机械工程测试技术基础 大作业 哈工大.docx

V带传动设计-段泽军 PAGE II 2015年5月 哈尔滨工业大学·机电工程学院 机械工程测试技术基础Ⅰ 课程大作业 设 计 人 ： 段泽军 学 号 ： 1120810810 院 系 ： 机电工程学院 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 班 级 ： 1208108 指导教师 ： 王慧峰 机械工程测试技术基础Ⅰ·课程大作业——段泽军 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 目录 II 题目一：信号的分析与系统特性 1 机械工程测试技术基础 课程大作业任务书 1 一，方波信号的数学表达式 2 1，方波信号的时域表达式 2 2，时域信号的傅里叶变换 2 二，频率成分分布情况 3 三，系统分析 3 1，一阶系统 3 2，二阶系统 3 四，系统响应分析 5 1，一阶系统响应 5 2，二阶系统响应 5 题目二：传感器综合运用 7 机械工程测试技术基础 课程大作业任务书 7 一，基本原理 8 1，变面积式电容传感器 8 2，变极距式电容传感器 9 3，所示为变介电常数式电容传感器 9 二，电容传感器的设计 10 三，测量电路 10 四，测量方案简图 11 题目一 信号的分析与系统特性 —— 段泽军 题目一：信号的分析与系统特性 机械工程测试技术基础课程大作业任务书 题目要求： 写出所给信号的数学表达通式，其信号的幅频谱图（单边谱和双边谱）和相频谱图，若将此信号输入给特性为传递函数为的系统，讨论系统参数的取值，使得输出信号的失真小。 1，利用第1章所学知识，求解信号的幅频谱和相频谱，并画图表示； 2，分析其频率成分分布情况； 3，利用第2章所学内容，画出表中所给出的系统的伯德图； 4，对比2、3图分析将2所分析的信号作为输入，输入给3所分析的系统，求解其输出的表达式，并且讨论信号的失真情况（幅值失真与相位失真）若想减小失真，应如何调整系统的参数。, 信号与系统参数： 信号类型 传递函数 系统参数值 波形图 方波 H τ=0.005s 0T0/2AtT 0 T0/2 A t T0 H ω 表1 信号与系统参数 一，方波信号的数学表达式 1，方波信号的时域表达式 x 2，时域信号的傅里叶变换 常值分量 a 余弦分量的幅值 a 正弦分量的幅值 b 则方波信号可分解为： x 则可绘制频谱图如下 4Aπ 4A 图1.1 单边幅频谱图 2Aπ 2A 图1.2 双边幅频谱图 由服饰展开形式可知，各成分初相位均为0，故绘制相频谱图如下 φn φ 图1.3 方波的相频谱图 二，频率成分分布情况 有信号的傅里叶级数形式及其频谱图可以看出，方波是由一系列正弦波叠加而成的。正弦波为基波的奇次谐波，幅值以1n的规律收敛，基波及其谐波 三，系统分析 1，一阶系统 H 在Matlab软件中输入 Num=[1]; Den=[0.005 1]; Bode(num,den); 回车后，即可得到该系统Bode图如图1.4 2，二阶系统 H 在Matlab软件中输入 Num=[40]; Den=[1 0.4 1]; Bode(num,den); 回车后，即可得到该系统Bode图如图1.5 图1.4 一阶系统Bode图 图1.5 二阶系统Bode图  四，系统响应分析 1，一阶系统响应 方波信号 x 根据线性系统的叠加原理 系统对信号的响应是对各频率成分响应的叠加，对于每一个成分 y 上式中 A φ sin 取A=1，T0=2s，τ=0.005s，则 y n=1 则各个频率成分的幅值失真为 1-A 相位失真为 φ 由此可以得出结论：若想减小失真，应减小一阶系统的时间常数τ。 2，二阶系统响应 方波信号 x 根据线性系统的叠加原理 系统对信号的响应是对各频率成分响应的叠加，对于每一个成分 y 上式中 A φ ω φ 取A=1，T0=2s，ζ=0.2，ωn=1HZ y n=1 则各个频率成分的幅值失真为 1-A 相位失真为 φ 由此可以得出结论：若想减小失真，阻尼比ζ宜选在0.65~0.70之间，输入信号中不可忽视的最高频率应小于0.6~0.8ωn，同时固有频率ωn 题目二 传感器综合运用 —— 段泽军 题目二：传感器综合运用 机械工程测试技术基础课程大作业任务书 题目要求： 根据图2.1所示试件测量要求，选用适合的传感器，设计相应的测量方案。 1，根据被测物理量选用适合的传感器系列，可以用不同传感器； 2，分析所给任务的