l第一章思考题与习题
1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。
解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体
并释放出热量。当电石加入时，内部温度上升，温度
检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控
制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调
节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。
系统框图如下：
被控过程：乙炔发生器
被控参数：乙炔发生器内温度
控制参数：冷水流量
1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?
答：过程控制系统主要分为三类：
1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。
2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。
3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？
答：1. 余差(静态偏差）e：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)
与给定值c 之差。它是一个静态指标，对定值控制系统。希望余差越小越好。
2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第
一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即：
n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ
4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。
5． 过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％ （根据系统要求）范围内所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s 越小，过渡过程进行得越快。
6．峰值时间tp : 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。称为峰值时间tp 。它反映了系统响应的灵敏程度。
静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。
第二章 思考题与习题
2－1 如图所示液位过程的输入量为Q1，流出量为Q2，Q3，液位h 为被控参数，C 为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求：
（1） 列出过程的微分方程组；
（2） 求过程的传递函数W 0（S ）＝H （S ）/Q 1（S ）； （3） 画出过程的方框图。
解：（1）根据动态物料平衡关系，流入量＝流出量：
B B n '
=
B
B B '-=
?dt
dh )Q Q (Q 321=
+-h d ?
过程的微分方程的增量形式：
中间变量：
消除中间变量：
同除(R2+R3) 得到：
令：
上式可写为：
（2）Laplace变换得到：
传递函数:
（3）过程的方框图：
2－2．如图所示：Q1为过程的流入量，Q2为流出流量，h为液位高度，C为容量系数，若以Q1为过程的输入量，h为输出量（被控量），设R1、R2为线性液阻，求过程的传递函数W0(S)＝H(S)/Q1(S)。
解：根据动态物料平衡关系，流入量＝流出量：
过程的微分方程的增量形式：
中间变量：
2
2R
h
Q
?
?=
3
3R
h
Q
?
?=
h
)
R
R
(
dt
h
d
R
CR
Q
R
R
2
3
3
2
1
3
2
?
?
?+
+
=
h
dt
h
d
R
R
R
CR
Q
R
R
R
R
3
2
3
2
1
3
2
3
2?
?
?+
+
=
+
3
2
3
2
R
R
R
R
R
+
=
h
dt
h
d
CR
Q
R
1
?
?
?+
=
)
S(
H
)
S(
CRSH
)
S(
RQ
1
+
=
1
RCS
R
)s(
Q
)s(
H
)s(
W
1
0+
=
=
dt
h
d
C
Q
Q
2
1
?
?
?=
-
2
2R
h
Q
?
?=
h
dt
h
d
CR
Q
R
2
1
2
?
?
?+
=
传递函数：
如果考虑管道长度l，即出现纯时延，由于管道流量恒定，所以
l
Q
=
τ
其传递函数为：
其中：
l
Q
=
τ
2－3．设矩形脉冲响应幅值为2 t/h ，脉冲宽度为△t＝10min，某温度过程的矩形脉冲响应记录数据如下：
t(min) 1 3 4 5 8 10 15 16．5 Y(℃) 0．46 1．7 3．7 9．0 19．0 26．4 36．0 37．5 t(min) 20 25 30 40 50 60 70 80 Y(℃) 33．5 27．2 21．0 10．4 5．1 2．8 1．1 0．5 （1）将该脉冲矩形响应曲线转换成阶跃响应曲线；
（2）用一阶惯性环节求该温度对象的传递函数。
解：将脉冲响应转换成阶跃响应曲线，数据如下：
t(min) 1 3 4 5 8 10 15 16．5 Y(℃) 0．46 1．7 3．7 9．0 19．0 26．4 36．0 37．5 Y1（t）0．46 1．7 3．7 9．0 19．0 26．4 －－t(min) 20 25 30 40 50 60 70 80 Y(℃) 33．5 27．2 21．0 10．4 5．1 2．8 1．1 0．5 Y1（t）59.9 －80.9 91.3 96.4 99.2 100.3 100.8 绘出阶跃响应曲线如下：
)
S(
H
)
S(
SH
CR
)
S(
Q
R
2
1
2
+
=
1
S
CR
R
)s(
Q
)s(
H
)s(
W
2
2
1
0+
=
=
τ
S
2
2
1
e
1
S
CR
R
)s(
Q
)s(
H
)s(
W-
+
=
=
5.
50
2
101
x
)0(y
)
(y
K
=
=
-
∞
=
由图y(t1)＝0.4y(∞) ，y(t2)＝0.8y(∞)处可得：t1=14min t2=30.5
t1/t2≈0.46 故二阶系统数字模型为
2
0)1
TS
(
K
)s(
W
+
=
根据经验公式有：3.
10
16
.2
2
t
t
)s(
T2
1
=
?
+
=
所有：
2
2
0)1
S3.
10
(
5.
