大型实验周MATLAB处理与分析.docx
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大型实验周MATLAB处理与分析
实验一柴油机状态监测与故障诊断综合实验
本实验以低速第一通道为例进行分析。
绘制时域波形及频域波形的程序如下：
clc
Fs=24000
m=load（'C:
\Users\Administrator.LBDZ-20130910XV\Desktop\daxingshiyanzhou\柴油机故障诊断实验\故障状态\低速\1119189_Waveform.TXT'）
fori=2:
11
figure（i）:
plot（m（1:
1024,i））;
title（['通道',int2str（i-1）]）
A=mean（m（:
i））;
m（:
i）=m（:
i）-A;
end
fori=2:
11
y（:
i）=psd（m（:
i））;
figure（i+10）;plot（y（:
i））
title（['通道',int2str（i-1）]）
end
正常频域：
图像如下：
正常时域：
故障频域：
故障频域：
求时频域特征值程序：
clf;
fs=24000;
N=1024;
lm=1024;%采样频率和数据点数
n=0:
N-1;
t=n/fs;%时间序列
z=fft（y）;%对信号进行快速Fourier变换
mag=abs（z）;%求得Fourier变换后的振幅
f=n*fs/N;%频率序列
A=mean（x）%均值
B=sum（（x-A）.^2）/lm%方差
y=x-A;
C=sqrt（sum（y.^2）/lm）%均方根
D=sum（y.^4）/lm%峭度
E=sum（abs（y））/lm;%均对均值
F=C/E%波形指标
G=max（y）;%最大值
H=min（y）;%最小值
I=G-H%峰值
G=D/（C^4）%峭度指标
K=sum（f*mag）/sum（mag）%频谱重心
故障时频域特征值如下：
A=
-0.5562
B=
32.4501
C=
5.6965
D=
2.5621e+04
F=
1.6648
I=
94.6457
G=
24.3311
K=
1.1954e+04
运行结果：
正常时频域特征值如下：
A=
-0.8026
B=
140.5535
C=
11.8555
D=
5.4590e+05
F=
2.0430
I=
200.4649
G=
27.6329
K=
1.1969e+04
实验二传动系统状态监测与故障诊断综合实验
此次实验以电机频率18HZ第五通道为例。
绘制时域波形及频域波形的程序：
clc
Fs=24000
m=load（'C:
\Users\Administrator.LBDZ-20130910XV\Desktop\daxingshiyanzhou\柴油机故障诊断实验\故障状态\低速\1119189_Waveform.TXT'）
fori=2:
11
figure（i）:
plot（m（1:
1024,i））;
title（['通道',int2str（i-1）]）
A=mean（m（:
i））;
m（:
i）=m（:
i）-A;
end
fori=2:
11
y（:
i）=psd（m（:
i））;
figure（i+10）;plot（y（:
i））
title（['通道',int2str（i-1）]）
end
正常频域：
图像如下：
正常时域：
故障频域：
故障频域：
求时频域特征值程序如下：
clf;
fs=24000;
N=1024;
lm=1024;%采样频率和数据点数
n=0:
N-1;
t=n/fs;%时间序列
z=fft（y）;%对信号进行快速Fourier变换
mag=abs（z）;%求得Fourier变换后的振幅
f=n*fs/N;%频率序列
A=mean（x）%均值
B=sum（（x-A）.^2）/lm%方差
y=x-A;
C=sqrt（sum（y.^2）/lm）%均方根
D=sum（y.^4）/lm%峭度
E=sum（abs（y））/lm;%均对均值
F=C/E%波形指标
G=max（y）;%最大值
H=min（y）;%最小值
I=G-H%峰值
G=D/（C^4）%峭度指标
K=sum（f*mag）/sum（mag）%频谱重心
故障：
A=
-0.0372
B=
1.6258
C=
1.2751
D=
9.2125
F=
1.2909
I=
8.7846
G=
3.4853
K=
1.1986e+04
运行结果：
正常：
A=
0.0198
B=
0.4638
C=
0.6810
D=
0.7675
F=
1.2770
I=
5.2093
G=
3.5681
K=
1.1986e+04
