第4章_信号的调理与记录
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5 信号的调理和记录5.1单选题1、下列()为不正确叙述。
(A)低通滤波器带宽越窄,表示它对阶跃响应的建立时间越短;(B) 截止频率为幅频特性值为A0/21/2所对应的频率;(C) 截止频率为对数幅频特性衰减-3dB所对应的频率;(D) 带通滤波器的带宽为上、下截止频率之间的频率范围。
2、调幅波(AM)是()。
(A) 载波与调制信号(即被测信号)相加;(B) 载波幅值随调制信号幅值而变;(C) 载波频率随调制信号幅值而变;(D) 载波相位随调制信号幅值而变。
3、调幅信号经过解调后必须经过()。
(A) 带通滤波器;(B)低通滤波器;(C) 高通滤波器;(D)相敏检波器。
4、用磁带记录对信号进行快录慢放,输出信号频谱的带宽()。
(A) 变窄,幅值压低;(B)扩展,幅值增高;(C) 扩展,幅值压低;(D) 变窄,幅值增高。
5、除了()以外的其他项目可能是信号调理包括的内容。
(A) 信号放大;(B) 信号衰减;(C) 滤波;(D) 调制6、在1/3倍频程分析中,带宽是()。
(A)常数;与中心频率成正比的;(B)与中心频率成指数关系的;最高频率的三分之一7、如果比较同相放大器和反相放大器,下列说法中,()是不符合实际的。
(A) 它们都具有低输出阻抗的特性,一般小于1 Ω(B) 它们的增益取决于反馈电阻与输入电阻的比值,而非实际电阻值(C) 它们的增益带宽积相同(D) 对于这两种放大器,相角与频率之间的关系相同8、为了减少测量噪声,除了(),应避免以下做法。
(A) 为了节省导线,使传感器外壳和测量仪器的外壳分别接地(B) 为了安装方便,把仪器的接地点连接到电源插头的地线(C) 为了减小电磁干扰,两电源线尽可能互相靠近并互相缠绕,两信号线也应如此(D) 为了减小耦合电容,使用屏蔽电缆并且使屏蔽层在传感器端和仪器端接地5.2填空题1、交流电桥4个桥臂的阻抗按时针顺序分别是Z1、Z2、Z3、Z4,其平衡条件是()。
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2x 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()(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 et 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 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2224.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。
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: 离散性 , 谐波性 , 收敛性 。
4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬变周期 信号。
5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值 、 均方值 、 方差 。
6、 对信号的双边谱而言,实频谱(幅频谱)总是 关于Y 轴 (偶) 对称,虚频谱(相频谱)总是 关于原点(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。
( √ )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2224.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。
一、填空(每空1份,共20分)1.测试技术的基本任务是获取有用的信息2.从时域看,系统的输出是其输入与该系统脉冲响应函数的卷积。
3.信号的时域描述,以时间(t) 为独立变量;而信号的频域描述,以频率f 或)(ω为独立变量。
4.如果一个信号的最高频率为50Hz,为了防止在时域采样过程中出现混叠现象,采样频率应该大于 100Hz。
5.在桥式测量电路中,根据其激励电压(或工作电压或桥压或电源)的性质,可将其分为直流电桥与交流电桥。