50
)1
TS
(
K
)s(
W
+
=
+
=
2－5 某过程在阶跃扰动量Δu＝20％，其液位过程阶跃响应数据见下表：
t/s 0 10 20 40 60 80 10
14
180 260 300 400 500 h/cm 0 0 0．2 0．8 2．0 3．6 5．4 8．8 11．8 14．4 16．6 18．4 19．2 （1）画出液位h的阶跃响应曲线
（2）求液位过程的数学模型
解：方法一：图解法
由图可以看出：过程应该用一阶加延时系统。
1002
.020
x )0(y )(y K 00==-∞=
从图中得到：τ＝40s ， T ＝260－40＝220s
S 40S 00e 1
S 220100
e 1TS K )s (W --+=+=
τ
方法二：计算法：
在图中取y (t 1)＝0.33 y (∞) y (t 2)＝0.39y (∞) y (t 3)＝0.632 y(∞) y (t 4)＝0.7 y (∞) 得t 1＝125s t 2 ＝140s t 3 ＝ 225s t 4 ＝260s
s 150)t t (2T 231=-≈ s 55t t 2321=-≈τ
s 1688.0t t T 142=-≈
s 572
t
t 3412=-≈τ 可见数据很接近，于是：
s 1592T T T 210=+=
s 562
2
10=+=τττ 过程数学模型：
S 56S 00e 1
S 159100
e 1TS K )s (W --+=+=
τ
2－6 某过程在阶跃扰动ΔI ＝1.5mADC 作用下，其输出响应数据见下表： t(min) 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
… ∞ Y(℃)
4．0 4．0 4．2 4．8 5．1 5．4 5．7 5．8 5．85 5．9 6．0
…
6．0
t(min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 … ∞
解：求出y(∞)－y(t)值如下表：
根据表格在半对数纸上描绘出曲线1，曲线1作直线部分的延长线2，2线减去1线得到直线3。
过程放大倍数K0
3.1
5.1
4
6
x
)0(y
)
(y
K
=
-
=
-
∞
=
根据直线2和直线3，与纵坐标、横坐标构成的两个三角形，可以求出时间参数T1、T2：由A1＝7，B1＝0.1 ，t1＝10s
35
.2
)1.0
lg
7
(lg
303
.2
s
10
)
B
lg
A
(lg
303
.2
t
T
1
1
1
1
=
-
=
-
=
由A2＝5，B2＝0.1 t2＝6s
该过程的数学模型为：
第三章思考题与习题
Y(℃) 2．0 2．0 1．8 1．5 1．2 0．5 0．3 0．2 0．15 0．1 0 0
)1
s
53
.1
)(
1
s
35
.2(
3.1
)1
s
T
)(
1
s
T(
K
)s(
W
2
1
0+
+
=
+
+
=
53
.1
)1.0
lg
5
(lg
303
.2
s6
)
B
lg
A
(lg
303
.2
t
T
2
2
2
2
=
-
=
-
=
1-1 答：应具有变换、选择、比较和选择4种功能。 1-2 答：精密度表示指示值的分散程度，用δ表示。δ越小，精密度越高；反之，δ越大，精密度越低。准确度是指仪表指示值偏离真值得程度，用ε表示。ε越小，准确度越高；反之，ε越大，准确度越低。精确度是精密度和准确度的综合反映，用τ表示。再简单场合，精密度、准确度和精确度三者的关系可表示为：τ=δ+ε。 1-5 答：零位测量是一种用被测量与标准量进行比较的测量方法。其中典型的零位测量是用电位差及测量电源电动势。其简化电路如右下图所示。图中，E 为工作电源，E N 为标准电源，R N 为标准电阻，E x 为被测电源。 测量时，先将S 置于N 位置，调节R P1，使电流计P 读书为零，则N N 1R E I =。然后将S 置于x 位置，调节R P2，使电流计P 读书为零，则x x R E I =2。由于两次测量均使电流计P 读书为零，因此有 N N N N 21E R R E R E x R x E I I x x =?=?= 零位测量有以下特点： 1) 被测电源电动势用标准量元件来表示，若采用高精度的标准元件，可有效提高测量精度。 2) 读数时，流经E N 、E x 的电流等于零，不会因为仪表的输入电阻不高而引起误差。 3) 只适用于测量缓慢变化的信号。因为在测量过程中要进行平衡操作。 1-6答：将被测量x 与已知的标准量N 进行比较，获得微差△x ，然后用高灵敏度的直读史仪表测量△x ，从而求得被测量x =△x +N 称为微差式测量。由于△x ＜N ，△x ＜＜x ,故测量微差△x 的精度可能不高，但被测量x 的测量精度仍然很高。 题2-2 解：(1) ΔA ＝77.8－80＝－2.2（mA ） c ＝－ΔA ＝2.2（mA ） %.%.-%A ΔA γA 75210080 22100=?=?=
第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就 是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点：离散的 ，谐波型 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 瞬态非周期 信号和 准周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值x μ、均方值2x ψ，方差2 x σ；。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 奇 对称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ v ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ v ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ x ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ x ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ v ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2 x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数?? ?≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为1 21 )(+= ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω 1/2 ，幅值=y √2/2 ，相位=φ -45 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35 .1+s 和2 2 2 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。123 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅里叶级数展开式 、 和 傅里叶变换 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 延时 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 （二）选择题 1、 4 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 3 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 2 。 （1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3）) ()() ()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 4 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 2 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶
