智能检测与信号处理技术的发展与应用
摘要:实现检测系统的智能化,是获得高稳定性、高可靠性、高精度以及提高分辨率和适应性的必然趋势。本文介绍了智能检测系统的形成、特点和一般结构,阐述了智能传感器技术的发展趋势。同时,讨论了信号处理的目的和方法。最后,以加速度传感器在车辆载荷检测中的应用为例,介绍了智能检测与信号处理在工程中的具体应用。
关键词:智能检测;信号处理;加速度传感器
The Development and Application of Intelligent Measuring
and Signal Processing Technology
Abstract: the realization of Intellectualized detection is not only the way to gain higher stability reliability, and precision, but all so the trend to improve resolution and adaptability .In this paper ,the shaping, the Characteristics and general structure of Intelligent detection system are introduced.The development of intelligent sensor are expounded. At the same time, the aim and method of Information processing are discussion. At last, application of acceleration sensor in vehicles load measurement based on capacitances is took as the example to describe the application of intelligent detection system in the engineering.
Key words: Intelligent detection; signal diagnose; acceleration sensor
0 引言
随着计算机和信息技术的发展,传感器技术的进步,检测技术水平得到了不断提高。传感器技术作为一种与现代科学密切相关的新兴学科正得到迅速的发展,并且在许多领域被越来越广泛的利用。它融合了人工智能原理及技术, 人工神经网络技术、专家系统、模糊控制理论等等,使检测系统不但能自校正、自补偿,自诊断,还具有了特征提取、自动识别、冲突消解和决断等能力 [1]。智能检测和信息处理技
术已成为人们认识世界,改造世界的重要手段,并将在未来成为高科技领域不可或缺的关键技术。
1 智能检测技术
1.1智能检测的形成
智能检测的出现归功计算机技术的发展。 20世纪 70年代以来, 随着信息技术的发展, 微处理器和个人电脑的出现,检测仪器不仅能进行测量,还能对结果进行存储、提取、加工和处理。 90年代微机
械研究获得了巨大的成功, 实现了传感器的微型化, 促进了传感器与信号调理电路已经微处理器的集
成, 进而产生了高度集成的智能传感器。另一方面, 人工智能原理和方法改善了传统的检测方法。其主要特征为具有知识处理功能,利用领域知识和经验知识,通过人工神经网和装接系统解决检测中的问题,且能够外界条件变化正确地进行分析判断和决策。
1.2智能检测系统的特征
(1 测量过程软件控制
硬件功能软件化,通过软件实现自稳零放大、极性判断、量程切换、自动报警、过载保护、非线性补偿、多功能测试和自动巡回检测等。
(2 高度的灵活性
智能检测系统以软件为核心,生产、修改、复制都比较容易,功能和性能指标的修改和扩展更加的简单、方便。
(3 测量速度快
通过高速数据采样和实时在线的高速数据处理实现。随着电子技术的迅猛发展, 高速显示、打印、绘图设备也日臻完善。
(4 多参数检测和数据融合
通过多个高速数据通道,在进行多参数检测的基础上,依据各路信息的相关特性,可实现系统多传感器信息融合,提高检测系统的准确度、可靠性和容错性。
(5 智能数据处理
测量数据线性化处理、平均值处理, 频域分析, 相关分析,数据融合计算等。
(6 智能化功能强
通过人工智能化以及相关技术的智能化运用, 测量选择功能,故障诊断功能,人机对话、控制输出等功能智能化。
(7 具有高的可靠稳定性、满足系统要求的高精度和自适应能力
1.3智能检测系统的一般组成结构
智能检测系统是以微处理器为核心的系统,由硬件和软件两大部分组成。其组成按照信号的流程来划分,可以分为四个部分:
(1 信号的提取——传感器, 传感器是测试系统的第一个环节,用来感受被测信号,并将被测信号
转换为适合于系统后续处理的电信号。它获得信息的正确与否,决定了测试系统的精度 [4]。
(2 信号调理, 转换——信号调理电路是对传感器的输出电信号作进一步的加工和处理,多数是进行电信号之间的转换,包括对信号的滤波, A /D 、 D /A 及其他转换,放大等。例如,用电桥将电路参量转换为电压或电流。
(3 信号的处理——微处理器, 单片机, 微机等, 通过信号的处理,最终获得便于传输、显示、记录以及可作进一步后续处理的信号。
(4 信号的显示及传输——信号的显示有模拟显示、数字显示、屏幕显示、打印机、绘图仪等, 信号的传输有通过串行、并行口或采用总线技术及以太网技术的传输等。
图 1测试系统原理框图
1.4智能检测中的传感器技术
智能检测系统的主要功能是信号的检测和处理, 因此,传感器信号获取与计算机信息处理是智能检测系统设计中的重要内容。传感器在智能检测系统中的作用是将各种非电信号转换成电信号, 。主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理能力日益增强,相应的信息采集——传感技术也将日益发展。作为获取信息的工具,传感器位于检测系统的最前端,其特性的好坏、输出信息的可靠性对整个检测系统性能至关重要。传统的传感器技术往往依赖于制造水平,其稳定性、可靠性、测量精度均会受到工艺的影响。现代控制系统发展对检测技术提出了数字化、智能化、标准化的迫切要求 [2]。
传感器技术作为信息技术的三大基础之一,是当前各发达国家竟先发展的高技术,是进入 21世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。现代传感器技术具有巨大的应用潜力,拥有广泛的开发空间。随着半导体技术的不断发展,微控制器技术的功能不断升级,传感器的集成化和数字化已经成为现实, 智能化成了一个传感器技术发展的必然趋势。智能传感器是由传统的传感器和嵌入式微处理器 (或微计算机相结合而构成的 , 充分利用计算机的计算和存储能力 , 对传感器的数据进行处理 , 并能对它的内部行为进行调节 , 使得采集的数据最佳。