实验三金属箔式应变片电桥性能及应用实验
单臂电桥：
MATLAB程序如下：
W=[20406080100120140160180200]
U=[3.36.59.913.116.419.723.026.229.532.8]
p=polyfit（W,U,1）%%进行曲线拟合
U1=polyval（p,W）;
plot（W,U,'*',W,U1,'r'）%作出数据点和拟合曲线的图形
title（'单臂电桥电压（mv）与质量（g）的关系'）
e=U1-U;
e1=abs（e）;
e2=max（e1）
f=e2/32.8
运行结果：
p=
0.16390.0067
e2=
0.0642
图像如下：
同理
半桥电路：
运行结果：
p=
0.40840.0267
f=
0.0012
图像如下：
全桥电路
运行结果：
p=
0.4135-1.4133
f=
0.2137
则灵敏度为0.4135，非线性误差为21.37%。
图像如下：
实验四差动变压器性能实验及振动测试实验
表2-1
MATLAB程序：
（这里为方便运算用y代替V，用x代替X）
y=[2.522.362.151.951.711.481.230.980.720.460.20.40.620.881.121.381.601.852.032.24]
x=[5.05.566.577.588.599.510.010.511.011.512.012.513.013.514.014.5]
p1=polyfit（x（1:
10）,y（1:
10）,1）;%%%%%%%%%%%分段拟合
p2=polyfit（x（11:
end）,y（11:
end）,1）;
Y1=vpa（poly2sym（p1,'x'）,6）
Y2=vpa（poly2sym（p2,'x'）,6）
x1=min（x（1:
11））:
0.1:
max（x（1:
11））;
x2=min（x（11:
end））:
0.1:
max（x（11:
end））;
y1=polyval（p1,x1）;
y2=polyval（p2,x2）;
plot（x,y,'*',x1,y1,x2,y2）
运行结果：
Y1=
4.91824-0.463758*x
Y2=
0.464727*x-4.46091
图像如下：
下面计算灵敏度和非线性误差：
量程为1mm时：
输入MATLAB程序：
y=[0.20.40.62]
x=[10.010.511.0]
p=polyfit（x,y,1）
y1=polyval（p,x）;
e=y1-y;
e1=abs（e）;
e2=max（e1）;
f=e2/0.62
运行结果：
p=
0.4200-4.0033
f=
0.0108
则灵敏度为0.4200，非线性误差为1.08%。
同理
量程为-1mm时程序：
y=[0.720.460.2]
x=[99.510.0]
p=polyfit（x,y,1）
y1=polyval（p,x）;
e=y1-y;
e1=abs（e）;
e2=max（e1）;
f=e2/0.72
运行结果：
p=
-0.52005.4000
f=
1.4649e-15
量程为3mm时程序：
y=[0.20.40.620.881.121.381.60]
x=[10.010.511.011.512.012.513.0]
p=polyfit（x,y,1）
y1=polyval（p,x）;
e=y1-y;
e1=abs（e）;
e2=max（e1）;
f=e2/1.38
运行结果：
p=
0.4757-4.5850
f=
0.0202
量程为-3mm时程序：
y=[1.711.481.230.980.720.460.2]
x=[77.588.599.510.0]
p=polyfit（x,y,1）
y1=polyval（p,x）;
e=y1-y;
e1=abs（e）;
e2=max（e1）;
f=e2/1.71
运行结果：
p=
-0.50575.2671
f=
0.0100
实验五电涡流传感器的位移特性及应用实验
表3-1
MATLAB程序：
X=[2.53.54.55.56.57.58.59.510.511.5]
U=[0.060.620.981.181.291.351.381.401.421.43]
title（'U-X曲线'）
plot（X,U,'*'）
点击工具——基本拟合——保形插值，得U-X曲线如下：
量程为3mm时运行结果：
p=
0.3720-0.2830
f=
0.0814
计算量程为1mm、3mm及5mm时灵敏度和线性度同实验四对线性度灵敏度的求法。
量程为1mm时运行结果：
p=
0.5600-0.3240
f=
1.1639e-15
量程为5mm时运行结果：
p=
0.2474-0.1320
f=