l第一章思考题与习题 1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。 解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体 并释放出热量。当电石加入时，部温度上升，温度 检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控 制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调 节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。 系统框图如下： 被控过程：乙炔发生器 被控参数：乙炔发生器温度 控制参数：冷水流量 1－3 常用过程控制系统可分为哪几类? 答：过程控制系统主要分为三类： 1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。 2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。 3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。 3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？ 答：1. 余差(静态偏差）e：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)
与给定值c 之差。它是一个静态指标，对定值控制系统。希望余差越小越好。 2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第 一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即： n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ 4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。 5． 过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％ （根据系统要求）围所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标， t s 越小，过渡过程进行得越快。 6．峰值时间tp : 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）围所需要的时间。称为峰值时间tp 。它反映了系统响应的灵敏程度。 静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。 第二章 思考题与习题 2－1 如图所示液位过程的输入量为Q1，流出量为Q2，Q3，液位h 为被控参数，C 为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求： （1） 列出过程的微分方程组； （2） 求过程的传递函数W 0（S ）＝H （S ）/Q 1（S ）； （3） 画出过程的方框图。 解：（1）根据动态物料平衡关系，流入量＝流出量： B B n ' = B B B '-= ?dt dh )Q Q (Q 321=+-h d ?
《测试技术》(第二版)课后 习题答案-_ -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
解： （1） 瞬变信号－指数衰减振荡信号，其频谱具有连续性和衰减性。 （2） 准周期信号，因为各简谐成分的频率比为无理数，其频谱仍具有离 散性。 （3） 周期信号，因为各简谐成分的频率比为有理数，其频谱具有离散 性、谐波性和收敛性。 解：x(t)=sin2t f 0π的有效值（均方根值）： 2 /1)4sin 41(21)4sin 41(21)4cos 1(212sin 1)(1000 00 00 00 000 020 2 000=-= - = -== =? ? ? T f f T T t f f T T dt t f T dt t f T dt t x T x T T T T rms ππππππ 解：周期三角波的时域数学描述如下：
（1）傅里叶级数的三角函数展开： ，式中由于x(t)是偶函数，t n 0sin ω是奇函数，则t n t x 0sin )(ω也是奇函数，而奇函数在上下限对称区间上的积分等于0。故 =n b 0。 因此，其三角函数展开式如下： 其频谱如下图所示： ? ????????+≤ ≤-≤≤- +=) (2 02022)(0000 0nT t x T t t T A A t T t T A A t x 2 1)21(2)(12/0002/2/00000= -==??-T T T dt t T T dt t x T a ??-==-2/000 02 /2/00 000cos )21(4cos )(2T T T n dt t n t T T dt t n t x T a ωω?????==== ,6,4,20 ,5,3,14 2sin 422222n n n n n π ππ?-=2 /2 /00 00sin )(2T T n dt t n t x T b ω∑∞ =+=102 2 cos 1 4 21)(n t n n t x ωπ ∑∞ =++=102 2)2sin(1 421n t n n πωπ (n =1, 3, 5, …）