智能传感器已从工业领域扩展到离散自动化领域和商业领域,使检测技术的发展跃上了一个新台阶。传感器技术主要朝着非集成化实现、集成化实现和混合实现三条路径实现智能化,使传感器由以往的“信息检测”功能扩展到兼有“信息处理”的功能。
2 信号处理技术
智能检测系统通过对各种传感器将被测量转变为电量以后,必须对此电信号进行一系列的变换处理,显示测量信号量值,记录数据信号波形,分析检测结果,给出决策命令。
2.1信号处理的概念
所谓 " 信号处理 " ,就是要把记录在某种媒体上的信号进行处理,以便抽取出有用信息的过程,它是对信号进行提取、变换、分析、综合等处理过程的统称。
一个信号包含着反映被测物理系统的状态或特性的某些有用的信息,它是我们认识客观事物的内在规律、研究事物之间的相互关系、预测未来发展的依据。例如, 回转机械由于动不平衡而产生振动, 那么振动信号就传达了该回转机械动不平衡的信息, 因此它就成为研究回转机械动不平衡的依据。
2.2 信号分析处理的目的和步骤
智能系统中的信号处理,主要是为了保证测量的准确性和重复性,保证检测过程的可靠性,并且从测量结果中提取所需要的信息,具体体现在以下几个方面:
(1 依据检测信号的变化规律, 对信号进行必要的去误差处理。
(2 找出信号变化的统计规律, 解释检测信号的本质。
(3 依据信息的统计特征, 找出故障诊断的依据
(4 根据故障信号的统计特征, 找出对产品进行例行试验的规律
(5 对已经检测出的测量信息进行智能化信息处理(如数据融合 ,提高测量分辨能力,提高检测系统的工作性能,获取新的准确信息。
(6 改进系统的容错性和可靠性。
一般地讲,数字信号处理涉及三个步骤:
(1模数转换 (A/D转换 :把模拟信号变成数字信号,是一个对自变量和幅值同时进行离散化的过程,基本的理论保证是采样定理。
(2数字信号处理 (DSP:包括变换域分析 (如频域变换、数字滤波、识别、合成等。
(3数模转换 (D/A转换 :把经过处理的数字信号还原为模拟信号。但是这一步通常不是必须的。 2.3 智能检测系统的信号处理技术
检测智能化的方法大致分为两类:一类是传感器信号处理方法;另一类是以知识为基础的决策处理方法。典型的智能检测系统经常是以两种方法或子系统的混合,涉及了以下几个方面:
(1检测系统非线性自校正技术
通过软件而非硬件,用最小二乘法、函数链、遗传算法对信号非线性进行校正,提高检测系统的测量准确性
(2检测系统自校零和自校准技术
传感器与微处理器的职能化结合,通过实时校
准和标定来自动减小或消除零点漂移,实现高性价比的检测系统。
(3检测数据噪声抑制技术
利用数字滤波技术、相干技术或平均技术等, 从受干扰信号中自动快速、准确定量地提取有用信号特征信息。
(4频率补偿技术
通过频率补偿达到改善传感检测系统动态特性, 扩展系统频率响应特性频段以满足特定的信号检测要求
(5信息(数据融合技术
数据融合是许多传统学科和新技术的集成和应用,涉及模式识别、决策论、不确定理论、最优化理论等等,数据融合技术必将成为智能检测系统普遍的一项最基本,最有效的信息处理工具。
3加速度传感器在车辆载荷检测中应用
随着铁路事业的快速发展,中国铁路将跨入以“高速客运、重载货运”为特征的新时代,因此铁道车辆运行的平稳性是非常重要的。铁路车辆的安全舒适、低污染、高燃率越来越受到社会重视。而传感器在车辆中相当于感官和触角,只有它才能准确地采集车辆工作状态的信息,提高自动化程度。传感器作为车辆电控系统的关键部件,它将直接影响到车辆技术性能的发挥。
电容法检测车辆载荷时 , 电容传感器的极板安装在车辆轮轴的中部上方与车厢底 (或车架之间, 通过测量车辆板弹簧的变形间接得到车辆载荷。当车厢内载荷左右方向装偏时,电容上极板随车厢底和车架倾斜,也在一定程度上影响检测结果。
在车辆载荷检测装置中增加了双轴加速度传感器 ADXL202AE , 在检测车辆载荷的同时, 利用加速度传感器的 Y 轴测量车辆前进方向的加速度, 利用 X 轴测量电容上极板的斜度,根据采集到的数据定量地分析出了加速度和极板倾斜对载荷检测的影响。
3.1 电容法车辆载荷检测原理
采用电容称重传感器的车辆载荷检测装置 , 以车辆缓冲减振机构中的板弹簧作为称重传感器的弹性体 [6],可随时随地进行静态或动态检测。图 2为检测装置中传感器的安装示意图。
图 2 电容称重传感器安装示意图
Fig 2 Schematic diagram of installation of capacitance weighing transducer
电容上极板部件安装在车架下部 , 左右居中; 电容下极板部件安装在轮轴中部的上方,与电容上极板上下对正。车辆的每根轮轴上方均安装一套电容传感器。在载荷作用下,汽车的缓冲减振机构 (板弹簧产生变形,电容传感器两极板间的距离发生变化,传感器的电容值也随之变化。预先标定出在不同载荷下各轮轴重量对应的传感器的电容值,以后就可以根据各轮轴传感器的电容值知道该轴承受的载荷质量。将各轮轴的载荷质量相加,就可以得到整车载荷质量。
3.2 加速度传感器
ADXL202AE 是美国 ADI 公司出品的低成本、低功耗、功能完善的双轴加速度传感器。它可分别测量两正交方向的正、负加速度,最大测量范围为 ±19.6m / s2;也可用来测量斜角为 0o~ 360o的斜度。可从
FILT
X 和
FILT
Y 管脚输出与加速度成正比的模拟
电压信号,也可从
OUT
X 和
OUT
Y 管脚输出脉宽占空比与 2根传感轴各自所感受到的加速度成正比的数字信号。图 3为 ADXL202AE 的应用电路图,图中, X 轴和 Y 轴为加速度传感轴。
图 3 ADXL202AE的应用电路图
Fig 3 Applied circuit diagram of ADXL202AE
针对车辆载荷检测的需要 , 取电源
DD
V = 5V, 由
产品说明书可知, 此时
FILT
X 和
FILT
Y 两引脚在加速度为 0
n
g
时输出电压的典型值为 2.5V ,传感器灵敏度
的典型值为 0. 312/
n
V g 。从 FILT
X 和
FILT
Y 2 个引脚输
出模拟信号时 , 取
SET
R =1MΩ[7]。考虑到一般货车的固有振动频率为 1.5~2Hz, 为了保证加速度测量时的高分辨力, 减小各种干扰 , 应将 ADXL202AE 的带宽限制到接近货车的固有振动频率 [8], 所以, 取 X C =
Y
C = 0. 47μF 。当 Y 轴用于测量车辆前进方向的加速度时,加速度为:
22.52.5
9.8/0.3120.312
Y Y n V V a g m s --=
=? (1
式中 Y V 为 Y 轴的输出电。
当 X 轴用于斜度测量时 , X 轴与水平线之间的夹角 (斜角为:
2.5arcsin 0.312
X V α-= (2
式中 X V 为 X 轴的输出电压 .
