实验一--谐波分析实验.doc

实验一谐波分析实验(波形分解、合成不失真条件研究)一、、合成非正弦周期信号的物理过程。,所必须保持的合理的频率结构,正确的幅值比例和初始相位关系。二、实验原理对某一个非正弦周期信号X(t),若其周期为T、频率为f,则可以分解为无穷项谐波之和。即(1-1)上式表明,各次谐波的频率分别是基波频率的整数倍。如果f(t)是一个锯齿波,,则其数学表达式为:x(t)E/-TT-E/2对f(t)进行谐波分析可知所以即锯齿波可以分解成为基波的一次、二次…n次…无数项谐波之和,其幅值分别为基波幅值的,且各次谐波之间初始相角差为零(基波幅值为)。反过来,用上述这些谐波可以合成为一个锯齿波。同理,只要选择符合要求的不同频率成份和相应的幅值比例及相位关系的谐波,便可近似地合成相应的方波、三角波等非正弦周期波形。三、实验内容及操作步骤利用计算机及Excel、Matlab或其它应用软件完成下面的工作:、1/3,相位差为零时的合成波波形;再分别将5次、7次、9次…谐波叠加进去(各次谐波的幅值为1/n,注意各次谐波与基波间的相位关系),观察并记录合成波的波形,找出合成波的形状与谐波次数之间有何关系。分别改变3次、5次谐波与基波间的相角,研究谐波间相角改变对合成波形的影响,并记录波形。分别改变3次、5次谐波与基波间的幅值比例关系,研究谐波间幅值比例改变对合成波形的影响,并记录波形。合成锯齿波参照合成方波的步骤(选择最高次谐波数不得低于9),研究各谐波间的幅值、相位关系,并与方波做比较,记录波形。合成三角波参照合成方波的步骤(选择最高次谐波数不得低于9),研究各谐波间的幅值、相位关系,并与方波、锯齿波做比较,记录波形。四、实验报告要求记录下每一步骤下的不同波形,将谐波与合成波形用不同色彩绘在同一图上,并加以说明。讨论以下问题在合成波形时,各次谐波间的相角关系与幅值比例关系,哪一个对合成波形的影响大?如果用正弦波去合成波形,在合成三角波时,三次谐波的相位与合成方波、锯齿波时的相位是否一样?在一般的常规应用中,对于100HZ的方波、锯齿波及三角波信号,你认为所应考虑的频段范围各应为多少?回答下列思考题。f(t)T-T0t(1)。试对其进行谐波分析,并比较二者同异之处。(2)波形合成的不失真条件是什么?实验中如何保证?用什么方法观察调节?(3)当锯齿波合成后,如果将1、3、5及7次谐波关闭,仅保留偶次谐波,最后的输出波形是什么样,该信号的频率为多少?、预习要求认真阅读实验指示书及其讲课有关内容。对将要合成的几种典型的非正弦周期信号(如锯齿波、方波、三角波)进行傅氏级数展开,确定出所含谐波分量及各高次谐波与基波之间的初始相位差和幅值比例关系(要求此项工作在课前完成)。实验二电涡流传感器变换特性一、、工作原理及应用;,测试电涡流传感器变换特性。二、。它广泛应用在位移振动监测、金属材质鉴别、无损探伤等技术领域中。涡流传感器通常由扁平环形线圈组成。在线圈中通以高频()电流,则在线圈中产生高频交变磁场。当导电金属板接近线圈时,交变磁场在板的表面层内产生感应电流即涡流。涡电流又产生一个反方向的磁场,从而减弱了线圈的原磁场,也就改变了原线圈的自感量L、阻抗Z及Q值。。实验中采用了测量线圈自感量L的调频电路,即把线圈作为谐振回路的一个电感元件。当线圈与金属板之间距离h发生变化时,谐振回路的频率f也发生变化,再用鉴频器将频率变化转换成电压变化输出。调频、。三、;输出电压V与距离h之间的关系。①被测金属板先采用45#钢。转动微调机构或千分尺使金属板与传感器端面接触即h=0,记下相应的输出信号频率,然后改变h并记下相应的输出频率f的数值(取20个值)于表2-1中。②改变h并记下相应的输出电压值于表2-2中。(取20个值)。-1h(μm)f(kHz)钢板f(kHz)铝板表2-2h(μm)V(mv)钢板V(mv)铝板四、实验报告要求数据整理、分析误差及其原因。实验中所遇问题的讨论。回答思考题。五、?振荡频率主要是由哪些元件决定的?传感器到前置器之间的电缆为2米,如增长1米,会有什么影响