测试技术与信号分析

测试技术与信号处理实验报告机械转子底座的振动测量和分析一、实验目的1．掌握磁电式速度传感器的工作原理、特点和应用。

2．掌握振动的测量和数据分析。

二、实验内容和要求先利用光电式转速传感器测量出电机的转速；然后利用磁电式速度传感器测量机械转子底座在该电机转速下的振动速度；对测量出的振动速度信号进行频谱分析；找出振动信号的主频与电机转速之间的关系。

三、实验步骤1．启动实验程序“机械转子系统的振动测量.exe”; 输入个人信息，也可以启动之后通过单击“修改”按钮修改个人信息。

2．单击“采样设置”按钮，输入采集卡连接磁电速度传感器的采样通道号，批量采样频率（建议设为10KHz）、批量采样点数（建议设为10000）。

3．打开转子电机的电源，单击“单点采样”。

4．旋转调节旋钮改变转子的转速,观察图形区显示的磁电速度传感器采集到的转子底座振动信号；如果振动信号比较小，可适当提高转子的转速。

5．转子转速的测量：(1) 单击“采样设置”按钮，输入采集卡连接光电转速传感器的采样通道号、批量采样频率（建议值为10KHz）、批量采样点数（建议值为10000）。

(2) 单击“批量采样”按钮，开始采样；采样完成之后，采集到的波形信号会显示在图形窗口，系统会自动计算出转子的速度并显示出来。

记录下此时的转子的转速（单位：r/s）。

(3) 再重复步骤(2)测量2次。

以三次测量的平均值作为此时转子的转速。

转速的测量结果单点采样采集通道6,测量3组数据6．振动信号的测量和频谱分析：(1) 单击“采样设置”按钮，输入采集卡连接磁电速度传感器的采样通道号、批量采样频率（建议设为10KHz）、批量采样点数（建议设为10000）。

(2) 单击“批量采样”按钮，开始采样；采样完成之后，采集到的波形信号会显示在图形窗口。

如果信号不正常，重复点击“批量采样”按钮(3) 单击“保存”按钮，将采集到的磁电传感器的信号数据保存为文本文件。

文件必须保存到“C:\ExperiData\”目录下。

测试技术与信号分析汇总一、测试技术的方法：1.传统测试方法：包括模拟测试和数字测试。

模拟测试主要通过模拟信号发生器、示波器等设备来测试信号，用于测试模拟电路和系统的性能。

数字测试则是利用数字信号处理和评估技术进行测试，包括用于测试和评估数字电路、数字系统和数字通信等方面的技术。

2.自动测试方法：自动测试系统是利用计算机和测试设备进行测试的一种技术。

通过编程和控制设备来实现自动化测试，提高测试效率和准确性。

自动测试方法被广泛应用于电子制造业和通信领域。

3.无线测试方法：用于测试和评估无线通信系统的性能和质量。

包括对无线信号的频谱分析、功率分析、调制解调分析等方面的技术。

无线测试方法在无线通信和无线电监测等领域有广泛的应用。

4.嵌入式测试方法：用于测试和评估嵌入式系统的性能和功能。

嵌入式测试方法主要包括对嵌入式软件和硬件的测试，包括对芯片、传感器、控制器等的测试。

二、信号分析的方法：1.时域分析：通过对信号的波形进行观察和分析，了解信号的振幅、频率、相位等特征。

常用的时域分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度分析等。

2.频域分析：通过将信号转换到频域，分析信号的频率成分和幅度谱。

常用的频域分析方法包括快速傅里叶变换、频谱分析等。

3.谱分析：通过对信号进行频谱分析，了解信号的频率特性及其分布。

常用的谱分析方法包括功率谱密度估计、自相关函数估计等。

4.小波分析：通过小波变换将信号分解到多个不同频率尺度上，分析信号的时频特性。

小波分析方法在非平稳信号处理和信号检测等领域有着广泛的应用。

三、应用领域：1.通信系统：测试技术与信号分析在通信系统中广泛应用，例如利用频谱分析对通信信号进行分析，评估通信系统的性能和故障诊断。

2.电子制造业：测试技术是电子制造业中不可或缺的环节，通过测试技术对电子产品进行性能检测和质量控制，提高产品的可靠性和稳定性。

3.无线电监测：利用无线测试和信号分析技术对无线电频谱进行监测和分析，用于无线电干扰的监测和定位。

一、问答题(每题8分，共40分)1．在系统特性测量中常用白噪声信号作为输入信号，然后测量系统的输出，并将输出信号的频谱作为系统频率特性。

请用卷积分定理解释这样做的道理。

答：白噪声是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声，所有频率具有相同能量的随机噪声称为白噪声。