（二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ ） （二）1、√；2、√；3、╳；4、╳；5、√； 1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz 的正弦信号，则必然导致输出波形 失真。（ ） 2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。 （ ） 3、 当输入信号)(t x 一定时，系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ，而与该系统的物理模型无关。（ ） 4、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（ ） 5、 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（ ） 6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（ ） （三）╳ √ √ √ ╳ ╳ （三）判断对错题（用√或×表示） 1、 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。（ ） 2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器（ ） 3、 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（ ） 4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（ ） （三）√ √ ╳ ╳ （二）选择题 1、 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 。 （1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3） ) ()() ()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6、 一阶系统的动态特性参数是 。 （1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数 （4）阻尼比 7、 用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 倍所经过的时间作为时间 常数。 （1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982 （二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1） （二）选择题 1、 电阻应变片的输入为 。 （1）力 （2） 应变 （3）速度 （4）加速度 2、 结构型传感器是依靠 的变化实现信号变换的。 （1）本身物理性质 （2）体积大小 （3）结构参数 （4）电阻值 3、 不能用涡流式传感器进行测量的是 。 （1）位移 （2）材质鉴别 （3）探伤 （4）非金属材料 4、 变极距面积型电容传感器的输出与输入，成 关系。 （1）非线性 （2）线性 （3）反比 （4）平方 5、 半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是 。 （1）长度 （2）截面积 （3）电阻率 （4）高通 6、 压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的 产生变化。
第一章 信号及其描述 一、知识要点及要求 (1)了解信号的分类，掌握信号的时频域描述； (2)掌握周期信号及其频谱特点，了解傅立叶级数的概念和性质； (3)掌握非周期信号及其频谱特点，了解傅立叶变换的概念和性质； (4)掌握随机信号的特点，了解随机信号的时域统计描述（与周期信号的强度描述相对照），概率密度函数描述，相关函数和功率谱。 二、重点内容及难点 (一)信号的分类 (二)信号的时域—频域描述 信号的时域描述和频域描述之间是可以相互转换的，但它们包含相同的信息量（信号是信息的载体，信息包含在信号之中）。 (三)周期信号与离散频谱 周期信号频谱的三个特点： (1)离散性：即周期信号的频谱是离散的。 (2)谐波性：即每条谱线只出现在基频的整数倍上。 (3)收敛性：即工程中常见周期信号，其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小。各频率分量的的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。 (四)非周期信号与连续频谱 非周期信号： (1)准周期信号：但各频率分量与基频的比值不一定都是有理数。如 )2s i n ( )s i n ()(00t t t x ωω+=，频谱是离散的。 (2)瞬变非周期信号：可简称为非周期信号。 频谱密度函数；即)(f X 与n C 很相似，但n C 的量纲与信号幅值的量纲一样，而)(f X 的量纲是单位频宽上的幅值。 (五)随机信号的描述 1、随机信号（又称随机过程），不能用确定的数学关系式来描述，只能用概率统计的方法来描述。 平稳随机过程，其统计特征参数不随时间而变化，是一个常值；否则，非平稳随机过程。 各态历经的随机过程，即在平稳随机过程中，任一单个样本函数的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计特征；否则，非各态历经的随机过程。 各态历经的随机过程必然是平稳随机过程，而平稳随机过程不一定是各态历经的随机过程。 工程上所遇到的很多随机信号都具有各态历经性，即可以用时间平均来代替集合平均。 2、时域统计特征参数 (1)均值?∞→=T T x dt t x T )(1 lim μ，表示信号的常值分量。 (2)均方值（平均功率）?∞→=T T x dt t x T 0 22 )(1 lim ψ，表示信号的强度。
2-1 进行某动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/MPa ，将它与增益为0.005V/nC 的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V 。试计算这个测量系统的总灵敏度。当压力变化为3.5MPa 时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？ 解：若不考虑负载效应，则各装置串联后总的灵敏度等于各装置灵敏度相乘，即 S =90.9(nC/MPa)?0.005(V/nC)?20(mm/V)=9.09mm/MPa 。 偏移量：y =S ?3.5=9.09?3.5=31.815mm 。 2-2 用一个时间常数为0.35s 的一阶装置去测量周期分别为1s 、2s 和5s 的正弦信号，问稳态响应幅值误差将是多少？ 解：设一阶系统1()1H s s τ= +，1 ()1H j ωτω =+ 2 2 11 ()()21()1() A H T ωωπττω== = ++，T 是输入的正弦信号的周期 稳态响应相对幅值误差()1100%A δω=-?，将已知周期代入得 58.6%1s 32.7%2s 8.5%5s T T T δ=?? ≈=??=? 2-3 求周期信号x (t )=0.5cos10t +0.2cos(100t ?45?)通过传递函数为H (s )=1/(0.005s +1)的装置后得到的稳态响应。 解：1()10.005H j ωω= +，21 ()1(0.005) A ωω=+，()arctan(0.005)?ωω=- 该装置是一线性定常系统，设稳态响应为y (t )，根据线性定常系统的频率保持性、比 例性和叠加性得到 y (t )=y 01cos(10t +?1)+y 02cos(100t ?45?+?2) 其 中 01 01 2 1( 1 0) 01(0 . y A x == ?≈ + ?，1(10)arctan(0.00510) 2.86??==-?≈-? 02022 1(100)0.20.179 1(0.005100) y A x == ?≈+?， 2(100)arctan(0.005100)26.57??==-?≈-? 所以稳态响应为()0.499cos(10 2.86)0.179cos(10071.57)y t t t =-?+-?
