单臂、半桥、全桥系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量），并与LabVIEW所得结果作对比（要求三个截图）。实验数据记录表重量/g20406080100120140160180200电压/mV单臂0.03540.06310.08920.1220.1480.1790.2070.2390.2660.296半桥0.09870.1120.1780.2230.2840.3410.3950.5180.5090.564全桥0.1170.2230.3320.4430.5570.6720.7210.8941.0211.121单桥电桥灵敏度：S=∆u/∆w=0.00145521半桥电桥灵敏度：S=∆u/∆w=0.00559895全桥电桥灵敏度：S=∆u/∆w=0.00278304单臂;全桥半桥实验二典型传感器技术指标标定及测量班级学号姓名实验目的1、深入理解电容式位移传感器的工作原理、基本结构、性能及应用。2、掌握测典型位移传感器标定方法和最小二乘法误差数据处理方法及获得方法。3、掌握利用典型位移传感器（电涡流传感器及霍尔传感器）测量厚度的方法。实验报告1、根据软件做出拟合曲线（要求截图，标定、测量模式各二张，共四张）。2、最小二乘法和端点连线法确定的非线性度有什么关系？在什么情况下一致？最小二乘法确定的非线性度是每两点连线所确定非线性度的平均度。因此要大于端点连线法确定的非线性度，线性情况不一致。3、相对测量和绝对测量相比有哪些优点和缺点？相对测量工作效率高，数据较稳定，但精度较低。绝对测量反之。4、比较测试系统灵敏度的实际值与理论值，简要讨论差别产生的主要影响因素。可能是寄生电容的存在，接入电容时产生的电压波动及仪器本身的系统误差。5、简述电容式传感器、霍尔式传感器、电涡流传感器基本原理。电容式：将被测非电量变化转化为电容量变化。霍尔式：利用霍尔效应将非电量变化转化为电动势的变化。电涡流：利用电涡流效应即涡流线圈与金属极距离减小时，电涡流线圈电流变大。实验三硅光电池特性测试实验班级学号姓名实验目的1、深入理解光敏二极管的工作原理、基本结构、性能及应用。2、了解NI数据数采卡的基本使用3、了解用虚拟仪器进行信号处理的方法实验报告1、根据计算机采集处理得到的关系图比较光敏二极管在零偏和负偏状态下输出的不同之处，思考产生差别的原因。并通过查阅资料了解光敏二极管在这两种状态下的用途。当驱动电流量变化相同时，光敏二极管负偏状态下的电压值的变化大大于零偏状态下的电压值。产生原因是当反向光电流相同时，负偏状态下流过PN结的电流要小于零偏状态下的电流。光敏二极管用途为可作为光电转换器件。2、说明光敏二极管和普通二极管在结构，原理和使用方法上的差别结构：结构上类似，但光敏二极管管芯是一个具有光敏特性的PN结。原理：无光照时，为普通二极管。有光照时，饱和反向漏电流增加，形成交电流，随着入射光强而增加。光敏二极管具有“光电导”特性，即它获得的电信号随着光的变化而相应变化，而普通二极管没有这个特性。使用:光敏二极管可用于光电转换器件，能把光能转换成电能；而普通二极管用于整流、开关和稳压等。实验四振动参数测试实验班级学号姓名实验目的1.掌握机械系统或结构振动参数的测试方法；2.掌握传感器（差动变压器式）、激振器等常用振动测试设备的使用方法；3.了解NI数据数采卡的基本使用；4.了解用虚拟仪器进行信号处理的方法。实验报告1.在实验报告中附上你所做出的LABVIEW前面板波形截图。2.哪些因素影响振动源的振幅？实验过程中是否遇到问题，你是如何分析和解决这些问题的。振动信号源频率、振荡器不对中、摩擦等。3.图8-2中铁片和钢珠分别起到了什么作用？铁片用来检测振动传感器是否对中。钢珠用来减少摩擦力。4.在所有实验模块中“JCY-2振动源实验模块”质量是最大的，试分析原因。为了避免在实验中，实验模块随振动源振动而产生振动，影响实验结果准确性。实验五转速测量和控制实验班级学号姓名实验目的1、了解磁电式、霍尔、光电测量转速原理；2、了解PID转速控制原理以及实现方法。实验报告1、分析转速测量实验的误差来源和对数据结果的影响。摩擦阻力会影响转速的测量，仪器本身误差会对数据结果产生影响。电机启动后需经过一定时间才能平稳传动，会对传递结果产生影响。2、观察实验并思考三个传感器中哪一个是光电传感器（自己动手安装的那个？透明支架那个？还是黑色支架那个？），说明你的判断依据。