3.3 车厢内货物左右装偏时对车辆载荷检测的影响当车厢内货物装偏时,车架相对于轮轴倾斜, 形成图 1中双点划线所示的形状, 电容传感器的上极板也相对于下极板倾斜。试验时,加速度传感器安装在后轴上方的车架上 , X 轴沿后轴轴线方向 , 货物在车厢内沿后轴轴线方向移动,同时,在后轴两车轮下放一电子平台秤,保证货物移动时平台秤的读数不变。由加速度传感器 X 轴的输出电压,按照式 (2计算出电容上极板相对于下极板的斜角。 3.4 结果分析
在利用车载式电容传感器检测车辆载荷时,利
用加速度传感器检测车辆行驶过程中前进方向的加速度和车厢内载荷左右方向装偏时电容上极板的斜度,定量地分析出加速度和极板斜度与载荷检测结果之间的关系,可以为测量系统的程序编写提供科学依据,从而排除加速度和极板斜度对载荷检测的影响。同时,也定量地分析出了超重车辆经过公路收费站的轴重检测仪秤台时, 先加速、后减速 0的行驶方法对载荷检测结果的影响。
4 结束语
随着科学技术的飞速发展和工程技术的迫切需求, 传感器与测试技术已越来越广泛地应用于工业、农业、国防、航空、航天、医疗卫生和生物工程等各个领域。测试是科学研究的基础,传感器是实现测试的首要环节。人工智能原理及技术的发展,人工神经网络技术、专家系统、模糊控制理论等在检测中的应用, 进一步促进了检测技术智能化的进程。智能检测技术已成为二十一世纪检测技术的主要发展方向,逐步形成了一个新的研究领域。
智能检测系统以其测量速度快,高度灵活,智能化数据处理和多形性数据融合、自检查和故障诊
断,以及检测过程中软件控制等优势。检测系统的智能化发展,是工业现代化的必然要求,也是工业自动化的新方向。参考文献:
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(单选题)1: 哪些不属于涡轮式流量计的特点()。 A: 有较高的精确度 B: 量程比宽 C: 测量范围宰 D: 动态特性好 标准解答: (单选题)2: 哪些属于浮力式液位计的优点()。 A: 结构简单 B: 直观可靠 C: 对于外界温度、湿度、压力等因素影响较小 D: 以上全对 标准解答: (单选题)3: 不属于负温度系数热敏电阻NTC的优点的是()。A: 温度系数高 B: 连接导线的阻值几乎对测温没有影响 C: 非线性严重，需线性化处理 标准解答: (单选题)4: 哪些不属于超声波物位传感器的缺点()。 A: 非接触测量 B: 不能承受高温 C: 电路复杂、造价高 D: 无法用于对声波吸收能力较强的介质 标准解答: (单选题)5: 非接触式测温仪表特点描述错误的是()。 A: 检测部分与被测对象不直接接触 B: 不破坏原有温场 C: 便于对运动物体测量 D: 容易破坏原有温场 标准解答: (单选题)6: 哪些属于电容式压力传感器的优点()。 A: 灵敏度高 B: 动态响应快 C: 非线性较严重 D: 内部没有较明显的位移元件，寿命长 标准解答: (单选题)7: 文氏电桥测频法描述错误的是()。 A: 测量精确度大约是正负（0.5~1）% B: 在高频时，测量精确度大大降低
C: 在低频时，测量精确度大大降低 D: 这种测频法仅适用于10khz以下的音频范围。 标准解答: (单选题)8: 铜电阻的特点描述错误的是()。 A: 价格便宜 B: 精度较低 C: 易于氧化 D: 精度较高 标准解答: (单选题)9: 哪些属于常用的容积式流量计()。 A: 活塞式流量计 B: 刮板式流量计 C: 腰轮流量计 D: 以上全对 标准解答: (单选题)10: 哪些属于超声波流量计的主要优点()。 A: 均为线性特性 B: 可以实现非接触测量 C: 精度很高 标准解答: (单选题)11: 弹性压力传感器的特点描述正确的是()。 A: 结构简单 B: 测量范围大、精度高 C: 线性特性较好 D: 以上全对 标准解答: (单选题)12: 关于模拟法的特点描述错误的()。 A: 简单 B: 经济 C: 目前在有些场合仍然被采用 D: 它是目前最好的测量频率的方法 标准解答: (单选题)13: 关于热敏电阻的类型和特点描述错误的是()。A: 负温度系数热敏电阻NTC是一种连续作用的温度传感器B: PTC型热敏电阻是一种位式温度传感器 C: CTR型热敏电阻也是一种位式温度传感器 D: 以上全不对 标准解答:
智能检测系统
1.智能检测装置：主要形式：智能传感器、智能仪器、虚拟仪器和智能检测系统； 2.非电量检测：温度检测（热电式传感器，光纤温度传感器，红外测温仪，微波测温仪）压力检测（应变式压力计，压电式压力计，电容式压力计，霍尔式压力计）流量检测（电磁流量计，超声波流量传感器，光纤漩涡流量传感器）物位检测（电容式液位传感器，超声波物位传感器，微波界位计）成分检测（红外线气体分析仪，半导体式气敏传感器） 3.流量检测：流量的定义为单位时间内流过管道某一截面的体积或质量，因此，流量分为体积流量和质量流量；分为：电磁流量计，超声波流量传感器，光纤漩涡流量传感器；流量检测包括：○1.电磁流量计：电磁流量计是以电磁感应原理为基础的。它能检测具有一定电导率的酸碱盐溶液，腐蚀性液体以及含有固体颗粒（泥浆，矿浆）的液体流量。○2.超声波流量传感器:超声波流量传感器是利用超声波在流体中传输时，在静止流体和流动流体中的传播速度不同的特点，从而求得流体的流速和流量。○3.光纤漩涡流量传感器:光纤漩涡流量传感器是将一根多模光纤垂直的装入管道，当液体或气体流与其垂直的光纤时，光纤受到流体涡流的作用而振动，振动的频率域流速有关，测出该频率就可确定液体的流速。 4.智能仪器：就是一种以微处理器为核心单元，兼有检测、判断和信息处理功能的智能化测量仪器；按实现方式划分，智能仪器有非集成智能仪器和集成智能仪器两种形式；构成：（1）.硬件：传感器、主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、标准通信接口；（2）.软件：监控程序、接口管理程序、数据处理程序；功能：具有逻辑判断、决策和统计处理功能；具有自诊断、自
第一章绪论 1.(单选题) 根据误差的统计特征可以将误差分为（C），随机误差和粗大误差。 （A）器具误差（B）方法误差（C）系统误差（D）观测误差 2.(单选题) 下列不属于量值的是（D）。 （A）2m （B）30kg （C）4s （D）A 3.(单选题) 以下不属于七个基本量纲的是（A）。 （A）S （B）L （C）T （D）M 4.(单选题) 以下属于辅助单位的是（B ）。 （A）千克（B）弧度（C）安培（D）秒 5.(单选题) 按传感器是否与被测物体作机械接触的原则可分为（A）。 （A）接触测量与非接触测量（B）直接测量与间接测量（C）静态测量与动态测量（D）在线测量与离线测量 6.(单选题) 相对误差是指误差与（A）的比值。 （A）真值（B）测量值（C）绝对误差（D）随机误差 7.(单选题) 人为误差主要包括（C）。 （A）器具误差与方法误差（B）调整误差与观测误差（C）调整误差与观测
误差（D）观测误差与环境误差 8.(单选题) 将直接测量值或间接测量值与被测量值之间按已知关系组合成一组方程，通过解方程组求得被测值的方法为（D）。 （A）直接测量（B）间接测量（C）绝对测量（D）组合测量 9.(单选题) 表示测量结果中系统误差大小程度的为（B）。 （A）测量精密度（B）测量正确度（C）测量准确度（D）测量不确定度 10.(单选题) 由于测量数据分布情况复杂，应当经过消除系统误差、（A）和剔除含有粗大误差数据三个步骤。 （A）正态性检验（B）消除示值误差（C）消除固有误差（D）消除重复性误差11.(单选题) 关于真值的描述，不正确的是（C）。 （A）真值是无法获得的（B）可用被测量的实际值作为“约定真值” （C）真值并不是一个理想概念（D）可用被测量的平均值作为“约定真值” 12.(单选题) 以下为导出单位的是（D）。 （A）米（B）开尔文（C）弧度（D）加速度 第二章信号及其描述 1.(单选题) （D）中那些不具有周期重复性的信号称为非周期信号。
