《现代测试技术》实验教案

一、实验地点

K1-305测控技术实验室

二、实验时间

三、实验项目

1. 常用信号观察

2. 信号无失真传输

3. 金属箔式电阻应变片性能实验

4. 电容式传感器性能实验

5. 电涡流式传感器测转速实验

注：以上为可选项目，本学期实验以实际安排项目为准

四、实验教学目的和任务

本实验教学课程的核心是《现代测试技术》课程中的信息测试与处理，是测试理论在工程中的应用，是一门面向应用的综合性专业基础训练课程，针对性地加强学生的测试技术应用能力，达到熟练掌握常用信号的特性、掌握常用信号的测试技术与处理方法、初步掌握实验现象的相关理论分析方法的目的。

实验教学在机电工程学院(K1)测控技术实验室展开。采用教师讲授、辅导和学生动手操作的方法，其中，每次实验教师讲授时间不超过1/3(15分钟)课时，通过学习，要求学生掌握THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台、CSY2001(CSY2001B型)型传感器综合实验台、(虚拟)示波器等仪器设备的使用，了解测试技术在工程中的实际应用，达到熟练使用测试设备的目的，为以后学习及工作打下良好基础。

五、实验教学基本要求

1. 充分进行实验准备，并进行现场实验指导，检查实验结果，认真批改实验报告。要求学生充分阅读实验指导书及相关教学内容，按分组独立完成每个实验，每完成一个实验，必须写一份实验报告，要求报告完整、数据详实、结论合理。

2. 介绍实验仪器设备的结构、使用方法、注意事项。

3. 学生分组按学号自然分组，可根据学习成绩由学生自己适当调整，但必须报指导教师备案。各班一般共分10组。

4. 指导教师严格考勤。

六、实验项目、学时分配、实验主要仪器设备

可根据教学实际要求适当增加实验项目，但不计课时，以学生自愿为主。

七、主要仪器设备介绍

1. THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台

本实验台能满足“信号与系统”、“控制理论”及“计算机控制技术”的实验教学，通过USB数据采集卡，利用上位PC机提供的信号发生器，虚拟示波器，脚本编程完

成相应的实验项目。

本次主要使用模块为低频函数信号发生器和实验单元电路。

低频函数信号发生器：该实验平台配有两个函数信号发生器。一个有正弦波、方波、三角波三种波形输出，输出频率范围2Hz～80kHz，峰值为0～15V 可调；另一个有正弦波、方波、三角波、斜坡、抛物波五种波形输出，输出频率范围0.3Hz～6kHz，峰值为0～15V 可调。

实验单元电路：由运放、电容、电阻、电位器和一些自由布线区等组成。通过接线和短路帽的选择，可以模拟各种受控对象的数学模型。

2. CSY2001(CSY2001B型)型传感器综合实验台

CSY系列传感器系统综合实验台为完全模块式结构，分主机、实验模块和实验桌三部分。根据用户不同的需求分为基本型和增强性两种配臵。主机由实验工作平台，传感器综合系统、高稳定交、直流信号源，温控电加热源，旋转源、位移机构、振动机构、仪表显示、电动气压源、数据采集处理和通信系统（RS232接口）、实验软件等组成。全套12个实验模块中均包含一种或一类传感器及实验所需的电路和执行机构（位移装臵均由进口精密导轨组成，以确保纯直线性位移），实验时模块可按实验要求灵活组合，仪器性能稳定可靠，方便实用。

本课程主要使用金属箔式电阻应变片、电容式传感器发、霍尔式传感器、电涡流式传感器四种传感器，以及实验公共电路模块和四种相应的传感器实验模块。

实验公共电路模块：提供所有实验中所需的电桥、差动放大器、低通滤波器、电荷放大器、移项器、相敏检波器等公用电路。

应变式传感器实验模块（包含电阻应变及压力传感器）：金属箔式标准商用称重传感器（带加热及温度补偿）、悬臂梁结构金属箔式、半导体应变、MPX扩散硅压阻式传感器、放大电路。

电容式传感器实验模块：同轴式差动电容组成的双T电桥检测电路，精密位移导轨。

霍尔传感器实验模块：霍尔传感器、梯度磁场、变换电路及日本进口高精度位移导轨。

电涡流传感器实验模块：电涡流探头、变换电路及日本进口精密位移导轨。八、实验教学内容

实验项目一

实验项目名称

常用信号的观察

实验目的

1．掌握常用信号的波形和特点；了解相应信号的参数；学习示波器的使用。

2．本次实验是为加强学生对常用信号的认识与了解而设臵。通过本次实验，同时使学生初步掌握相关实验设备的性能与使用。

实验设备仪器

THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机技术实验平台、示波器。

实验要求

1. 正确认识实验仪器设备的功能与使用方法。

2. 正确观察、记录实验数据与曲线。

3. 正确进行相关理论分析。

4. 实验报告完整无误。

主要包括：实验仪器设备的使用、实验数据与曲线、理论分析、回答思考题、总结收获。

实验内容提要

1. 观察常用信号：(1) 正弦波；(2) 方波；(3) 三角波；(4) 锯齿波；(5) y=sin(n x)·sin(m x)

2. 用THBCC-1实验平台产生波形信号，利用示波器测量信号，读取信号的幅值与频率，绘制信号波形。

3. 调整信号的幅值与频率，观察信号波形的变化。

4. 将信号发生器和低频信号发生器都选择正弦波输出，分别用示波器观察并记录波形，将信号分别接入实验台的调制解调模块的调制信号输入口1和载波信号输入口1。用示波器观察调制信号输出口1的输出信号并记下图形。

5. 调整两路输入信号的频率和振幅，观察调制信号输出口1的输出信号。

实验主要要求及注意事项

1. 实验仪器设备的正确联接。

2. 观察波形、数据的完整正确记录。

3. 对于信号y=sin(n x)·sin(m x)的观察为本实验重点。教学过程中注意适当介绍回顾信号的调制解调相关理论内容。

4. 教学过程主要为：简单介绍、操作演示、指导学生操作、答疑。

实验思考题

为什么要对信号的波形进行观察？信号波形的变化主要对其观察哪几个参数？各参数的含义是什么？