一、是非题（对的打√，错的打×）（每题2分，共20分） 1.分析周期信号的频谱的工具是傅立叶级数。( T ) 2.所有周期信号都是功率信号。(√) 3.电阻应变式传感器只用于测定结构的应力或应变。（×） 4.瞬态信号的频谱一定是连续的。( T ) 5.凡频谱是离散的信号必然是周期信号。( F ) 6.信号x(t)=sin(2t+1)+cos(t/3)是瞬态信号。（ F ） 7.频响函数反映了系统响应的稳态过程。（√） 8.已知信号x(t)与信号y(t)完全不相关，则该二信号的互相关系数满足ρxy(τ)=1 ( F ) 9.一阶系统的时间常数τ越小越好。( T ) 10.单自由度系统的刚度越大，其固有频率就越低。( F ) 11.具有质量为M，刚度为K的振动体的固有频率为 0=M K。( F ) 12.传感器与被测量的对应程度可用其灵敏度表示（ T ）。 13.对传感器进行动态标定的主要目的是检测传感器的动态性能指标（ T ）。 14.系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。( F ) 15.稳态响应法不能用于一阶系统的动态特性测试。（×） 16.直流信号具有无限的频谱。（×） 17.表示测量装置的静态输入与输出之间关系的实验曲线称为幅频曲线。（ F ） 18.电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为电荷的输出。（ F ） 19.一选频装置，其幅频特性在f1～f2区间急剧衰减(f2>f1)，在0～f1和f2～∞之间近乎平直， 这叫低通滤波器。（ F ） 20.半桥联接中要求两个桥臂阻值变化大小相等，极性相反。（√） 21.电桥电路是一个很好的幅度调制器。( T ) 22.从信号运算的角度看，调幅过程就是将调制信号与载波信号相乘。( T ) 23.相敏检波是一种能鉴别信号的相位和极性却无放大能力的检波电路。( T ) 24.压电式传感器不一定要配接前置放大器。（×） 25.电荷放大器使压电加速度计输出的电荷量得到放大，由此而得电荷放大器的名称。( F ) 26.压电式传感器采用电荷放大器或电压放大器，其测量效果总是相同的。( F )
电气测试技术林德杰 课后答案
1-1 答：应具有变换、选择、比较和选择4种功能。 1-2 答：精密度表示指示值的分散程度，用δ表示。δ越小，精密度越高；反之，δ越大，精密度越低。准确度是指仪表指示值偏离真值得程度，用ε表示。ε越小，准确度越高；反之，ε越大，准确度越低。精确度是精密度和准确度的综合反映，用τ表示。再简单场合，精密度、准确度和精确度三者的关系可表示为：τ=δ+ε。 1-5 答：零位测量是一种用被测量与标准量进行比较的测量方法。其中典型的零位测量是用电位差及测量电源电动势。其简化电路如右下图所示。图中，E 为工作电源，E N 为标准电源，R N 为标准电阻，E x 为被测电源。 测量时，先将S 置于N 位置，调节R P1，使电流计P 读书为零，则N N 1R E I =。然后将S 置于x 位置，调节R P2，使电流计P 读书为零，则x x R E I =2。由于两次测量均使电流计P 读书为零，因此有 N N N N 2 1E R R E R E x R x E I I x x = ?=? = 零位测量有以下特点： 1) 被测电源电动势用标准量元件来表示，若采用高精度的标准元件，可有效提高 测量精度。
2) 读数时，流经E N 、E x 的电流等于零，不会因为仪表的输入电阻不高而引起误 差。 3) 只适用于测量缓慢变化的信号。因为在测量过程中要进行平衡操作。 1-6答：将被测量x 与已知的标准量N 进行比较，获得微差△x ，然后用高灵敏度的直读史仪表测量△x ，从而求得被测量x =△x +N 称为微差式测量。由于△x ＜N ，△x ＜＜x ,故测量微差△x 的精度可能不高，但被测量x 的测量精度仍然很高。 题2-2 解：(1) ΔA ＝77.8－80＝－2.2（mA ） c ＝－ΔA ＝2.2（mA ） %.%.-%A ΔA γA 75210080 22100=?=?= (2)%.%x x m m m 221000=??= γ 故可定为s ＝2.5级。 题2-3解：采用式(2-9)计算。 （1）用表①测量时，最大示值相对误差为： %.%.x x % s m xm 0520 20050±=?±=±=γ （2）用表②测量时，最大示值相对误差为： %.%.x x % s m xm 75320 3052±=?±=±=γ 前者的示值相对误差大于后者，故应选择后者。 题2-4解：五位数字电压表±2个字相当于±0.0002V 。
1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。 (2)220 2 2 (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 -+∞ ∞ ---∞-∞-==== =-+++??πππππππ ()X f = Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 1-5 求被截断的余弦函数0cos ωt (见图1-26)的傅里叶变换。 0cos ()0 ωt t T x t t T ?≥的频谱密度函数为 1122 1()()j t at j t a j X f x t e dt e e dt a j a ∞ ∞ ----∞ -= == =++? ?ωωω ωω 根据频移特性和叠加性得： []001010222200222 000222222220000()()11()()()22()()[()]2[()][()][()][()] a j a j X X X j j a a a a j a a a a ??---+= --+=-??+-++?? --= -+-+++-++ωωωωωωωωωωωωωωωωωω ωωωωωωωω
《工程测试技术基础》复习题答案 一、选择题 1．信息与信号之间的关系是 （ D ）。 A ．信息与信号并列 B ．信息与信号无关 C ．信息包含信号 D ．信息在信号之中 2．描述周期信号的数学工具是（ B ）。 A ．相关函数 B ．傅氏级数 C ． 傅氏变换 D ．拉氏变换 3． 傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的（ C ）。 A ．相位 B ．周期 C ．振幅 D ．频率 4．关于信息和信号，下面的说法正确的是（ C ）。 A ．信息包含信号 B ．信息与信号无关 C ．信号是信息的载体 D ．信息描述了事物某物理量的变化过程 5．多种信号之和的频谱是（ C ）。 A ． 离散的 B ．连续的 C ．随机性的 D ．周期性的 6．下列信号中，（ C ）信号的频谱是连续的。 A ．12()sin()sin(3)x t A t B t ω?ω?=+++ B ． ()5sin 303sin x t t =+ C ．0()sin at x t e t ω-=? 7．不能用确定函数关系描述的信号是（ C ）。 A ．复杂的周期信号 B ．瞬变信号 C ．随机信号 8．复杂的周期信号的频谱是（ A ）。 A ．离散的 B ．连续的 C ．δ函数 D ．sinc 函数 9．数字信号的特性是（ B ）。 A ．时间上离散、幅值上连续 B ．时间、幅值上均离散 C ．时间、幅值上都连续 D ．时间上连续、幅值上量化 10．下列函数表达式中，（ B ）是周期信号。 A ．5cos10()0x t ππ ≥?= ? ≤?当t 0当t 0 B ．()5sin 2010cos10)x t t t t ππ=+ (-∞<<+∞ C ．()20cos20()at x t e t t π-= -∞<<+∞ D ．()1t x t e τ-=- 11．下列信号属周期信号的有（ A ）。 A ．y 1=Sinω0t+ Sinω1t B ．y 2=Con 2t+Sin 23t C ．y 1=Sin 3t+Sin2t 12．描述非周期信号的数学工具是（ C ）。 A ．三角函数 B ．拉氏变换 C ．傅氏变换 D ．傅氏级数 13．下列传感器中（ B ）是基于压阻效应的。