数字信号处理的应用与发展趋势 作者：王欢 天津大学信息学院电信三班 摘要： 数字信号处理是应用于广泛领域的新兴学科，也是电子工业领域发展最为迅速的技术之一。本文就数字信号处理的方法、发展历史、优缺点、现代社会的应用领域以及发展前景五个方面进行了简明扼要的阐述。 关键词： 数字信号处理发展历史灵活稳定应用广泛发展前景 数字信号处理的简介 1.1、什么是数字信号处理 数字信号处理简称DSP，英文全名是Digital Signal Processing。 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备以数字的形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。 DSP系统的基本模型如下： 数字信号处理是一门涉及许多学科且广泛应用于许多领域的新兴学科。它以众多的学科为理论基础，所涉及范围及其广泛。例如，在数学领域、微积分、概率统计、随即过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具；同时与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等学科也密切相关。近年来的一些新兴学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都是与数字信号处理密不可分的。数字信号处理可以说许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一门新兴学科的理论基础。 1.2、数字信号系统的发展过程 数字信号处理技术的发展经历了三个阶段。 70 年代DSP 是基于数字滤波和快速傅里叶变换的经典数字信号处理, 其系统由分立的小规模集成电路组成, 或在通用计算机上编程来实现DSP 处理功能, 当时受到计算机速度和存储量的限制,一般只能脱机处理, 主要在医疗电子、生物电子、应用地球物理等低频信号处理方面获得应用。 80 年代DSP 有了快速发展, 理论和技术进入到以快速傅里叶变换(FFT) 为主体的现代信号处理阶段, 出现了有可编程能力的通用数字信号处理芯片, 例如美国德州仪器公司(TI公司) 的TMS32010 芯片, 在全世界推广应用, 在雷达、语音通信、地震等领域获得应用, 但芯片价格较贵, 还不能进 入消费领域应用。 90 年代DSP 技术的飞速发展十分惊人, 理论和技术发展到以非线性谱估计为代表的更先进的信号处理阶段, 能够用高速的DSP 处理技术提取更深层的信息, 硬件采用更高速的DSP 芯片, 能实时地完成巨大的计算量, 以TI 公司推出的TMS320C6X 芯片为例, 片内有两个高速乘法器、6 个加法器, 能以200MHZ 频率完成8 段32 位指令操作, 每秒可以完成16 亿次操作, 并且利用成熟的微电子工艺批量生产,使单个芯片成本得以降低。并推出了C2X 、C3X 、C5X 、C6X不同应用范围的系列, 新一代的DSP 芯片在移动通信、数字电视和消费电子领域得到广泛应用, 数字化的产品性能价 格比得到很大提高, 占有巨大的市场。 1.3、数字信号处理的特点
一. 判断题 【】1. 磁电式速度传感器是利用电磁感应原理。对 【】2. 测量正确度描述了测量结果中粗大误差大小的程度。错 【】3. 确定信号中那些不具有周期重复性的信号称为非周期信号。对 【】4. 当一个空气微粒偏离其平衡位置时，就有一个压力的临时增加，据此可描述声强为功率面积。错 【】5. 应变片式位移传感器是将位移量转换为应变量。对 二. 单向选择 1.通过与国家基准对比或校准来确定量值单位的为 B 。 A.国家基准(B) 副基准 C.计量基准 D.企业基准 2.下列不属于量值的是 D 。 A. 2m B.30kg C.4s D. A 3.同一量多次测量时，误差的正负号和绝对值以不可预知的方式变换称为 B 。 A.系统误差 B.随机误差 C.相对误差 D.绝对误差 4. D 中那些不具有周期重复性的信号称为非周期信号。 A.离散信号 B.阶跃信号 C.不确定信号 D.确定信号 5.周期信号的强度可用峰值、 C 、有效值、和平均功率来描述。 A.真值 B.均值 C.绝对均值 D.均方根值 6.信号的时域描述是就 B 而言。 A.频率 B.时间 C.周期 D.振幅 7.测量装置的静态特性包括线性度、灵敏度、回程误差、 C 等。 A.传递函数 B.频率响应函数 C.分辨力 D.脉冲响应函数 8. D 晶体，当受到外力作用时，不会产生压电效应。
A. 石英 B. 钛酸钡 C. 锆钛酸铅 D.硫酸钙 9.在抗干扰设计时，将各单元电路的地点顺序连接在一条公共的地线上称为 D 。 A.多点接地 B.单点接地 C.并连接地 D.串联接地 10.传递函数H(S)与 A 及系统的初始状态无关。 A.输入x(t) B.装置的传输特性 C.装置的结构 11.电容传感器变换原理不包括 B 。 A. 变面积 B. 变温度 C. 变极距 D.变介质 12.低通滤波器允许其截至频率 A 的频率成分通过。 A. 以下 B. 以上 C. 两个区间范围以内 D. 两个区间范围以外 13.在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象称为 C 。 A. 光生伏打效应 B. 内光电效应 C. 外光电效应 D.光电池效应 14.自相关函数为 B 。 A. 奇函数 B. 偶函数 C. 非奇非偶函数 15.回转轴径向运动误差测量时，有时不必测量总的径向运动误差，而只将一只传感器置于 该方向来检测，这种方式称为 D 测量法。。 A.轴向 B. 径向 C. 双向 D. 单向 三. 概念解释题 1.线性度: 仪表的静态输入——输出校准（标定）曲线与其理论拟合直线之间的偏差。 2.测量精密度 : 对某一稳定的被测量在相同的规定的工作条件下，由同一测量者，用
《测试技术与信号处理》习题答案 第二章 信号分析基础 1、请判断下列信号是功率信号还是能量信号： （1）)()(10cos 2 ∞<<-∞=t e t x t π （2）)()(||10∞<<-∞=-t e t x t 【解】（1）该信号为周期信号，其能量无穷大，但一个周期内的平均功率有限，属功率信号。 （2）信号能量：? ∞ ∞ -= =10 1 )(2dt t x E ，属于能量信号。 2、请判断下列序列是否具有周期性，若是周期性的，请求其周期。)8 ()(π-=n j e n x 【解】设周期为N ，则有：8 )8 8()()(N j N n j e n x e N n x ?==+-+π 若满足)()(n x N n x =+，则有1)8/sin()8/cos(8/=-=-N j N e jN 即：k N π28/=，k N π16=，k = 0，1，2，3，… N 不是有理数，故序列不是周期性的。 3、已知矩形单脉冲信号x 0(t)的频谱为X 0(ω)=A τsinc(ωτ/2) ，试求图示三脉冲信号的频谱。 【解】三脉冲信号的时域表达式为：)()()()(000T t x t x T t x t x -+++= 根据Fourier 变换的时移特性和叠加特性，可得其频谱： )]cos(21)[2 ( sin )()()()(000T c A e X X e X X T j T j ωωτ τωωωωωω+=++=- 4、请求周期性三角波（周期为T ，幅值为0—A ）的概率分布函数F(x)与概率密度函数p(x) 。 【解】在一个周期T 内，变量x (t )小于某一特定值x 的时间间隔平均值为：T A x t i = ? 取n 个周期计算平均值，当∞→n 时，可有概率分布函数：A x nT t n x F i n =?=∞→lim )( 概率密度函数：A dx x dF x p 1 )()(== t -τ/2 0 τ/2 -T T