在其频谱上是一条直线。

系统频率特性：传递函数的一种特殊情况，是定义在复平面虚轴上的传递函数。

时域卷积分定理：两个时间函数的卷积的频谱等于各个时间函数的乘积，即在时域中两信号的卷积等效于在频域中频谱相乘。

频域卷积分定理：两个时间函数的频谱的卷积等效于时域中两个时间函数的乘积。

y(t)=h(t)*x(t),对y(t)作付式变换，转到相应的频域下Y(f)=H(f)X(f)，由于x(t)是白噪声，付式变换转到频域下为一定值，假定X(f)=1，则有Y(f)=H(f)，此时就是传递函数。

2．用1000Hz的采样频率对200Hz的正弦信号和周期三角波信号进行采样，请问两个信号采样后是否产生混叠？为什么？3．什么是能量泄露和栅栏效应？能量泄漏与栅栏效应之间有何关系？能量泄漏：将截断信号的谱XT(ω)与原始信号的谱X（ω）相比较可知，它已不是原来的两条谱线，而是两段振荡的连续谱．这表明原来的信号被截断以后，其频谱发生了畸变，原来集中在f0处的能量被分散到两个较宽的频带中去了，这种现象称之为频谱能量泄漏（Leakage）。

栅栏效应：对采样信号的频谱,为提高计算效率,通常采用FFT算法进行计算,设数据点数为N = T/dt = T.fs则计算得到的离散频率点为Xs(fi) , fi = i.fs/N , i = 0,1,2,…,N/2。

这就相当于透过栅栏观赏风景,只能看到频谱的一部分,而其它频率点看不见,因此很可能使一部分有用的频率成分被漏掉,此种现象被称为栅栏效应。

频谱的离散取样造成了栅栏效应，谱峰越尖锐，产生误差的可能性就越大。

例如，余弦信号的频谱为线谱。

OLED生产线设备中的LVDS信号测试与分析技术介绍概述OLED（有机发光二极管）是一种新型的显示技术，具有高对比度、快速响应时间和真实色彩等优点，因此在显示器领域得到广泛应用。

