测试技术信号处理技术

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。

第一章习题：一、填空题1、电量分为和，如电流、电压、电场强度和电功率属于；而描述电路和波形的参数，如电阻、电容、电感、频率、相位则属于。

2、传感器输出的经过加工处理后，才能进—步输送到记录装置和分析仪器中。

3、现代科学认为，、、是物质世界的三大支柱。

4、与三大支柱相对应，现代科技形成了三大基本技术，即、、。

5、传感技术是人的的扩展和延伸；通信技术是人的的扩展和延伸；计算机技术是人的的延伸。

6、、、技术构成了信息技术的核心。

二、简答题1、举例说明信号测试系统的组成结构和系统框图。

2、举例说明传感技术与信息技术的关系。

3、分析计算机技术的发展对传感测控技术发展的作用。

4、分析说明信号检测与信号处理的相互关系。

三、参考答案（－）填空题1、电能量、电参量、电能量、电参量2、电信号、信号调理电路3、物质、能量、信息4、新材料技术、新能源技术和信息技术5、感官（视觉、触觉）功能、信息传输系统(神经系统)、信息处理器官(大脑)功能6、传感、通信和计算机第二章习题：一、填空题1、确定性信号可分为和两类。

2、信号的有效值又称为，它反映信号的。

3、概率密度函数是在域，相关函数是在域，功率谱密度是在域上描述随机信号。

4、周期信号在时域上可用、和参数来描述。

5、自相关函数和互相关函数图形的主要区别是。

6、因为正弦信号的自相关函数是同频率的，因此在随机噪声中含有时，则其自相关函数中也必然含有，这是利用自相关函数检测随机噪声中含有的根据。

7、周期信号的频谱具有以下三个特点：_________、________、_________。

8、描述周期信号的数学工具是__________；描述非周期信号的数学工具是________。

9、同频的正弦信号和余弦信号,其相互相关函数是的。

10、信号经典分析方法是和。

11、均值E[x(t)]表示集合平均值或数学期望，反映了信号变化的，均方值反映信号的。

12、奇函数的傅立叶级数是，偶函数的傅立叶级数是。

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)2T A t x t T A t ⎧--≤<⎪⎪=⎨⎪≤<⎪⎩积分区间取（-T/2，T/2）000000002202002111()d =d +d =(cos -1) (=0, 1, 2, 3, )L 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 t n n n Ax t c ejn e n∞∞=-∞=-∞==--∑∑ωωππ，=0, 1, 2, 3, n ±±±L 。

(1cos ) (=0, 1, 2, 3, )0nI nR A c n n n c ⎧=--⎪±±±⎨⎪=⎩L ππ图1-4 周期方波21,3,,(1cos)00,2,4,6,nAnAc n nnn⎧=±±±⎪==-=⎨⎪=±±±⎩LLπππ1,3,5,2arctan1,3,5,200,2,4,6,nInnRπncπφncn⎧-=+++⎪⎪⎪===---⎨⎪=±±±⎪⎪⎩LLL没有偶次谐波。

其频谱图如下图所示。

1-2 求正弦信号0()sinx t xωt=的绝对均值xμ和均方根值rms x。

解答：00002200000224211()d sin d sin d cosT TT Txx x x x μx t t xωt tωt tωtT T T TωTωπ====-==⎰⎰⎰rmsx====1-3 求指数函数()(0,0)atx t Ae a t-=>≥的频谱。

1、测试技术绪论测试技术与信号处理工业生产倍增器科学研究先行官军事战斗力社会物化法官涵盖吃穿用、农轻重、海陆空现代科学技术的三大支柱↓信息的传输（通讯技术）↓信息的处理（计算技术）⏹测量⏹检测⏹计量⏹测试基本概念⏹静态测试⏹动态测试⏹单位制测试系统与控制系统⏹信号是信息的载体，是信息的物理表现形式。

⏹信息是信号的具体内容。

我们需要的信息——有用信息不感兴趣的信息——无用信息两者可以相互转换–从信号描述上分–从信号的独立变量分是否连续分–从信号的幅值和能量上分⏹组成敏感元件、转换元件⏹分类⏹按被测参数（输入量）分⏹按工作原理（基本效应）分⏹按传感器的构成分⏹按传感器与被测对象之间的能量关系分⏹按传感器具有的功能分：•传统（经典）传感器•智能传感器（Intelligent [Smart] Sensor）按传感器具有的功能分：•传统（经典）传感器•智能传感器（Intelligent [Smart] Sensor）将传统传感器与微处理器相结合，具有感知、信息处理学习、推理、通信及管理等功能的装置。