地大《检测与信号处理技术》在线作业一 一、单选题（共 15 道试题，共 30 分。） 1. 与热电阻相比负温度系数热敏电阻NT的特点描述正确的是()。 . 电阻温度系数大、灵敏度高 . 结构简单，体积小，可以测量点温度 . 电阻率高，热惯性小，适宜动态测量 . 以上全对 正确答案： 2. 哪些属于超声波流量计的主要优点()。 . 均为线性特性 . 可以实现非接触测量 . 精度很高 正确答案： 3. 为保证接入补偿导线后不影响原热电偶回路热电势的测量值，必须注意()。. 补偿导线的热电特性在一定范围内，要与所配用的热电偶的热电特性相同 . 补偿导线与热电偶的两个接点的温度必须相同 . 补偿导线的正负极以其绝缘层的颜色来区分 . 以上全对 正确答案： 4. 文氏电桥测频法描述错误的是()。 . 测量精确度大约是正负（0.5~1）% . 在高频时，测量精确度大大降低 . 在低频时，测量精确度大大降低 . 这种测频法仅适用于10khz以下的音频范围。 正确答案： 5. 哪些不属于转子流量计的优点()。 . 结构复杂 . 仪表的尺寸小 . 工作可靠 . 压力损失小 正确答案： 6. 哪些不属于靶式流量计的特点()。 . 结构复杂 . 结构简单 . 安装维护方便 . 不易堵塞 正确答案： 7. 哪些属于电阻应变片的结构()。
. 敏感栅 . 基底 . 覆盖层 . 以上全对 正确答案： 8. 弹性压力传感器的特点描述正确的是()。 . 结构简单 . 测量范围大、精度高 . 线性特性较好 . 以上全对 正确答案： 9. 选择流量计须考虑()。 . 测量条件 . 仪表价格 . 管道尺寸 . 以上全对 正确答案： 10. 根据电测量方法的不同，可将弹性压力传感器划分为()。. 电位器式压力传感器 . 电感式压力传感器 . 电容式压力传感器 . 以上全对 正确答案： 11. 哪些不属于超声波物位传感器的缺点()。 . 非接触测量 . 不能承受高温 . 电路复杂、造价高 . 无法用于对声波吸收能力较强的介质 正确答案： 12. 常用的弹性压力敏感器有()。 . 弹簧管 . 波纹管 . 膜片与膜盒 . 以上全对 正确答案： 13. 符合热电偶测温的特点的有()。 . 热电偶一般是不需电源的发电式传感器 . 感温部分是很小的焊点，所以一般测量的是某点的温度 . 同类材料制成的热电阻不如热电偶测温上限高 . 以上都对 正确答案： 14. 谐振法测频法描述错误的是()。 . 测量精确度大约是正负（0.25~1）% . 常作为频率粗测手段
1.智能检测装置：主要形式：智能传感器、智能仪器、虚拟仪器和智能检测系统； 2.非电量检测：温度检测（热电式传感器，光纤温度传感器，红外测温仪，微波测温仪）压力检测（应变式压力计，压电式压力计，电容式压力计，霍尔式压力计）流量检测（电磁流量计，超声波流量传感器，光纤漩涡流量传感器）物位检测（电容式液位传感器，超声波物位传感器，微波界位计）成分检测（红外线气体分析仪，半导体式气敏传感器） 3.流量检测：流量的定义为单位时间内流过管道某一截面的体积或质量，因此，流量分为体积流量和质量流量；分为：电磁流量计，超声波流量传感器，光纤漩涡流量传感器；流量检测包括：○1.电磁流量计：电磁流量计是以电磁感应原理为基础的。它能检测具有一定电导率的酸碱盐溶液，腐蚀性液体以及含有固体颗粒（泥浆，矿浆）的液体流量。○2.超声波流量传感器:超声波流量传感器是利用超声波在流体中传输时，在静止流体和流动流体中的传播速度不同的特点，从而求得流体的流速和流量。○3.光纤漩涡流量传感器:光纤漩涡流量传感器是将一根多模光纤垂直的装入管道，当液体或气体流与其垂直的光纤时，光纤受到流体涡流的作用而振动，振动的频率域流速有关，测出该频率就可确定液体的流速。 4.智能仪器：就是一种以微处理器为核心单元，兼有检测、判断和信息处理功能的智能化测量仪器；按实现方式划分，智能仪器有非集成智能仪器和集成智能仪器两种形式；构成：（1）.硬件：传感器、主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、标准通信接口；（2）.软件：监控程序、接口管理程序、数据处理程序；功能：具有逻辑判断、决策和统计处理功能；具有自诊断、自校正功能；具有自适应、自调整功能；具有组态功能；具有记忆、存储功能；具有数据通信功能；特点：高精度、多功能、高可靠性和高稳定性、高分辨率、高信噪比、友好的人机对话能力、良好的网络通信能力、自适应性强、高性价比；发展趋势:多功能化、智能化、微型化、网络化； 5. 非集成智能仪器：也称为微机嵌入式智能仪器，即将传统的传感器、单片机或微型计算机、模拟量输入输出通道、标准数据通信接口、人机界面和外设接口等分离部件封装在一起，组合为一个整体而构成；特点：一般为专用或多功能产品，具有小型化、便携式、低功耗、易于密封、适应恶劣环境、低成本； 6.虚拟仪器：以通用的计算机硬件和操作系统为依托，增加必要的硬件设备，通过计算机软件使其具备各种仪器的功能；由信号采集与控制单元、数据分析与处理单元、数据表达与输出单元等三大部分组成。特点：增强了传统仪器的功能、软件就是仪器、自由定义仪器，仪器开放灵活、开发费用更低，技术更新更快； 7.虚拟仪器总线：VXI总线将传统的消息基仪器和寄存器基仪器统一在同一环境下，不仅为各个仪器模块提供了定时和同步的能力，而且还提供了开放的，标准化的高速处理器总线。使用户开发虚拟仪器更为灵活，效率更高，保证了系统的稳定性和高性能。 8.现场总线：一种安装在制造和过程区域的现场设备/仪器与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、双向传输和多种分支结构的通信网络；是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成。含义表现在六个方面：（1）现场通信网络与信息传输的数字化（2）现场设备的智能化与互连（3）互操作性（4）分散功能块（5）通信线供电（6）开放式互连环境；现场控制总线的特点和优势：特点：（1）1对N结构减少传输电缆、节约硬件设备（2）可靠性高（3）可控性好（4）互换性好（5）互操作性好（6）分散控制（7）统一组态；优势：（1）增强了现场级信息集成能力（2）开放式、互操作性、互换性、可集成性（3）系统可靠性高、可维护性好（4）降低了系统及工程成本；现场总线通信协议一般由底层到上层可分为现场设备层、过程监控层和企业管理层三个层次。现场总线的网络拓扑结构主要有三种：（1）星状结构（2）树状结构（3）环状结构；现场总线的数据通信模式有三种:对等式、主从式、客户/服务器式。典型的现场总线:（1）CAN（控制局域网）（2）Lon Works（局域操作网）（3）Profibus（过程现场总线）（4）HART（5）FF（6）Ethernet（工业以太网）