测试技术模拟考试题(1) 一、是非题（对的打√ ，错的打×）（每题2分，共20分） １.所有周期信号都是功率信号。( ) ２.电阻应变式传感器只用于测定结构的应力或应变。（） ３.频响函数反映了系统响应的稳态过程。（） ４.稳态响应法不能用于一阶系统的动态特性测试。（） ５.直流信号具有无限的频谱。（） ６.半桥联接中要求两个桥臂阻值变化大小相等，极性相反。（） ７.压电式传感器不一定要配接前置放大器。（） ８.若传感器的灵敏度为常数，则表明该传感器的输出、输入关系为线性关系。（） ９.在数字信号处理过程中，量化误差大小与A/D 转换器的位数无关。（） 10.变间歇式差动变压器是一种电容式传感器。（） 二、选择题 （每题2分，共20分） 1．提高二阶系统的固有频率，可以扩大系统的工作（）范围。 A.频率 B.阻尼 C.相位 D.幅值 2．设时域信号x(t)的频谱为X(f)，则时域信号（ ）的频谱为X(f ＋fo ）。 A . )(0t t x - B. )(0t t x + C. t f j e t x 02)(π- D. t f j e t x 02)(π 3．如果系统的权函数为h(t)，系统的输入x(t)为单位脉冲函数，此时系统输出y(t)为（） A. h(t)x(t) B. x(t) C. h(t) D.无法确定 4．若一选频滤波器的幅频特性是：在∞~fc 间接近常数，在fc~0之间急剧衰减。该滤波器为( )滤波器。 A. 低通 B. 高通 C. 带通 D. 带阻 5．一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输出电压（） A. 加大一倍 B. 减小一倍 C. 不变 D. 加大两倍 6．输入x(t)和输出y(t)的相干函数的取值在０和１之间，可能是（）。 A. 有外界噪声干扰 B.系统是非线性的 C.输出y(t)是输入x(t)和其它输入的综合输出 D. 以上三种 7．若电阻应变片的输入信号为正弦波，则以该应变片为工作臂的直流测量用桥的输出是（） A. 直流信号 B. 正弦波 C. 调幅波 D. 脉动波 8．记录0~200Hz 的正弦信号，宜采用固有频率为（ )Hz 的振动子较合适。 A.120 B.400 C.1200 D.2500 9．在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.总功率 D.互功率谱积分 １０.周期信号截断后的频谱必是（）的。 A. 连续 B. 离散 C. 连续非周期 D. 离散周期 三、 分析问答题 (共３０分) 1、已知信号0()sin(2/3)x t A f t ππ=-，试绘制信号的实频谱、虚频谱和单边幅频谱、双边幅频谱及双边相频谱（10分） ２、已知电阻应变仪交流电桥的电桥电源0()cos 2y t f t π=和输入信号x(t)的幅值谱如图所 示。电桥输出信号经相敏检波、低通滤波后输出。试分别画出电桥输出信号、相敏检波输出信号和低通滤波器输出信号幅值谱X m (f)、 X e (f)、 X f (f)。（１０分）
电气测试技术第三版_课后习题答案(林德杰) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
l第一章思考题与习题 1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。 解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体 并释放出热量。当电石加入时，内部温度上升，温度 检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控 制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调 节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。 系统框图如下： 被控过程：乙炔发生器 被控参数：乙炔发生器内温度 控制参数：冷水流量 1－3 常用过程控制系统可分为哪几类? 答：过程控制系统主要分为三类： 1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。 2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。 3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。 3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容它们的定义是什么哪些是静态指标哪些是动态质量指标
答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。它是一个静态指标，对定值控制系统。希望余差越小越好。 2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第 一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即： n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ 4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。 5． 过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳 态值的±5%或±3％ （根据系统要求）范围内所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s 越小，过渡过程进行得越快。 6．峰值时间tp : 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。称为峰值时间tp 。它反映了系统响应的灵敏程度。 静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。 第二章 思考题与习题 2－1 如图所示液位过程的输入量为Q1，流出量为Q2，Q3，液位h 为被控参数，C 为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求： （1） 列出过程的微分方程组； （2） 求过程的传递函数W 0（S ）＝H （S ）/Q 1（S ）； （3） 画出过程的方框图。 B B n ' = B B B '-= ?