0.1739
量程1mm时运行结果：
p=
0.5900-2.2200
f=
1.5209e-16
表3-2
量程3mm时运行结果：
p=
0.3680-1.2240
f=
0.0912
表3-3
量程1mm时运行结果：
p=
0.5700-0.4240
f=
1.748e-16
量程3mm时运行结果：
p=
0.3590-0.1220
f=
0.1070
表3-6
用MATLAB可作出振动频率和输出峰值曲线如下：
表3-7
用MATLAB可作出V-n曲线如下：
实验六温度控制与测温传感器温度特性测试实验
表4-1
MATLAB程序：
T=[50556065707580859095100105110];
U=[0.74.58.412.917.321.926.631.336.040.545.049.554.1];
p=polyfit（T,U,1）
U1=polyval（p,T）;
plot（T,U,'*',T,U1,'R'）
title（'Uo2-T曲线'）
e=U1-U;
e1=abs（e）;
e2=max（e1）;
f=e2/54.1
运行结果：
图6-1表4-1曲线
f=
0.0177
图像如右图4-1所示。
表4-2
MATLAB程序：
T=[50556065707580859095100105110115120];
U=[18.721.423.926.328.630.933.335.537.84042.444.847.149.451.4];
p=polyfit（T,U,1）
U1=polyval（p,T）;
plot（T,U,'*',T,U1,'R'）
title（'Uo2-T曲线'）
e=U1-U;
e1=abs（e）;
e2=max（e1）;
f=e2/51.4
图6-2表4-2曲线
运行结果：
f=
0.0089
图像如右图4-2所示。
实验七扩散硅压阻式压力传感器的压力测试实验
实验原理同上：
表5-1
运行结果：
k=
1.0e+03*
2.50700.0160
f=
0.0330
图像如图7-1所示。
图7-1表5-1曲线
表5-2
运行结果：
k=
1.0e+03*
-2.81730.2483
f=
0.2227
图像如图7-2。
图7-2表5-2曲线
表5-3
运行结果：
k=
1.0e+03*
1.8937-0.2230
f=
0.0585
图像如右图：
图7-3表5-3曲线
表5-4
运行结果：
k=
1.0e+03*
-1.9780-0.0333
f=
0.0352
图像如右图：
图7-4表5-4曲线
实验八霍尔传感器特性及应用实验
表6-3
MATLAB程序：
V=[4681012162024];
RPM=[320690107014701850265034103940];
k=polyfit（V,RPM,1）
U1=polyval（k,V）;
plot（V,RPM,'*',V,U1,'r'）
title（'V-RPM'）
运行显示图像：
表6-1
量程为2mm时运行结果:
p=
0.1391-0.1533
f=
0.0860
量程为4mm时运行结果:
p=
0.3901-0.0253
f=
0.0733
量程为6mm时运行结果:
p=
0.9127-0.0412
f=
0.5269
图像如下：
实验九扭矩传感器静态性能实验
逐渐加砝码时
MATLAB程序：
W=[50100150200250300]
U=[21.042.564.685.5103.6123.0]
p=polyfit（W,U,1）
y1=polyval（p,W）;
plot（W,U,'*',W,y1,'r'）
title（'U-W曲线'）
e=y1-U;
e1=abs（e）;
e2=max（e1）;
f=e2/123
运行结果：
p=
0.40811.9467
f=
0.0157
图像如下：
从100mm移到内端
MATLAB程序：
L=[10090807060]
U=[123.0111.296.380.465.6]
p=polyfit（L,U,1）
y1=polyval（p,L）;
plot（L,U,'*',L,y1,'r'）
title（'U-L曲线'）
e=y1-U;
e1=abs（e）;
e2=max（e1）;
f=e2/123
运行结果：
p=
1.4560-21.1800
f=
0.0115
图像如下：
实验十超声波传感器测距实验
用丁字尺测：
运行结果：
p=
0.0010-0.0015
f=
0.0170
图像如右图：
用螺旋测微计测：
运行结果：
p=
0.0011-0.0033
f=
3.770e-6
图像如右图：
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