第二章习题 一、选择题 2.非线性度是表示定度曲线（ ）的程度。 A.接近真值 B.偏离其拟合直线 C.正反行程的不重合 3.测试装置的频响函数H （j ω）是装置动态特性在（ ）中的描述。 A ．幅值域 B.时域 C.频率域 D.复数域 5.下列微分方程中（ ）是线性系统的数学模型。 A.225d y dy dx t y x dt dt dt ++=+ B. 22d y dx y dt dt += C.22105d y dy y x dt dt -=+ 6.线性系统的叠加原理表明（ ）。 A.加于线性系统的各个输入量所产生的响应过程互不影响 B.系统的输出响应频率等于输入激励的频率 C.一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应乘以该倍 数 7.测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（ ）。 A.精度 B.灵敏度 C.精密度 D.分辨率 8.一般来说，测试系统的灵敏度越高，其测量范围（ ）。 A.越宽 B. 越窄 C.不变 10.线性装置的灵敏度是（ ）。 A.随机变量 B.常数 C.时间的线性函数 12.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系就是系统的（ ）。 A.幅频特性 B.相频特性 C.传递函数 D.频率响应函数 13.时间常数为τ的一阶装置，输入频率为 1ωτ= 的正弦信号，则其输出与输入间的相位差是（ ）。 A.-45° B-90° C-180° 14.测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系是（ ）。 A.卷积 B.傅氏变换对 C.拉氏变换对 D.微分 16.对某二阶系统输入周期信号 000()sin()x t A t ω?=+，则其输出信号将保持
成绩： 现代信号处理 及其应用 题目:现代信号处理在通信对抗中的应用学号:111143321 姓名:王琦 2015年6月
现代信号处理在通信对抗中的应用 摘要：信息技术在现代军事领域占有越来越重要的地位,成为决定战争胜负的一个关键因素。信息战已经成为现代战争的主要作战形式之一。应用于军事通信对抗的现代信号处理理论发展非常迅速,这得益于两个方面的动力:其一,军事通信的技术和手段不断更新。其二,现代信号处理的三大热点—谱估计、高阶统计量方法、时频分析的理论和技术日臻完善,并逐渐应用于通信对抗领域。通信对抗是电子战的重要组成部分。 关键词：通信对抗；信号检测；现代信号处理技术 一、引言 信号处理是信息科学的重要组成部分。在现代科技领域,电子信息系统的应用范围十分广泛,主要有通信、导航、雷达、声纳、自动控制、地震勘探、医学仪器、射电天文等。这些领域的研究进展很大程度上依赖于信号处理理论和技术的进步。通信对抗是电子战的重要组成部分,也是电子战领域中技术含量最高的部分。[1]通信对抗不仅采用了最先进的电子和通信技术,而且有力地推动了信号处理理论的发展,促进了通信技术的发展。通信对抗在现代战争中具有广泛的应用价值。本文探讨的内容主要涉及现代信号处理理论在通信对抗技术中相关的应用。 二、现代信号处理技术基本原理 信号是信息的载体,是随时间和空间变化的物理量。要想得到有用信息就必须对信号进行分析处理。它分为确定信号和随机信号。其中，确定信号：序列在每个时刻的取值服从某种固定函数的关系的信号；随机信号：序列的取值服从某种概率规律的信号。而确定信号又分为周期信号与非周期信号；随机信号分为平稳随机信号和非平稳随机信号。 现代信号处理技术，则是要把记录在某种媒体上的信号进行处理，以便抽取出有用信息的过程，是对信号进行提取、变换、分析、综合等处理过程的统称。 [2]利用观测数据作出关于信号与（或）系统的某种统计决策。统计决策理论主要解决两大类问题：假设检验与估计。信号检测、雷达动目标检测等是假设检验的典型问题。估计理论设计的范围更广泛，它又被分为非参数化和参数化两类方法。 三、现代信号处理技术在通信对抗中应用 在军事通信对抗中,军用无线电台是电子战部队实施电子侦测、截获和干扰的主要目标。电台在工作中常常受到敌方有针对性地发射的电磁波攻击。扩频通信是目前军用电台的常见通信方式。扩频通信具有良好的低功率谱密度发射所带
《检测与信号处理技术》模拟题（补） 一．名词解释 1、容许误差：测量仪器在使用条件下可能产生的最大误差范围，它是衡量仪器的重要指标，测量仪器的准确度、稳定度等指标皆可用容许误差来表征。 2、附加误差：当使用条件偏离规定的标准条件时，除基本误差外还会产生的误差， 3、动态误差：在被测量随时间变化很快的过程中测量所产生的附加误差。 4、精确度：它是准确度与精密度两者的总和，即测量仪表给出接近于被测量真值的能力，准确度高和精密度高是精确度高的必要条件。 5、迟滞：迟滞特性表明仪表在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间输入——输出曲线不重合的程度。 6、静态误差：测量过程中，被测量随时间变化缓慢或基本不变时的测量误差。 7、灵敏度：它表征仪表在稳态下输出增量对输入增量的比值。它是静态特性曲线上相应点的斜率。 8、精密度：对某一稳定的被测量在相同的规定的工作条件下，由同一测量者，用同一仪表在相当短的时间内连续重复测量多次，其测量结果的不一致程度，不一致程度愈小，说明测量仪表越精密，精密度反映测量结果中随机误差的影响程度。 9、灵敏限：当仪表的输入量相当缓慢地从零开始逐渐增加，仪表的示值发生可察觉的极微小变化，此时对应的输入量的最小变化值称为灵敏限，它的单位与被测量单位相同。 10、重复性：表示仪表在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所有特性曲线不一致的程度。特性曲线一致，重复性好，误差也小。 11、线性度：仪表的静态输入——输出校准（标定）曲线与其理论拟合直线之间的偏差。 二．简答题 1、误差按其出现规律可分为几种，它们与准确度和精密度有什么关系？ 答：误差按出现规律可分为三种，即系统误差、随机误差和粗大误差。 （1）系统误差是指误差变化规律服从某一确定规律的误差。系统误差反映测量结果的准确度。系统误差越大，准确度越低，系统误差越小，准确度越高， （2）随机误差是指服从大数统计规律的误差。随机误差表现了测量结果的分散性，通常用精密度表征随机误差的大小。随机误差越大，精密度越低，随机误差越小，精密度越高，即表明测量的重复性越好。
检测技术中的信号处理技术 【摘要】无损检测技术，简称NDT，作为一门新兴的综合性应用学科，它是提高产品质量，促进技术进步的重要手段，可提高社会生产力，促进经济和技术的不断发展。它作为机械工程发展的灵魂，反映着一个国家工业化的水平，其新技术的广泛应用更是促进工业进步的积极因素。本文简单介绍磁性无损检测技术，并对其对信号的处理技术进行具体分析。。 【关键词】磁性无损检测技术；信号测量；信号处理 0 引言 随着电子技术，特别是计算机技术的不断发展，很大程度上提高了我国检测设备的相关性能，并使之朝着计算机化、定量化和智能化的方向前进。而信息处理技术对检测设备的总体性能起了决定作用，也是磁性无损技术检测设备的技术指标依据。它通过对探头输出的检测信号进行相应的处理，提高其信号的信噪比和抗干扰能力，进一步对信号进行识别、分析、显示、存储和记录，以满足各种检测性能的要求。 1 磁性无损检测技术 检测技术中一个重要组成部分——无损检测，它作为一种非破坏性的检测技术，是在对原材料和成品不损伤的前提下，对其内部和表面有无缺陷情况进行研究。由于材料内部及表面若存在问题，检测系统中的相关指标就会发生相应的变化。无损检测就是利用这一变化来研究、评价结构异常和缺陷的存在，及其可能带来的危害程度。与破损检测相比，它不需要改变物件的状态和使用性能，而是直接对使用中的材料的内部结构与缺陷情况进行测试，从而推断出材料的剩余使用寿命与相应的承载能力等。通常情况下，其检测主要有目视法、超声波法、涡流法、磁性检测法等几种检测方法。对于磁性无损检测，它探头装置结构简单，成本低，灵敏度高，且便于对信号的处理，实现非接触检测与在线实时检测。因此，在实际生活中，它的应用是最广泛的，被公认为目前既经济又可靠、实用的检测方法。 2 磁性无损检测技术的信号处理技术 磁性无损检测就是以磁场为媒介将被测物的状态或量转化为可测量的磁场信号，然后再由磁电转化器件或传感器进一步转变成相应的电信号，最后对所得信息进行分析和处理。因此，磁场信号的形成和测量是该检测技术的基础部分，而对信息的处理则是其核心部分。 2.1 磁场信号的形成 该检测技术主要是采用有源磁场检测法（AFT ），将被测对象进行磁源