智能传感器=传统传感器+预处理+存储+通信实现途径（分类）1.非集成化实现2.集成化实现3.混合实现微机电系统 MEMS 智能传感器=传统传感器+预处理+存储+通信多传感器系统是信息融合的硬件基础；多源信息是信息融合的加工对象；协调优化和综合处理是信息融合的核心。

融合技术分类⏹按融合的目的分消除不确定性、物体的识别与分类⏹按信息处理的不同层次分像素级、特征级、决策级⏹按融合的数据性质分⏹时间融合、空间融合⏹按各传感器连接的方式分：串联型、并联型、串并联型数据融合模型⏹输给H 2的功率： ⏹希望P 取最大值，即： ⏹则： 信号调理⏹传感器输出的电信号通常不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去。

⏹阻抗匹配⏹前级仪器装置能最大限度地把能量传输给后级装置。

02=dR dP 21R R =2221222)(E R R R R U P AB +==阻抗匹配⏹阻抗匹配原则：当前级装置的输出阻抗（内阻）与后级装置的输入阻抗相等时，前级装置输给后级的功率最大。

《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。

现代测试技术及信号处理发展现状及趋势曹修全摘要：随着IT产业和通讯技术、电子技术、计算机技术的高速发展，生产设备和产品的电子化、数字化、自动化、智能化的程度越来越高，对与之配套的测试技术与信号处理技术提出了更好的要求。

因此，笔者查阅了有关现代测试技术和信号处理技术的国内外文献，就现代测试技术和信号处理技术的发展现状进行概略介绍，并分析其存在的问题，进而提出了该类技术的发展趋势。

关键词：测试技术，信号处理，现状，趋势引言进入21世纪以来，测控技术和自动测试系统已经广泛的渗入到了生产、科研、试验活动等领域。

自动测控技术已经在通信、汽车、机电、冶金、石化、建筑、纺织、电力、高等教育等众多领域[1-10]得到了广泛的应用，并与相关技术紧密集合，促进了生产力的发展。

随着IT产业和通讯技术、电子技术、计算机技术的高速发展，生产设备和产品的电子化、数字化、自动化、智能化的程度越来越高，对与之配套的测试技术与信号处理技术提出了更好的要求。

综合了通信技术、测量技术、电子技术、自动化技术和计算机技术于一体的广域的自动测试系统的研发，已经成了国内外知名厂家的重大课题。

现代测试技术和信号处理技术作为自动测试系统的发展基础，为了更好的发展自动测试系统，解决诸多企业当前面临的自动测试问题，有必要对现代测试技术和信号处理技术进行一个全面的了解，通过分析其发展现状，找出制约其发展的关键因素，从而为该技术的发展提出解决方案。

因此，笔者基于抛砖引玉的想法，在查阅了现代测试技术和信号处理技术相关文献[11-18]的基础上，对该技术的国内外现状进行了总结，并基于此指出了该技术在过去的发展过程中存在的问题与不足，进而提出了该技术的发展趋势。

国内外发展现状测试技术是综合了测量与试验的一门综合性技术，具体来讲它是通过技术手段获取研究对象的状态信息，以一定的精度描述和分析其运动状态，是科学研究的基本方法。

现代测试技术是结合了计算机技术、通信技术、测量技术、自动化技术、电子技术等多领域多学科现代科学理论的综合性测试技术，是对被测对象的参量进行测量，将测量信息进行采集、变换、村粗、传输、显示和控制的技术，是传统测试技术与现代科技手段想结合后的一个提升，是一门随着科学技术的进步不断发展的综合性技术。