在OLED生产线上，为了确保产品质量和稳定性，需要对LVDS（低压差分信号）进行测试和分析。

LVDS信号是数字信号的一种，通过差分传输来减少信号的干扰和噪声，提高传输质量和可靠性。

LVDS信号测试技术LVDS信号测试是指通过特定的测试仪器和方法对LVDS信号进行测量和分析。

常用的LVDS信号测试技术包括以下几个方面：1. 信号采集：通过示波器或逻辑分析仪等测试仪器，将LVDS信号采集并保存为波形数据，方便后续分析。

2. 时序分析：对LVDS信号的时序进行分析，包括上升沿、下降沿、持续时间等参数的测量。

通过时序分析，可以判断LVDS信号的稳定性和传输速率是否符合要求。

3. 电压测量：LVDS信号的传输电压通常为低电平、高电平差分值，需要对其进行准确测量。

通过示波器等仪器的电压测量功能，可以检测LVDS信号的电平是否在规定范围内。

4. 波形分析：对LVDS信号的波形进行分析，包括波形形状、噪声幅度、抖动等参数的测量。

波形分析可以帮助判断LVDS信号的质量和稳定性。

5. 差分传输测试：LVDS信号是一种差分传输信号，需要测试其差分幅度、差分相位和差分噪声等参数。

差分传输测试可以评估LVDS信号的传输性能和抗干扰能力。

LVDS信号分析技术除了测试LVDS信号的各项参数和特性外，还需要对其进行分析，以发现潜在的问题和改进空间。

常用的LVDS信号分析技术包括以下几个方面：1. 数据处理：将LVDS信号的波形数据导入相关的分析软件，进行数据处理和统计分析。

通过数据处理，可以获取波形的平均值、最大值、最小值等统计参数，进一步分析和优化信号质量。

2. 频谱分析：将LVDS信号的波形进行傅里叶变换，得到其频谱图。

通过频谱分析，可以判断LVDS信号是否存在频率干扰、谐波噪声等问题，从而采取相应的改进措施。

LTE无线网络性能测试与分析无线网络性能测试与分析是一项关键的任务，它帮助我们评估和优化LTE（Long Term Evolution）无线网络的性能。

在LTE网络中，无线网络性能测试和分析对于提高网络的可靠性、容量和用户体验至关重要。

本文将讨论LTE无线网络性能测试与分析的重要性、方法和一些常见的性能指标。

首先，我们必须了解LTE无线网络的特点和提供的服务。

LTE是一种4G无线通信技术，其主要目标是提供高速数据传输、低延迟和广泛的覆盖范围。

为了实现这些目标，LTE网络使用了多种技术，如OFDMA（正交频分多址）、MIMO（多天线输入多天线输出）和空间复用等。

这些技术对于提高网络容量和用户体验至关重要。

在进行LTE无线网络性能测试之前，我们需要确定测试的目标和需求。

这可能包括测量网络的覆盖范围、吞吐量、延迟、信号质量和网络可靠性等。

通过测试这些指标，我们可以评估网络的性能，并找到任何潜在的问题和瓶颈。

进行LTE无线网络性能测试的一种常见方法是使用专业的测试设备和软件。

这些设备可以模拟真实的网络环境，并提供准确的性能数据。

通过放置测试设备在不同的位置，并进行连续的测试，我们可以获取覆盖范围的数据，并检查网络的弱点。

另一种常见的测试方法是使用智能手机或其他移动设备进行测试。

这种方法更接近实际用户的体验，并可以帮助我们评估真实的网络性能。

通过安装测试应用程序，并在不同的地点进行测试，我们可以获得有关吞吐量、延迟和信号质量等性能指标的数据。

在进行LTE无线网络性能测试之后，我们需要对数据进行分析。

这包括对性能指标进行统计和可视化，并查找任何异常或问题。

通过分析数据，我们可以识别网络的弱点，并采取相应的措施来解决问题和提升网络性能。

在LTE无线网络性能测试和分析中，有一些常见的性能指标需要关注。

首先是覆盖范围，即网络信号的传输范围。

通过测量信号强度和信号干扰等参数，我们可以确定网络的覆盖范围，并找到信号衰减的原因。

《测试技术与信号处理》课程教学大纲课程代码：0806315008课程名称：测试技术与信号处理英文名称：Testing Technology and Signal Processing总学时：48 讲课学时：40 实验学时：8学分：3适用专业：机械设计制造及其自动化专业（汽车、城轨）先修课程：高等数学、工程数学、工程力学、机械设计基础、电工电子技术一、课程性质、目的和任务《测试技术与信号处理》是机械类专业的专业基础课和必修课程，也是机械大类专业的平台课程。

通过本课程的学习，要求学生初步掌握动态测试与信号处理的基本知识与技能，培养正确选用和分析测试装置及系统的能力，并掌握力、压力、噪声、振动等常见物理量的测量和应用方法，为进一步学习、研究和处理车辆工程技术中的测试问题打下基础。

二、教学基本要求本课程分为概论、信号描述、测试系统特性、常见传感器、信号的调理处理和记录、信号分析基础、常见物理量测量和计算机辅助测试几部分。

学完本课程应具有下列几方面的知识：(1) 掌握测量信号分析的主要方法，明白波形图、频谱图的含义，具备从示波器、频谱分析仪中读取解读测量信息的能力。

(2) 掌握测试系统的静态特性、动态特性，不失真测量的条件，测试系统特性的评定方法，减小负载效应的措施。

(3) 掌握传感器的种类和工作原理，能针对工程问题选用合适的传感器。

(4) 掌握信号的调理、处理和记录的方法和原理。

(5) 掌握信号的相关分析、频谱分析原理与应用。

(6) 掌握温度、压力、位移等常见物理量的测量方法，了解其在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用。