测试技术与信号处理课后答案
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，机械工业出版社，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|c n |–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)2 T A t x t T A t ? --≤
2 1,3,, (1cos) 00,2,4,6, n A n A c n n n n ? =±±± ? ==-=? ?=±±± ? L L ππ π 1,3,5, 2 arctan1,3,5, 2 00,2,4,6, nI n nR π n cπ φn c n ? -=+++ ? ? ? ===--- ? ? =±±± ? ?? L L L 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 xωt =的绝对均值xμ和均方根值rms x。 解答：0000 22 00 000 2242 11 ()d sin d sin d cos T T T T x x x x x μx t t xωt tωt tωt T T T TωTωπ ====-== ??? rms x==== 1-3 求指数函数()(0,0) at x t Ae a t - =>≥的频谱。 解答： (2) 22 022 (2) ()() (2)2(2) a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+ ∞∞ ---∞ -∞ -===== -+++ ??π ππ π πππ () X f= π /2 0ω 00 幅频 图 相频 图 周期方波复指数函 数形式频谱图 πω ω0 ω0
1.单项选择题 1 . 用脉冲响应不变法进行IIR数字滤波器的设计，它的主要缺点是频谱的( )所产生的现象。B A. 干扰 B. 交叠 C. 冲击 D. 阶跃 2 . 用窗函数法设计FIR数字滤波器时，过渡带的宽度不但与窗的类型有关，还与窗的( )有关。得分: 5 A A. 采样点数 B. 采样频率 C. 采样范围 D. 采样周期 3 . 当采样频率不满足奈奎斯特采样定理时,就会发生频谱的( )。得分: 5 D A. 采样 B. 非采样 C. 不混叠 D. 混叠 4 . δ(n)的z变换是（）。A A. 1 B. δ(w) C. 2πδ(w) D. 2π 5 . 无限长单位冲激响应（IIR）滤波器的结构是（）型的。C A. 非递归 B. 反馈 C. 递归 D. 不确定 6 . 若数字滤波器的单位脉冲响应h（n）是对称的，长度为N，则它的对称中心是（）。 B A. N/2 B. （N-1）/2 C. （N/2）-1 D. 不确定 7 . y(n)+0.3y(n-1) = x(n)与y(n) = -0.2x(n) + x(n-1)是( )。C A. 均为IIR B. 均为FIR C. 前者IIR，后者FIR D. 前者FIR, 后者IIR
8 . 对于序列的傅立叶变换而言,其信号的特点是（）D A. 时域连续非周期，频域连续非周期 B. 时域离散周期，频域连续非周期 C. 时域离散非周期，频域连续非周期 D. 时域离散非周期，频域连续周期 9 . 实序列的傅里叶变换必是( )。A A. 共轭对称函数 B. 共轭反对称函数 C. 奇函数 D. 偶函数 10 . 若序列的长度为M，要能够由频域抽样信号X(k)恢复原序列，而不发生时域混叠现象，则频域抽样点数N需满足的条件是( )。A A. N≥M B. N≤M C. N≤2M D. N≥2M 2.判断题 1. y(n)=x2(n)+3所代表的系统是时不变系统。√ 2. 用窗函数法设计FIR数字滤波器时，改变窗函数的类型可以改变过渡带的宽度。√ 3. 有限长序列的N点DFT相当于该序列的z变换在单位圆上的N点等间隔取样。× 4. 一个线性时不变离散系统是因果系统的充分必要条件是：系统函数H(z)的极点在单位圆内。× 5. 对正弦信号进行采样得到的正弦序列必定是周期序列。√ 6. 在离散傅里叶变换中引起混迭效应的原因是因为为采样时没有满足采样定理。√ 7. 在A/D变化之前让信号通过一个低通滤波器，是为了限制信号的最高频率，使其满足当采样频率一定时，采样频率应大于等于信号最高频率2倍的条件。此滤波器亦称为“平滑”滤波器。× 8. 在D/A变换之后都要让信号通过一个低通滤波器，是为了滤除高频延拓谱，以便把抽样保持的阶梯形输出波平滑化，故友称之为“抗折叠”滤波器。× 9. 如果采样频率过低，再DFT计算中再频域出现混迭线性，形成频谱失真；需提高采样频率来克服或减弱这种失真。√
1、间接测量:测量几个被测量有关的物理量，通过函数关系式计算出被测量的数值。 2、系统误差:指误差变化规律服从某一确定规律的误差。 3、灵敏度:迟滞特性表明仪表在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间输入——输出曲线不重合的程度。 4、迟滞:迟滞特性表明仪表在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间输入——输出曲线不重合的程度。 5、绝对压力:指直接作用于容器或物体表面的压力，即物体承受的实际压力，其零点为绝对真空，符号为PABS（ABS为下标）。 二、简答题: 1、检测与测量的区别 解答：检测主要包括检验和测量两方面的含义。检验是分辨出被测参数量值所归属的某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或现象是否存在。测量是把被测未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数，并用数字表示这个倍数的过程。 2、产生系统误差的常见原因有哪些? 产生系统误差的常见原因有：仪器误差、环境误差（影响误差）、理论误差与方法误差和人员误差。 3、标准电极定律的实用价值是什么? 如果两种导体A、B分别与第三种导体C组成热电偶产生的热电动势已知，则由这两个导体A、B组成热电偶产生的热电动势可由下式计算：