6.金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于:前者利用导体机械形变引起的电阻变化,后者利用半导体电阻率的(或半导体压阻效应)变化引起的电阻变化。
7.压电式传感器是利用某些物质的压电效应而工作的。
8.带通滤波器的上下限截止频率为fc2、fc1,其带宽B =12ccff-;若其带宽为1/3倍频程则fc2= 32 fc1。
9.属于能量控制型的传感器有电阻式传感器、涡电流传感器电容式传感器、电感式传感器等。
10. 根据载波受调制的参数不同,调制可分为调幅、调频、调相。
11. 相关滤波的工作原理是同频相关不同频不相关/同频检测原理12 测试装置的动态特性可以用传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数进行数学描述。
二、选择题(把正确答案前的字母填在空格上,每题1分,共10分)1.不能用确定的数学公式表达的信号是 D 信号。
A 复杂周期B 非周期C 瞬态D 随机2.平稳随机过程必须 B 。
A 连续 B统计特征与时间无关 C 各态历经 D 统计特征等于时间平均3.一阶系统的动态特性参数是 C 。
A 固有频率B 阻尼比C 时间常数D 灵敏度4.系统在全量程内,输入量由小到大及由大到小时,对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间的最大差值称为 A 。
A 回程误差B 绝对误差C 相对误差D 非线性误差5.电阻应变片的输入为 B 。
A 力B 应变C 速度D 加速度6. D 用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。
《测试技术和信号处理》课程教学大纲与基本要求1.信号及其描述(1)教学目的和要求:熟悉信号的分类方法和分类结果;掌握周期信号的特点和分析方法,建立频谱的概念;掌握非周期信号的特点和分析方法;掌握随机信号的特点和描述方法,了解平稳性和各态历经性的概念;掌握随机信号的主要特征参数的求法及意义;熟悉各种典型信号的频谱的特点和求法。
(2)教学内容:信号的分类与描述:信号的分类;信号的描述方法。
周期信号的描述:周周期信号的频域描述;周期信号的特征参数描述。
非周期信号的描述:傅里叶变换;傅里叶变换的主要性质;几种典型信号的频谱。
随机信号的描述:随机信号的概念及分类;随机信号的主要特征参数。
(3)本章重点:频谱的概念,各种信号的频谱的特点;周期信号的傅氏级数展开;非周期信号的傅氏变换。
难点:频谱的概念;傅氏变换的性质的应用,计算。
2.测试系统的基本特性(1)教学目的和要求:熟悉测试系统的基本组成;熟悉线性系统的主要性质;掌握测试系统静态特性的概念和描述方法;掌握测试系统动态特性的概念和数学描述方法;掌握传递函数、频响函数、脉冲响应函数、阶跃响应函数的概念和特点;掌握一、二阶系统的频响函数(幅频、相频)、阶跃响应函数的概念(公式、图)、特点、并能进行有关计算;掌握实现不失真测试的条件;熟悉一、二阶系统的动态特性参数对测试结果的影响。
(2)教学内容:概述:测试系统与线性系统;线性系统及其主要性质;测试系统的特性。
测试系统的静态特性:非线性度;灵敏度;分辨力;回程误差;漂移。
测试系统的动态特性:传递函数;频响函数;脉冲响应函数;环节的串联和并联;一阶、二阶系统的动态特性。
测试系统在典型输入下的响应:测试系统在任意输入下的响应;测试系统在单位阶跃输入下的响应;测试系统在单位正弦输入下的响应。
实现不失真测试的条件:不失真测试的概念;实现不失真测试的条件;装置特性对测试的影响。
(3)本章重点:测试装置的静态和动态特性的概念及描述方法;频响函数的求法及应用;一阶、二阶系统的动态特性;不失真测试的条件。
(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、 一线性系统不满足“不失真测试”条件,若用它传输一个的正弦信号,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。
()灵敏度()线性度()回程误差()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。
()正弦()阶跃()脉冲()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。