(7) 了解计算机测试系统的构成，用计算机测试系统进行测量的方法、步骤和应该注意的问题。

三、教学内容及要求1. 绪论介绍测试系统的基本概念，测试系统的组成。

及测试技术的工程意义：在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用情况和测试技术的发展趋势。

测试技术与信号处理题库第⼀章习题测试信号的描述与分析⼀、选择题1.描述周期信号的数学⼯具是（）。

A.相关函数B.傅⽒级数C. 傅⽒变换D.拉⽒变换2. 傅⽒级数中的各项系数是表⽰各谐波分量的（）。

A.相位B.周期C.振幅D.频率3.复杂的信号的周期频谱是（）。

A ．离散的 B.连续的 C.δ函数 D.sinc 函数4.如果⼀个信号的频谱是离散的。

则该信号的频率成分是（）。

A.有限的B.⽆限的C.可能是有限的，也可能是⽆限的5.下列函数表达式中，（）是周期信号。

A. 5cos10()0x t ππ ≥?= ? ≤?当t 0当t 0B.()5sin 2010cos10)x t t t t ππ=+ (-∞<<+∞C .()20cos20()at x t e t t π-= -∞<<+∞6.多种信号之和的频谱是（）。

A. 离散的B.连续的C.随机性的D.周期性的７.描述⾮周期信号的数学⼯具是（）。

A.三⾓函数B.拉⽒变换C.傅⽒变换D.傅⽒级数８.下列信号中，（）信号的频谱是连续的。

A.12()sin()sin(3)x t A t B t ω?ω?=+++B.()5sin 303sin50x t t t =+ C.0()sin at x t e t ω-=?９.连续⾮周期信号的频谱是（）。

A.离散、周期的B.离散、⾮周期的C.连续⾮周期的D.连续周期的10.时域信号，当持续时间延长时，则频域中的⾼频成分（）。

A.不变B.增加C.减少D.变化不定11.将时域信号进⾏时移，则频域信号将会（）。

A.扩展B.压缩C.不变D.仅有移相12.已知 ()12sin ,()x t t t ωδ=为单位脉冲函数，则积分()()2x t t dt πδω∞-∞?-的函数值为（）。

A ．6 B.0 C.12 D.任意值13.如果信号分析设备的通频带⽐磁带记录下的信号频带窄，将磁带记录仪的重放速度（），则也可以满⾜分析要求。

硬件测试技术及信号完整性分析培训【培训对象】硬件设计工程师，硬件测试工程师，PCB设计工程师，EMC工程师，PI工程师，SI工程师，项目经理，技术支持工程师，等等。

------------------------------------------------------------------- ● 课程背景：随着IT在全球范围的不断推广和完善，IT产品涉及通信，电脑，家电，服务等领域，遍及全球每个角落，已经成为人类生存的必用品。

IT产品的市场体现不在于技术本身，而是看产品是否经得住用户的考验，性价比好的产品始终是用户心目中的首选。

因此在相同技术的前提下，如何把握好产品的质量就成为该产品在市场上是否有强劲体现最为重要的部分。

硬件测试的目的就是站在用户的角度，对产品的功能，性能，可靠性，兼容性，稳定性等进行严格的检查，提前体验用户感受的同时提高产品的市场竞争力。

硬件测试是产品从研发走向生产的必经阶段，也是决定产品质量的重要环节，如何将测试工作开展的更全面、更仔细、更专业完善也是众多企业所追求的目标。

本课程从测试的理论出发，结合实际的产品测试经验，介绍了黑盒测试的目的、原理、流程和实际应用操作，重点讲述白盒测试的方法，问题分析，硬件调试等内容。

【主办单位】中国电子标准协会【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司------------------------------------------------------------------● 课程收益：通过本课程的学习，你可以掌握硬件测试的原理，方法，流程，和实际操作等。