这里采用的电极称为标准热电极，在实际应用中，一般标准热电极材料为纯铂。这是因为铂易得纯态，物理化学性质稳定，熔点较高。由于采用了标准电极，大大方便了热电偶的选配工作，只要知道了一些材料与标准热电极相配的热电动势，就可以用上述定律求出任何两种材料配成热电偶的热电动势。 1、按公式求圆柱体体积,若已知r约为4cm,h约为10cm,要使体积的相对误差等于2%,试问r 和h的测量的误差应为多少? 2、用镍铬一镍硅热电偶测量炉温,如果热电偶在工作时的冷端温度为30oC,测得的热电势指示值为33.6mV,求被测炉温的实际值? 四、查资料,简述一种温度测量应用的例子。(应用背景,工作原理,参考文献,字数在1000字以上) 一、热敏电阻 在测控系统和电子设备中,常常需要用到各种温度参数。测量温度的方法很多,可以采用专用的测温芯片或者利用热电偶和热敏电阻实现。但是要实时测量设备的环境工作温度,采用热敏电阻具有简单实用,最小限度的更改设备电路的优势。 热敏电阻的主要优点是电阻温度系数大,灵敏度高,响应速度快,能进行精密温度测量。NTC热敏电阻是一种氧化物的烧结体,具有负温度系数,与金属热电阻相比,电阻温度系数大,灵敏度约为金属热电阻的10倍,结构简单,电阻率小,适于动态测量。热敏电阻与电阻串并联组成的电路具有温度灵敏度高、电路简单、价格便宜等优点,在测试和自动控制领域得到广泛应用。
智能检测与信号处理技术的发展与应用 摘要:实现检测系统的智能化,是获得高稳定性、高可靠性、高精度以及提高分辨率和适应性的必然趋势。本文介绍了智能检测系统的形成、特点和一般结构,阐述了智能传感器技术的发展趋势。同时,讨论了信号处理的目的和方法。最后,以加速度传感器在车辆载荷检测中的应用为例,介绍了智能检测与信号处理在工程中的具体应用。 关键词:智能检测;信号处理;加速度传感器 The Development and Application of Intelligent Measuring and Signal Processing Technology Abstract: the realization of Intellectualized detection is not only the way to gain higher stability reliability, and precision, but all so the trend to improve resolution and adaptability .In this paper ,the shaping, the Characteristics and general structure of Intelligent detection system are introduced.The development of intelligent sensor are expounded. At the same time, the aim and method of Information processing are discussion. At last, application of acceleration sensor in vehicles load measurement based on capacitances is took as the example to describe the application of intelligent detection system in the engineering. Key words: Intelligent detection; signal diagnose; acceleration sensor 0 引言 随着计算机和信息技术的发展,传感器技术的进步,检测技术水平得到了不断提高。传感器技术作为一种与现代科学密切相关的新兴学科正得到迅速的发展,并且在许多领域被越来越广泛的利用。它融合了人工智能原理及技术, 人工神经网络技术、专家系统、模糊控制理论等等,使检测系统不但能自校正、自补偿,自诊断,还具有了特征提取、自动识别、冲突消解和决断等能力 [1]。智能检测和信息处理技
检测技术与信号处理模拟题 一、单项选择题 1、引用误差是（）与引用值之比。 A、随机误差 B、粗大误差 C、系统误差 D、绝对误差 2、模拟显示仪器一个共同的缺点是（）。 A、读数的多值性 B、测量不精确 C、不能数字显示 D、读数直观 3、阶跃响应到达稳态值50%所需的时间为（）。 A、延迟时间 B、上升时间 C、峰值时间 D、调节时间 4、时域中计算的信号总能量等于在频域中计算的信号（）。 A、自功率谱积分 B、平均功率 C、互功率谱积分 D、总能量 5、对灵敏度几乎无影响的因素是（）。 A、被测材料的电导率和导磁率 B、表面微裂缝 C、被测件是小圆柱时其直径与线圈直径之比 D、表面粗糙度 6、同一量多次测量时，误差的正负号和绝对值以不可预知的方式变换称为（）。 A、系统误差 B、随机误差 C、相对误差 D、绝对误差 7、周期信号的强度可用峰值、（）、有效值、和平均功率来描述。 A、真值 B、均值 C、绝对均值 D、均方根值 8、阿贝原则是指在测量长度时，若被测物体的尺寸线和测量器具的标准尺寸线（），就能最大限度地减小测量误差。 A、垂直 B、平行 C、共线 D、相逆 9、信号的时域描述是就（）而言。 A、频率 B、时间 C、周期 D、振幅 10、下列不属于量值的是（）。 A、m B、10kg C、4V D、1A 二、判断题 【】1、测量方法按照传感器是否与被测物体作机械接触，可以分为接触测量和非接触测量。 【】2、非线性特性是测试装置（系统）的主要性能要求之一。 【】3、测试装置传递函数H（s）与输入量x（t）无关。 【】4、传递函数H(S)与输入x(t)及系统的初始状态有关。 【】5、磁电式速度传感器是利用电磁感应原理。 【】6、簧片属于常用弹性式压力敏感元件。 【】7、红外线的波长大致在0.9-100μm范围内。 【】8、光敏传感器其工作原理是利用半导体材料的光电效应。 【】9、应以最多的测点达到足够真实地反映结构受力状态的原则来进行应力测量。
xxxx大学硕士生课程论文 现代测控技术 测控系统中的智能信号处理 （2014—2015学年上学期） 姓名：xxx 学号： xx 所在单位： xx 专业：检测技术与自动化装置
摘要 现代测控技术是一门随着计算机技术、检测技术和控制技术的发展而发展起来的综合技术，是在传统的测控技术的基础上，将现代最新科学研究方法与成果应用与测控系统中。伴随着计算机技术的发展，智能信息处理技术在各行各业都得到了飞速的发展，智能信号处理技术涉及到信息科学的多个领域，是现代信号处理、人工神经网络、模糊系统理论、进化计算，包括人工智能等理论和方法的综合应用，近年己经成为信息科学领域的一个研究热点。 人工智能概念被提出后，这门科学迅速成为上世纪发展最快的学科之一，衍生出神经网络、蚁群算法、遗传算法等多种算法，这使得机器具有了人类所特有的一些能力，如学习能力、记忆能力等，这样的信号处理方式使得对信号的处理变得更加准确、高效。而这种将人工智能应用与信号处理的方式，也使得现代测控个系统向着更加智能化的方向发展。 关键字：测控系统、信号处理、人工智能、神经网络、遗传算法 1 概述 现代测控技术是在工业测控发展中由现代测试技术与现代控制技术形成的综合性技术，而现代工业技术水平的不断提高，也不断促进现代测控技术向着更高层面的发展。在一个稳定的闭环自动控制系统中，既包括控制单元，也包括检测单元。在实现对象的控制过程中，必须首先实现对被控对象的认识与了解，因此，需要对被控对象的特征进行测量。反之，对被控对象特征测量的目的是为了加深对其认识并进而实现控制和利用。即使最简单的开环控制系统，也需要检测被控对象的状态信息；检测系统中最基本的传感器，也会由于增加控制处理功能而成为智能传感器，所以检测与控制密不可分。 而对于检测的过程，即通过传感器获得数据后，通过处理单元对相关数据进行处理，继而应用的过程。数据处理的过程是完整的测控系统中必不可少的一部分，这一过程也决定着对于采集到数据的使用情况，它对整套系统的效率以及好坏起着关键性作用。数据的处理有多种不同的方式，它们根据数据以及系统功能的不同有着不同的处理方式，这可能是一种简单的阈值判断，也可能是一系列复