())()(21ωωQ Q ())()(21ωωQ Q +())()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +())()(21ωωQ Q -4、 一阶系统的阶跃响应中,超调量。
()存在,但<%()存在,但<()在时间常数很小时存在()不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是系统。
测试技术绪 论 1. 测试:测试是具有实验性质的测量,或者可以理解为测量和实验的综合。
2. 测试技术研究的主要内容为被测量的测量原理、测量方法、测量系统及数据处理四个方面。
3. 测试技术的组成及作用:1.传感器是将被测信息转换成 电信号的器件,包括敏感器和转换器两部分。
2.信号的调理环节是把来自传感器的信号转换成更适合进一步的传出和处理的形式。
3.信号处理环节是对来自信号调理环节的信号进行各种运算滤波和分析。
4.信号显示记录环节是将来自信号处理环节的信号以观察者易于观察的形式来显示或存储测试的结果。
5.反馈、控制环节主要用于闭环控制系统中的测试系统。
第1章 信号及其描述 1. 信号的分类 ⎧⎧⎧⎪⎪⎨⎪⎩⎪⎨⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎨⎩⎩⎪⎧⎧⎪⎪⎨⎪⎨⎩⎪⎪⎪⎩⎩简谐信号周期信号复合周期信号确定性信号准周期信号非周期信号瞬变信号信号各态历经信号平稳随机信号随机信号非各态历经信号非平稳随机信号确定性信号:能用明确的数学关系式 或图像表达的信号。
2. 工程测试 就是信号的获取、加工、处理、显示记录及分析的过程。
平稳随机过程:统计特征量不随时间 变化 各态历经随机过程:样本特征量代替总体特征量 3. 信号的描述:时域描述(表达式、波形)和频域描述(频谱:相频谱、幅频谱) 周期信号的描述、非周期信号的描述、随机信号的描述:(1)周期信号与离散频谱 周期信号的频谱特点和求取方法1)周期信号的频谱特点是离散的,每条频谱线表示一个谐波分量。
2)每条频谱线只出现在基频整数倍的频率上。
3)各频率分量的谱线高度与对应谐波的振幅成正比,谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小。
求取方法:用三角函数展开式或是用负指数函数展开式求得。
4..欧拉公式: :)e (e 2/sin )e (e 2/1cos jsin cos e 00jn t jn t jn t jn tjn t j t n t n tn t n ωωωωωωωωω-=+=±=0000-0-00±5.傅里叶变换的主要性质1)奇偶虚实性。
绪论1 .举例说明什么是测试?答:(1) 测试例子:为了确定一端固定的悬臂梁的固有频率,我们可以采用锤击法对梁进行激振,再利用压电传感器、电荷放大器、波形记录器记录信号波形,由衰减的振荡波形便可以计算出悬臂梁的固有频率。
(2)结论:由本例可知:测试是指确定被测对象悬臂梁的属性—固有频率的全部操作,是通过一定的技术手段—激振、拾振、记录、数据处理等,获取悬臂梁固有频率的信息的过程。
2. 测试技术的任务是什么?答:测试技术的任务主要有:通过模型实验或现场实测,提高产品质量;通过测试,进行设备强度校验,提高产量和质量;监测环境振动和噪声,找振源,以便采取减振、防噪措施;通过测试,发现新的定律、公式等;通过测试和数据采集,实现对设备的状态监测、质量控制和故障诊断。
3. 以方框图的形式说明测试系统的组成,简述主要部分的作用。
(1)测试系统方框图如下:(2)各部分的作用如下:传感器是将被测信息转换成某种电信号的器件;●信号的调理是把来自传感器的信号转换成适合传输和处理的形式;●信号处理环节可对来自信号调理环节的信号,进行各种运算、滤波和分析;●信号显示、记录环节将来自信号处理环节的信号显示或存贮。
●模数(A/D)转换和数模(D/A)转换是进行模拟信号与数字信号相互转换,以便用计算机处理。
4.测试技术的发展动向是什么?传感器向新型、微型、智能型方向发展;测试仪器向高精度、多功能、小型化、在线监测、性能标准化和低价格发展;参数测量与数据处理向计算机为核心发展;第一章1求周期方波的傅立叶级数(复指数函数形式),画出|c n|-ω和ϕ-ω图。
解:(1)方波的时域描述为:(2) 从而:2 .求正弦信号的绝对均值和均方根值。
解(1)(2)3.求符号函数和单位阶跃函数的频谱。
解:(1)因为不满足绝对可积条件,因此,可以把符合函数看作为双边指数衰减函数:其傅里叶变换为:(2)阶跃函数:4. 求被截断的余弦函数的傅里叶变换。