智能制造中的测试装备与测试技术研究智能制造是目前制造业发展的趋势和方向。

它涵盖了生产、质量、成本等各个方面。

其中的测试是非常重要的一个环节。

测试能够有效保证产品质量，提高生产效率和降低成本。

测试装备和测试技术在智能制造中的应用也越来越广泛，本文将对其进行一些研究和探讨。

一、智能制造中的测试装备智能制造中的测试装备种类繁多，包括测试仪器、检测设备、计量器具、高频仪器等。

这些装备的作用是对产品进行检测和测试，以保证产品的质量和性能。

以下是几种常见的测试装备。

1.自动测试仪器自动测试仪器是一种智能测试设备。

它能够实现自动化测试并输出测试结果。

自动测试仪器的应用已经非常广泛，例如电压表、电流表、万用表等。

自动测试仪器的优点是测试速度快、精度高、可靠性好、适用范围广。

2.光电检测设备光电检测设备在光电领域中的应用非常广泛。

它能够对光电电子元器件进行测试和检测。

该设备的特点是检测速度快、精度高、可靠性好、适用范围广。

光电检测设备的应用领域包括：光电元器件生产测试、半导体生产测试、光学仪器生产测试等。

3.计量器具计量器具是量程精度测试的设备。

它由计量器、读数器、输出设备等组成。

计量器具的应用非常广泛，例如衡器、压力表、温度计等。

计量器具的优点是精度高、可靠性好、适用范围广。

二、智能制造中的测试技术智能制造中的测试技术也非常多样化，包括传感器技术、信号处理技术、图像处理技术等。

这些技术能够提高测试效率和准确性。

1.传感器技术传感器技术是测试技术中的一种。

它能够将物理量转换成电气信号。

传感器技术的应用非常广泛，例如光电传感器、温度传感器、压力传感器等。

传感器技术的优点是精度高、响应速度快、反应灵敏。

2.信号处理技术信号处理技术是数字信号处理的一种。

它能够提高信号的质量和准确性，同时减少噪声干扰。

信号处理技术的应用广泛，包括信号滤波、信号采样、信号识别、音频处理等。

信号处理技术的优点是对信息的提取和处理能力强，在处理信号时，可以保持信号质量不改变。

第五章信号处理初步一、知识要点及要求(1)了解信号处理的目的和分类，及数字信号处理的基本步骤；(2)掌握模拟信号数字化出现的问题、原因和措施；(3)掌握信号的相关分析及其应用；(4)掌握信号的功率谱分析及其应用。

二、重点内容及难点(一)信号处理1、信号处理的目的(1)分离信号和噪声，提高信噪比；(2)从信号中提取有用的特征信号；(3)修正测试系统的某些误差，如传感器的线性误差、温度影响等。

2、信号处理的分类模拟信号处理：对模拟信号进行处理，由一系列能实现模拟运算的电路来实现。

数字信号处理：对数字信号进行处理，可以在通用计算机上借助程序来实现，或由专用数字信号处理机（DSP芯片）来实现。

(二)数字信号处理的基本步骤1、(1)电压幅值调整；(2)必要的滤波；(3)隔直；(4)解调。

2、A/D转换的作用：把模拟信号转换为数字信号，以便能用数字方法进行处理。

(1)采样：时间离散；(2)量化：幅值离散；(3)截断。

3、计算机或数字信号处理器的作用对数字化之后的信号进行处理。

(三)模拟信号的数字化1、时域采样和混叠时域采样，就是等时间间隔地取点。

从数学处理上看，就是乘以采样函数，时域相乘相当于频域作卷积，就相当于频谱的周期延拓，即频谱的搬移。

在频域中，如果频谱的搬移距离过小，搬移后的频谱就会有一部分相互交叠，从而使新合成的频谱与原频谱不一致，无法准确地恢复原时域信号，这种现象称为混叠。

2、时域截断和泄漏时域截断，就是取有限长的信号。

从数学处理上看，就是乘以有限宽矩形窗函数。

时域相乘相当于频域作卷积，就相当于频谱的周期延拓，即频谱的搬移。

在频域中，由于矩形窗函数的频谱是一个无限带宽的sinc函数，即使原模拟信号是有限带宽的，截断后也必然成为无限带宽的，这种信号的能量在频率轴分布扩展的现象称为泄漏。

3、频域采样和栅栏效应频域采样，就是在频率轴上等间隔地取点，使频率离散化。

从数学处理上看，就是乘以频率采样函数。

频域相乘相当于时域作卷积，就相当于时域波形的周期延拓，即频域波形的搬移。