测试技术基础(李孟源)-第3章
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第2章习题及解答1.判断正误(1)凡频谱是离散的信号必然是周期信号。
( × )准周期信号(2)任何周期信号都由频率不同,但成整倍数比的离散的谐波叠加而成。
( × )(3)周期信号的频谱是离散的,非周期信号的频谱也是离散的。
( × )(4)周期单位脉冲序列的频谱仍为周期单位脉冲序列。
( √ )(5)非周期变化的信号就是随机信号。
( × )准周期信号(6)非周期信号的幅值谱表示的是其幅值谱密度与时间的函数关系。
( × )(7)信号在时域上波形有所变化,必然引起频谱的相应变化。
( × )(8)各态历经随机过程是平稳随机过程。
( √ )(9)平稳随机过程的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计特征。
( √ )(10)非周期信号的频谱都是连续的。
( × ) 准周期信号(11)单位脉冲信号的频谱是无限带宽谱(√)(12)直流信号的频谱是冲击谱(√)2.选择正确答案填空(1)描述周期信号的数学工具是(B )。
A.相关函数B. 傅里叶级数C. 拉普拉斯变换D. 傅里叶变换(2)描述非周期信号的数学工具是( C )。
A.三角函数B. 拉普拉斯变换C. 傅里叶变换D. 傅里叶级数(3)将时域信号进行时移,则频域信号将会( D )A.扩展B. 压缩C. 不变D. 仅有相移(4)瞬变信号的傅里叶变换的模的平方的意义为( C )A.信号的一个频率分量的能量B. 在f处的微笑频宽内,频率分量的能量与频宽之比C. 在f处单位频宽中所具有的功率(5)概率密度函数是在(C)域,相关函数是在(A)域,功率谱密度函数是在(D)域描述随机信号。
A.时间B. 空间C. 幅值D. 频率 (6) 白噪声信号的自相关函数是(C )A.相关函数B. 奇函数C. 偶函数D. 不存在3.已知方波信号傅里叶级数,请描述式中各常数相的物理意义,并绘出频谱图。
见书中例题4.已知锯齿波信号傅里叶级数,请描述式中各常数相的物理意义,并绘出频谱图。
《测试技术》课程教学大纲适用于本科机械设计制造及其自动化专业学分:2.5 总学时:40 理论学时:32 实验/实践学时:8一、课程的性质、任务和要求《测试技术》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业必修课。
本课程共40学时,2.5学分。
《测试技术》课程的主要任务是:通过本课程的学习可以获得各种机械量、热工量的测量原理、测量方法和测试系统的构成,培养学生掌握常见工程量检测的方法和仪器工作原理,具备根据具体测试对象、测试要求、测试环境选择合适测量原理和测量方法的能力,具备设计简单测试系统的能力。
课程以课堂讲述为主,突出基本概念,并配以适量实验环节,增强学生的感性认识。
为后续课程的学习、从事工程技术工作与科学研究打下坚实的理论基础。
学习本课程后,应达到下列基本要求:1. 熟悉信号的分类与描述方法,掌握测量信号分析的主要方法,具备从示波器、频谱分析仪中解读测量信息的能力;2. 掌握传递函数和频率响应函数的概念和物理意义。
掌握测试系统的静态特性和动态特性及其测量方法。
掌握实现不失真测试的条件。
熟悉负载效应及其减轻措施以及测量系统的抗干扰措施;3. 掌握常用传感器的种类和工作原理,能针对工程测量问题选用合适的传感器;4. 掌握电桥测量电路的工作原理及应用。
了解信号的调制与解调。
了解滤波器的类型和实际滤波器的特征参数;5. 掌握压力、位移、振动、温度等常见工程量的测量方法,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;6. 了解测试技术中的常用软件,例如Matlab、LabVIEW等;7. 了解计算机测试系统及虚拟测试系统的构成。
知晓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。
二、本课程与其它课程的关系、主要参考教材本课程的先修课程为:高等数学、概率论与数理统计、大学物理、材料力学、电工电子技术等。
参考教材:[1] 《机械工程测试技术基础》(第3版),熊诗波,黄长艺,机械工业出版社,2006.5[2] 《测试技术基础》,李孟源,西安电子科技大学出版社,2006.2[3]《机械工程测试技术》周生国,北京理工大学出版社,2003[4]《测试技术基础》王伯雄,清华大学出版社,2003[5]《传感器与测试技术》徐科军,电子工业出版社,2004[6]《传感器及其应用》栾桂冬,西安电子科技大学出版社,2006三、课程内容(一)、绪论主要内容:测试技术的概念与研究对象;测试技术在本专业中的作用和地位;测试技术课程的主要内容及其各部分的内在联系;测试技术课程的特点及任务要求;测试技术的过去、现在和未来。
复习题第一章 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 ,其中目前应用最广泛的是电信号。
2、 信号的时域描述,以 为独立变量;而信号的频域描述,以 为独立变量。
3、 周期信号的频谱具有三个特点: , , 。
4、 非周期信号包括 信号和 信号。
5、 描述随机信号的时域特征参数有 、 、 。
6、 对信号的双边谱而言,实频谱(幅频谱)总是 对称,虚频谱(相频谱)总是 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。
( )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。