本课程的重点在于教会你如何开展白盒测试，涉及PCB设计，EMC设计，SI设计，PI设计等内容。

并学会信号完整性原理，测试方法，分析方法，调试方法等。

通过本课程的学习你可以在硬件设计，硬件测试，PCB设计，SI设计，PI设计等方面的能力有质的飞跃，本课程的内容帮助你成为业界顶尖的工程师。

《测试技术和信号处理》课程教学大纲与基本要求1.信号及其描述（1）教学目的和要求：熟悉信号的分类方法和分类结果；掌握周期信号的特点和分析方法，建立频谱的概念；掌握非周期信号的特点和分析方法；掌握随机信号的特点和描述方法，了解平稳性和各态历经性的概念；掌握随机信号的主要特征参数的求法及意义；熟悉各种典型信号的频谱的特点和求法。

（2）教学内容：信号的分类与描述：信号的分类；信号的描述方法。

周期信号的描述：周周期信号的频域描述；周期信号的特征参数描述。

非周期信号的描述：傅里叶变换；傅里叶变换的主要性质；几种典型信号的频谱。

随机信号的描述：随机信号的概念及分类；随机信号的主要特征参数。

（3）本章重点：频谱的概念，各种信号的频谱的特点；周期信号的傅氏级数展开；非周期信号的傅氏变换。

难点：频谱的概念；傅氏变换的性质的应用，计算。

2.测试系统的基本特性（1）教学目的和要求：熟悉测试系统的基本组成；熟悉线性系统的主要性质；掌握测试系统静态特性的概念和描述方法；掌握测试系统动态特性的概念和数学描述方法；掌握传递函数、频响函数、脉冲响应函数、阶跃响应函数的概念和特点；掌握一、二阶系统的频响函数（幅频、相频）、阶跃响应函数的概念（公式、图）、特点、并能进行有关计算；掌握实现不失真测试的条件；熟悉一、二阶系统的动态特性参数对测试结果的影响。

（2）教学内容：概述：测试系统与线性系统；线性系统及其主要性质；测试系统的特性。

测试系统的静态特性：非线性度；灵敏度；分辨力；回程误差；漂移。

测试系统的动态特性：传递函数；频响函数；脉冲响应函数；环节的串联和并联；一阶、二阶系统的动态特性。

测试系统在典型输入下的响应：测试系统在任意输入下的响应；测试系统在单位阶跃输入下的响应；测试系统在单位正弦输入下的响应。

实现不失真测试的条件：不失真测试的概念；实现不失真测试的条件；装置特性对测试的影响。

（3）本章重点：测试装置的静态和动态特性的概念及描述方法；频响函数的求法及应用；一阶、二阶系统的动态特性；不失真测试的条件。

机械工程测试技术基础习题解答教材：机械工程测试技术基础，熊诗波 黄长艺主编，机械工业，2006年9月第3版第二次印刷。

第一章 信号的分类与描述1-1 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出||–ω和φn –ω图，并与表1-1对比。

解答：在一个周期的表达式为00 (0)2() (0)2T A t x t T A t ⎧--≤<⎪⎪=⎨⎪≤<⎪⎩积分区间取（-T/2，T/2）00000002202002111()d =d +d =(cos -1) (=0, 1, 2, 3, )T T jn tjn tjn t T T n c x t et Aet Ae tT T T Ajn n n ωωωππ-----=-±±±⎰⎰⎰所以复指数函数形式的傅里叶级数为001()(1cos )jn tjn tn n n Ax t c ejn e n∞∞=-∞=-∞==--∑∑ωωππ，=0, 1, 2, 3, n ±±±。

(1cos ) (=0, 1, 2, 3, )0nI nR A c n n n c ⎧=--⎪±±±⎨⎪=⎩ππ21,3,,(1cos )00,2,4,6,n An A c n n n n ⎧=±±±⎪==-=⎨⎪=±±±⎩πππ 1,3,5,2arctan1,3,5,200,2,4,6,nI n nRπn c πφn c n ⎧-=+++⎪⎪⎪===---⎨⎪=±±±⎪⎪⎩图1-4 周期方波信号波形图没有偶次谐波。

其频谱图如下图所示。

1-2 求正弦信号0()sin x t x ωt =的绝对均值x μ和均方根值rms x 。

解答：00002200000224211()d sin d sin d cos TTT Tx x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T TT ωT ωπ====-==⎰⎰⎰222200rms0000111cos 2()d sin d d 22T T Tx x ωtx x t t x ωt t t T T T-====⎰⎰⎰1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。