机械工程测试技术课后 习题答案 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
第三章：常用传感器技术 3-1 传感器主要包括哪几部分？试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如图所示的气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答： （1）金属电阻应变片是基于金属导体的“电阻应变效应”， 即电阻材料在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化的现象，其电阻的相对变化为()12dR R με=+； （2）半导体应变片是基于半导体材料的“压阻效应”，即电阻材料受到载荷作用而产生应力时，其电阻率发生变化的现象，其电阻的相对变化为dR d E R ρλερ == 。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其 应变为1000με，问ΔR =？设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出？ 解：根据应变效应表达式R /R =S g 得 R =S g R =2100010-6120=0.24 1）I 1=1.5/R =1.5/120=0.0125A=12.5mA 2）I 2=1.5/(R +R )=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 图3-105 题3-4图
一、选择题 1、差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的____2__倍. 2、信号有多种类型，从分析域上看，经典的分析方法有__时域法_和__频域法_。 3、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的__压电效应____。 4、传感器的静态特性中，输出量的变化量与引起此变化的输入量的变化量之比称为___灵敏度___。 6、信息与信号二者间关系是___信息在信号之中___。 7、当两信号的互相关函数在t 0有峰值，表明其中一个信号和另一个信号时移t 0时，相关程度___最高__。 8、传感器的灵敏度越高，意味着传感器所能感知的___被测量__越小。 9、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取(有用信号) 10、时域信号的时移，则频谱变化为（ 相移 ） 11、 记录磁带快录慢放，放演信号的频谱带宽(变窄，幅值增高) 12、 用二阶系统作测量装置时，为获得较宽的工作频率范围，则系统的阻尼比应(接近1/√2 ) 13、 对二阶系统输入信号x(t)=A1sinw1t+A2sinw2t,则系统稳态输出方程的通式为(A1＇sin （w1t+φ＇１）+A2＇sin （w2t+φ２＇）) 14、 概率密度函数提供了随机信号（沿幅值域分布）的信息 15、 在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是(电涡流式) 16、 只使在fe 1～fe 2间频率的信号通过，应采用（带通）滤波器 17、 在选用振子时，除了使阻尼比接近０.７外，应使被测正弦信号的最高频率fm(≤（０.５-０.６） )振动子的固有频率fn 18、 为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（电荷）放大器。 19、 当τ→∞时,信号x （t ）的自相关函数Rx （τ）呈周期性变化,说明该信号(含有周期成份)。 20、 正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息(丢失) 21、 不能用确定的数学公式表达的信号是（随机）信号。 22、 非线性度是表示定度曲线（偏离其拟合直线）的程度。 23、 自相关函数一定是（偶）函数。 24、 为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，通常用（相敏检波器）做为解调器。 25、 采样时为了不产生频谱混叠，采样频率必须大于信号最高频率的（2 ）倍 26、 压电式传感器前置放大器的主要作用是（把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出）。 27、在电桥测量电路中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，___全桥___接法可以获得最大的输出。 28、压电传感器所使用的前置放大器在电路中起着很重要的作用，以下说法错误的是___将传感器的低阻抗输入变成高阻抗输出___。 29、幅值调制装置实质是一个乘法器 30、理想滤波器在通带内的幅频特性为常数 31．变极距型电容传感器的输出与输入，成（非线性）关系。 32．如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大，则该窗函数的泄漏误差（越小）。 33．不能用涡流式传感器进行测量的是(非金属材料)。 34．设时域信号x(t)的频谱为X(f)，则时域信号（C ）的频谱为X(f ＋f0）。 A . )(0t t x - B. )(0t t x + C. t f j e t x 02)(π- D. t f j e t x 0 2)(π 35．压电式传感器后面的放大器的主要功能为（阻抗变换和信号放大）。 36．一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输 出电压（加大两倍） 二、判断题