( )(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()(0ϕω+=t x t x 的均值x μ,均方值2x 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121)(+=ωωj j H ,输入信号2sin )(t t x =,则输出信号)(t y 的频率为=ω ,幅值=y ,相位=φ 。
2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141nn n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。
3、 为了获得测试信号的频谱,常用的信号分析方法有 、和 。
1周期性单位脉冲序列δn(t)在数学上具有_D_功能,因此又称__函数。
A.提取周期间隔B.采样等间隔C.采样等间隔周期D.采样采样2任意函数和δ函数的卷积,就是_B_A.将该函数在自己的横轴上分散到δ函数所对应的位置B.将该函数在自己的横轴上平移到δ函数所对应的位置C.将δ函数平移到该函数所对应的位置D.将δ函数分散到该函数所对应的位置3等间隔周期性单位脉冲序列δn(t)经傅立叶变换后得频域频谱Δn(f),时域周期为Ts的脉冲序列在频域中是周期为ˍˍˍ的脉冲序列,幅值为时域幅值的ˍ倍 BA.Ts, TsB.1/Ts, 1/TsC.Ts, 1/TsD.1/Ts, Ts4一个函数与单位脉冲函数卷积的结果在频域中幅值 AA 减半B 不变C 变为原来的2倍D 零5在同步调制与解调中要求载波 BA同频反相B同频同相C频率不同,相位相同D频率不同,相位相反6为使调制波仍保持原信号的频谱不致混叠,则载波频率f0与原信号中的最高频率fm的关系为CAf0<fmBf0=fmCf0>fmD无法确定6幅值调制装置实质是一个CA低通滤波器B高通滤波器C乘法器D振荡器7压电式传感器目前多用于测量()A.静态的力B.动态的力C.速度D.加速度与动态的力8通常用热电阻测量(C)。
A.电阻B.扭矩C.温度D.压力9热电偶中产生热电势的条件是(B)A.两热电极两端材料相同,温度不同B.两热电极两端材料温度都不同C.两热电极的两端材料不同温度相同D.两热电极的两端材料温度都相同10调频常用方案是基于_ __原理.A 直流电桥B 压控振荡器C 霍尔式传感器D 电感式传感器11在调频过程中,为保证测量精度,对应于零信号的载波中心频率应_C__信号的最高频率成分.A 等于B 远低于C 远高于D 无关12调幅波X(m)=[100+300cos(qt)+10cos(3qt)]cosWct,已知fc=10KHz,fq=500Hz,那么X(m)包含的各分量频率值的和为幅值和为 D .A 38.5KHz 100B 28.5KHz 140C 10.5KHz 100D 38.5KHz 140 13下面那种情况表示X(t)和y(t)两变量是理想线性相关AA.1Pxy1=1B.1Pxy1=0C.1Pxy1>1D.1Pxy1<114在测试系统中,对于一个线性系统由于回转部件动不平衡引起的强迫振动的频率总是和转速相对应的,此频率和其它振动源引起的强迫振动频率 AA.一样B.不一样C高D低15在测试的结果分析中,相关是变量之间的 AA线性关系B函数关系C物理联系D近似关系理想滤波器在通带内的幅频特性为A常数B零C零或常数D无法确定A如果隔振台对低频激励起不了明显的隔振作用,但对高频激励却有很好的隔振作用,那么,隔振台是A高通滤波器B低通滤波器C带通滤波器D带阻滤波器B滤波器的频率特性可以看作是对的响应。
第一章 习题1-1:被测参量的三个特征是什么?请说明三个特征的内容,并指出被测参量与被测信号的区别。
被测参量有三个特征,即物理、量值、时变特征。
分别反映被测参量的物理性质,量值大小和时间变化的情况。
而被测参量与被测信号区别在于被测信号不涉及其物理性质。
1-3:在对动态信号进行分析时,为何要采用频域描述方法?由于信号的时域描述只能反映信号的幅值随时间变化的特征,除简谐波外一般不能揭示信号的频率组成成分。
为了研究信号的频率结构和各频率成份的幅值大小,相位关系,所以应对信号进行频域描述。
1-4:在动态测试工作中,频谱的概念及其分析方法有何意义或应用?频谱就是通过某种信号分析方法将时间信号中的各频率成份分离并进行排列的结果,常用的是频谱图。
其中频率与幅值的关系谱图,称为幅频图,频率与相位关系的谱图称为相频图。
信号不同域的描述,只是为了使所研究信号特征更为突出,频谱分析在故障诊断,设计测量系统,选择使用测量仪器和完成不失真测量等都有重要意义。
例如:判定机器的振动裂度,在机器的故障诊断中寻找振源,确定仪器设备的固有频率和使用范围等方面。
1-5:确定性信号可分为几大类?它们的频谱具有那些异同点?确定性信号是指可以用明确的数学表达式进行描述的信号。
确定性信号分两大类:周期信号和非同期信号。
周期信号频谱的特点一般是指幅频图而言,频谱由一根根谱线组成,即具有离散性;谱线的幅值随频率增加而成倍比的下降,即具有收敛性;而且频率变化是与基波频率倍比增加才有值的谐波性。
而非周期信号则不同谱线是连续的是有连续性;信号频谱密度函数的绝对值是随频带的增加而减小即非周期信号也具有收敛性。
第二章 习题2-3:传递函数和频响函数在描述装置特性时,其物理意义有何不同?传递函数定义式:H (s )=)()(s x s y =1110111a s a sa s ab s b sb sb n n nn m m m m ++++++++---- ,其中s=+αj ω称拉氏算子。