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。

　　1. 常用信号观察 2. 信号无失线. 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

　　《现代测试技术》实验教案 5. 绘制输入输出特性曲线，进行实际输出特性分析。 实验主要要求及注意事项 1. 实验仪器设备的正确联接。 2. 设计应变片对应的单电桥、双电桥及全桥电路图。 3. 分析应变片对应的单电桥、双电桥及全桥电路输入输出关系。 4. 正确完成差动放大器调零。 5. 完成测J9九游会登录入口首页试电J9九游会登录入口首页路的联接。主机与模块电路连接示意图如下。

　　《现代测试技术》实验教案 由电路可知其频率特性为 U ( jω) R2 /(1  jωR2 C2 ) H(jω(  o  U i ( jω) R1 /(1  jωR1C1 )  R2 /(1  jωR2 C2 ) 由此可见，当 R1C1= R2C2 时 H(jω)=R2/(R1R2)为一常数，满足测试系统不实真的 条件。否则 H(jω)为一与 ω 相关的函数，不满足测试系统不实线 的情况下，在模拟电路的输入端输入一个正弦信号，并改变 其频率，用示波器观察模拟电路输入输出信号的幅值与相位，比较两个信号，记下 R1、R2、C1、C2 的值。 6. 改变电路中的 R1、R2、C1、C2 的值，使得 R1•C1≠R2•C2，观察电路输入输出 波形直到输出信号发生失线. 要求学生自行比较 5、6 中的输入信号与输出信号，并记录输入输出波形。 8. 要求学生自行比较 5、6 中所得到的 R1、R2、C1、C2 的值，验证信号无失真 传输条件。 注：为实验方便，在联接电路时可设 R1=20kΩ，C1=C2=1μF，R2 为一可变电阻， 联接信号无失线. 观察波形、数据的完整正确记录。 10. 教学过程中注意适当介绍回顾信号无失线. 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 1. 为什么输出信号波形与输入信号波形相同？信号无失真传输系统有什么结构 特点？ 答：该电路在 R1=R2，C1=C2 的情况下为信号无失真传输电路，所以输出信号波 形与输入信号波形相同。 对信号传输系统进行观察分析可见，该电路由 2 个电阻电容并联结构串联而成， 从输出点看为对称结构。 2. 如果 R1•C1≠R2•C2，则系统的H(jω)与 φ(ω)会产生什么样的变化？ 答：如果 R1•C1≠R2•C2，则系统的H(jω)与 φ(ω) 均为与 ω 有关的函数，不满足 测试系统不实真的条件H(jω)=k，φ(ω)=-t0ω。

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　　《现代测试技术》实验教案 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

　　注：以上为可选项目，本学期实验以实际安排项目为准，在时间允许的情况下， 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。

　　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

　　序号 1 2 3 4 5 6 常用信号的观察 信号无失真传输 金属箔式电阻应变片式性能实验 电涡流式传感器转速测量实验 电容式传感器性能实验 霍尔式传感器直流激励特性实验

　　实验项目名称 学时 2 2 2 2 2 2 实验类型 验证性 综合性 验证性 综合性 验证性 验证性 实验主要仪器设备 THBCC-1 信 号 与 系 统· 控制理 论及计算 机控制技术实验平 台、 示波器 必做 CSY2001(CSY2001B 型 ) 型传感 器综合实 验台、示波器 备注

　　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。

　　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。

　　实验项目名称 信号无失线．掌握信号无失真传输的基本原理；熟悉信号无失真传输系统的结构与特性。 2．本次实验是为加强学生对信号无失真传输的基本原理及无失真传输系统的结 构与特性的认识与了解而设臵。通过本次实验，使学生初步掌握无失真传输系统的 结构变化时其相应传输特性的变化。 实验内容提要 1. 设计一个有源(或无源)的无失真传输系统，并联接的信号无失真传输系统模 拟电路。 2. 用 THBCC-1 实验平台产生一个幅值固定、频率可变的正弦信号，此信号作 为系统的输入信号。利用示波器测量系统输出信号的幅值与相位。 3. 改变输入正弦信号的频率，用示波器观察模拟电路输入输出信号的幅值与相 位，比较两个信号，记录 R1、R2、C1、C2 的值。 4. 改变电路中的 R1、R2、C1、C2 的值，使得 R1•C1≠R2•C2，观察电路输入输出 波形直到输出信号发生失线 得到的 R1、R2、C1、C2 的值，验证信号无失真传输条件。 实验主要要求及注意事项 1. 基本原理。 信号无失真传输是指通过系统后，输出信号的波形与输入信号的波形完全相同， 只有幅值上的差异与一定的延迟产生，具有特性的系统称为无失真传输系统。输入 信号为 x(t)时，系统输出为 y(t)=kx(t-t0)，其幅频特性与相率特性分别为 H(jω)=k，φ(ω)=-t0ω 2. 实验仪器设备的正确联接。 3. 无失真传输系统的正确设计。 信号无失真传输系统模拟参考实验电路如下图所示。 C

　　实验项目名称 金属箔式电阻应变片式性能实验 实验目的 1．了解箔式应变片的结构及粘贴方式；测试应变梁变形的应变输出；学习实验 仪器的使用。 2．本次实验是为加强学生对应变片结构及性能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。 实验内容提要 1. 观察实验仪器，学习实验仪器的使用方法。 2. 观察应变片的外形结构、粘贴位臵、方向。 3. 联接主机与模块电路，调节模块的相应参数。 4. 调节悬臂梁的位移，记录输出电压信号数值。

　　《现代测试技术》实验教案 答：对信号的波形进行观察可以帮助了解熟悉常用信号，加强理论教学的效果。 信号波形的变化主要应对其观察信号的幅值、频率等参数。信号 x(t) 的幅值即是 │x(t)│， 它主要表征了信号的大小。 信号 x(t)的频率即是单位时间内完成波动的次数， 是描述波动频繁程度的量，常用符号 f 表示，单位为 Hz。

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　　《现代测试技术》实验教案 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。

　　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. 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(nx)· sin(mx) 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(nx)· sin(mx)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？