电气测试技术课程设计参考题目 1.设计一个自动量测啤酒等液体灌装流水线上成品瓶数的装置，要求手控启动后从0开始 由LED数码管显示其动态值。（提示：需要考虑发送距离；背景光变化所产生的误计数； 瓶子抖动产生重复计数等因素对装置所造成的影响） 2.设计一个检测汽车司机饮酒程度的仪器。分为十档，用一个数码管显示，要求能抗汽油 味干扰。采用的方法是测量司机呼出气体中的酒精含量，若其含量<100ppm，则为0档。 以后含量每增加300ppm就加一档。（提示：传感器可考虑选用QM系列半导体气敏传感器，可考虑用已知体积的带盖密封瓶中加不同量酒精的方法做定标用的信号源）） 3.设计一个厨房可燃性气体泄漏情况的检测报警装置。当厨房中天然气（CH 4 ）或液化石油 气（C 4H 10 ）浓度大于某个数值（例1000ppm）时，用蜂鸣器报警并发出控制信号，启动 抽油烟机。 4.设计一个花木温室的温度采集系统。每10分钟测温一次，24小时连续采集，数据存入 内存。每隔24小时把数据输出给电平记录仪并画出24小时中的温度变化曲线，接着再进行下一次测温循环。 5.用单片机8031组成8路温度巡回检测系统。最远测点距离为100m，温度测量范围0～ 100℃，温度分辨率为0.5℃，环境共模噪声为5V，要求每秒钟至少测一次。每路可设置温度的上限值和下限值，并在超出其范围时发报警信号。各路最近1分钟内的测量结果及其最高、最低和平均温度存在内存区，以供主机取用。（提示：因温度变化慢，采样保持可考虑不要；因远距离传输，可考虑把电压信号转换为电流信号） 6.设计峰值检测电路：传感器输入信号的测量范围为1μV~10μV，10μV ~100μV，100 μV ~1mV，1mV~10mV；设计程控放大器，利用程控放大器将传感器的输入信号放大为0~1.999V，供A/D转换用；设计自动切换量程电路，完成各种量程的转换。 7.在生物培育室、蔬菜大棚等场合，对温度有一定要求。如果温度太高，则应及时采取降 温措施；如果温度太低，则应及时采取升温措施。为了便于及时了解温度是否正常，可使用温度报警器。要求如下： ⑴ 0℃～30℃，5℃为一档显示； ⑵高于30℃，发出1kHz声响，同时打开电扇继电器；当低于28℃，停止； ⑶低于10℃，发出1kHz间歇声响，同时打开加热器；当高于12℃，停止。 8 .设计一个可以演奏乐曲的红外线遥控电子门铃，设计要求：
第1章测试技术基础知识 1.4常用的测呈结果的表达方式有哪3种？对某量进行了8次测量，测得值分别为：8 2.40、 82.43、82.50、82.48、82.45、82.38、82.42、82.46 0试用3 种表达方式表示其测量结果。 解：常用的测量结果的表达方式有基于极限误差的表达方式、基于/分布的表达方式和基于不确怎度的表达方式等3种 1）基于极限误差的表达方式可以表示为 均值为 因为最大测量值为82.50,最小测量值为82.38,所以本次测量的最大误差为0.06.极限误差戈m取为最大误差的两倍，所以 忑=82.44 ±2x 0.06 = 82.44 ±0.12 2）基于/分布的表达方式可以表示为 一A = X ± S = 0.014 自由度“8-1 = 7,置信概率0 = 0.95,查表得f 分布值0 = 2.365,所以 x （） = 82.44 ± 2.365 x 0.014 = 82.44 ± 0.033 3）基于不确定度的表达方式可以表示为 所以 X O =82.44±O.O14 解題思路：1）给岀公式；2）分别讣算公式里而的各分项的值；3）将值代入公式，算岀结 果。 第2章信号的描述与分析 2.2 一个周期信号的傅立叶级数展开为 含有正弦项的形式。 解^基波分量为 2JT T I 120JT . n ——cos —r + sin —r 10 4 30 4 所以：1)基频 co {} = - (rad / s) 4 2）信号的周期7 = —= 8（5） 5 — A — =X±(7x = X± 求: 曲)=4 + ￡( /I-1 2 K /? rm os —1 + 10 4 120”兀.fin ---- sin ——/) 30 4 （/的单位是秒） 1） ^（）： 2）信号的周期：3）信号的均值; 4）将傅立叶级数表示成只 y(r)h ?]=
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