黑色支架是光电传感器。因为光敏元件需放在黑盒子里。3、转速自动控制的试验中使转速达到设定值大约用了多少时间？分析PID参数对转速智能调节的影响，实验过程中哪一组PID参数组合可以使转速准确高效的达到设定值？实验过程中是否遇到问题，你是如何分析和解决这些问题的。大约用了20分钟。当P=500，I=120，D=0时，转速准确高效地达到预定值。实验六扩散硅压阻式压力传感器压力测量班级学号姓名实验目的1、了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法、基本结构、性能及应用。2、掌握扩散硅压阻式压力传感器标定方法和最小二乘法误差数据处理方法及获得方法实验报告1、根据实验所得数据，计算压力传感器输入P（P1-P2）—输出Uo2曲线。(给出labview截图)2、最小二乘法意义：为一种数字化技术，通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可简便求得未知数据，并使之与实际数据误差平方和最小。实验七智能调节仪温度控制实验班级学号姓名实验目的了解PID智能模糊+位式调节温度控制原理。实验报告PID调节中各参数（比例、积分、微分系数）对控制效果的影响比例控制是一种最简单的控制方式，其控制器输出与输入误差信号的积分成正比例关系。积分项对误差取决于时间积分。随时间增加积分项会增大。因此比例积分控制器可使系统在进入稳态后无稳态误差。在微分控制中控制器的输出与输入误差信号微分成正比关系。只有比例+微分的控制器就能提前抑制误差，作用等于0，从而避免了被控制量的严重起调。所以较大慢性滞后的被控对象比例+微分控制器能改善系统在调节过程中动态特性。实验八信号分析与处理班级学号姓名实验目的1、掌握周期信号频谱分析方法；2、掌握非周期信号频谱分析方法；3、加深对采样定理和频谱混叠的理解；4、加深对加窗、泄漏等概念的理解；5、掌握不同类型滤波器的应用场合，加深对滤波器性能及各项参数的理解；6、了解IIR和FIR滤波器的优缺点。实验报告（1）比较1中几种常见信号频谱分析结果及改变各参数时信号时域波形及频谱的变化情况，验证实验原理中阐述的幅值关系，讨论各参数的变化对信号时域波形及频谱的影响；信号频率增大时，信号时域波形变密、频谱右移。信号幅值增大时，信号时域波形变高、频谱不变。采样点数减小时，信号时域波形变稀、频谱不变（2）比较2中不同参数条件下所得频谱分析结果，讨论周期矩形脉冲信号频谱特点及各参数的变化对信号时域波形及频谱的影响，查阅相关资料给出谱线间隔和带宽各是由有哪些参数决定。脉宽变宽时，时域波形带宽减小，频谱中包含频率分量减小。周期增大时，时域波形带宽不变，谱线间隔越小，各频率分量幅值越小。谱线间隔由周期决定，带宽由脉宽决定。（3）比较3中各参数（幅值和脉宽）对矩形脉冲信号和三角脉冲信号频谱的影响，各参数相同时观察矩形脉冲信号与三角脉冲信号频谱的不同点，查阅相关资料给出原因；脉宽变宽时，矩形脉冲带宽变宽，频谱变密。幅值变大时，矩形脉冲时域波形变高，频率不变。（4）比较4中不同采样频率及采样点数条件下，信号时域波形及频谱的变化情况，讨论并总结采样定理及混叠现象产生的条件及如何避免混叠；当采用间隔过大即频率过低时，采集到的信号可能丢失有用信息，产生频率混叠，要避免此类现象发生，需满足采样定理。（5）比较5中对信号加不同类型窗后信号时域波形及频谱的不同，观察泄漏现象，并给出所选各窗的优缺点（如主瓣和旁瓣宽度和高度、泄漏情况等）；矩形窗：主瓣较集中，旁瓣较高，并有负旁瓣。三角窗：旁瓣小且无负旁瓣，但主瓣宽度约为矩形窗的2倍。汉宁窗：主瓣加宽并降低，旁瓣显著减小并衰减较快，泄露小，但主瓣加宽，分辨力下降。（6）比较6中不同类型滤波器滤波结果，讨论其应用场合及使用中滤波器参数设置应遵循什么原则；比较不同类型滤波器噪声剔除效果，讨论如何根据噪声频率范围选择何种滤波器以及如何设置滤波器参数；低通滤波器准许在其截止频率以下的频率通过，高通滤波器只准许在其截止频率之上的频率成分通过。带通滤波器只准许其中心频率附近的一定范围频率通过，带通滤波器可将选定的频带上的频率成分减掉。（7）观察阶数及抽头数对滤波器滤波效果的影响，根据实验现象及相关资料，给出IIR和FIR滤波器的优缺点。由实验可知：所数及抽头数增大时，滤波器效果增强。IIR滤波器：相位不线性，不易设计。FIR滤波器：线性相位，但计算量增加。