非正弦周期信号分解合成实验：傅立叶级数与谐波分析

"该实验教程主要涵盖非正弦周期信号的分解与合成、二阶系统特性测试、应变片传感器的应用、无源和有源滤波器的实践、采样定理验证以及位移测量等内容，旨在通过实验操作加深对信号处理和系统响应的理解。实验涉及仪器包括谐波分析实验仪、双踪示波器和数字万用表等。" 在"信号与系统实验原理及分析"中，我们首先关注的是非正弦周期信号的分解与合成。实验一的重点是利用傅立叶级数进行谐波分析，通过具体操作如锯齿波和方波的分解，理解不同非正弦信号的谐波成分及其差异。实验中，使用XPF－4型谐波分析实验仪，双踪示波器和数字万用表来观测和记录信号的幅值、频率和相位。实验步骤包括设置滤波器，使用示波器和李沙育图形法调整谐波分量的相位，确保它们与基波的相位差为零，然后通过加法器合成信号，观察总叠加波形的变化。 接下来的实验涉及到二阶系统的特性测试，这是控制系统理论中的关键部分，它包括了系统响应速度、稳定性和过度振荡等关键指标的考察。实验三探讨了金属箔式应变片在单臂、半桥和全桥配置下的性能差异，这对于应力分析和结构健康监测具有重要意义。 实验四关注无源和有源滤波器的设计与实现，这有助于理解滤波器在信号处理中的作用，比如如何去除噪声或选择性地保留特定频率成分。而实验五则涉及采样定理，这是数字信号处理的基础，它规定了采样频率与信号最高频率之间的关系，以防止信息丢失。 此外，实验还包括了相关实验，可能涉及到信号之间的相关性分析，这对于理解和识别信号模式、提取特征非常重要。实验六的位移测量实验，可能使用了各种传感器技术，如激光或光学位移传感器，以提高测量精度。实验八则涉及到应变片的布置与粘贴，这是结构力学监测中的常见技术，通过应变片的位置优化来提高测量效果。 通过这些实验，学生不仅可以掌握理论知识，还能提升实际操作技能，对信号的处理和系统响应有更深入的理解。每个实验的结论分析部分，会帮助学生总结实验结果，深化理论联系实际的能力，从而在工程实践中更好地应用信号与系统理论。