《测试技术》习题答案
测试技术课堂练习题及答案

测试技术课堂练习题及答案这⾥是全部的习题及答案,只要把⽼师上课讲的内容提取出来复习就可以了!第⼀章习题⼀、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()atx t et 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 303sin 50x 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.仅有移项 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。
测试技术习题答案版

测试技术复习题一、填空题:1.一阶系统的时间常数为T,被测信号的频率为1/T,则信号经过测试系统后,输出信号与输入信号的相位差为( -45 度).2.一阶系统的动特性参数是(),为使动态响应快,该参数(越小越好)。
3.周期信号的频谱是离散的,同时周期信号具有(谐波性)和(收敛性)特性。
4.周期信号的频谱具有(离散)特点,瞬变非周期信号的频谱具有(对称)特点。
5.模似信号是指时间和幅值都具有(连续)特性的信号。
6.信号在时域被压缩,则该信号在频域中的(低频)成分将增加。
7.X(F)为x(t)的频谱,W(F)为矩形窗函数w(t)的频谱,二者时域相乘,则频域可表示为(X(F)* W(F)),该乘积后的信号的频谱为(连续)频谱。
8.根据采样定理,被测信号的频率f1与测试系统的固有频率f2关系是(f2>2f1)。
9.正弦信号的自相关函数是一个同频的(余弦)函数。
10.对二阶系统输入周期信号x(t) =a cos(wt+q),则对应的输出信号的频率(不变),输出信号的幅值(震荡或衰减),输出信号的相位(延迟)。
11.时域是实偶函数的信号,其对应的频域函数是(实偶)函数。
12.频域是虚奇函数的信号,其对应的时域函数是(实奇)函数。
13.引用相对误差为%的仪表,其精度等级为()级。
14.某位移传感器测量的最小位移为,最大位移为1mm,其动态线性范围(或测量范围)是(40 )dB。
15.测试装置输出波形无失真但有时间延迟t的有失真测试条件是:装置的幅频特性为(常数),相频特性为();输出波形既不失真又无延迟的条件是:幅频特性为(常数),相频特性为()。
16.系统实现动态测试不失真的频率响应特性满足权函数,幅值或时延。
17.若采样频率过低,不满足采样定理,则采样离散信号的频谱会发生(混叠)现象。
对连续时域信号作加窗截断处理,必然会引起频谱的(泄露)现象。
()=( 1 ). 18.若信号满足y(t)=kx(t)关系,其中k常数,则其互相关系数pxy19.频率不同的两个正弦信号,其互相关函数Rxy()=( 0).20.同频的正弦函数和余弦函数,其互相关函数Rxy()=(1).21.周期信号的频谱是离散频谱,各频率成分是基频的整数倍。
测试技术复习题部分答案

测试技术复习题① 填空题1. 某信号能够用明确的数学关系式来描述,可以准确预计其任意时刻的值,则该信号称为___确定性信号____________,反之则称该信号为____随机信号___________。
2. 单位输入的变化所引起的输出的变化称为_灵敏度__。
3. 压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时,其_电阻率ρ_发生变化的现象。
4. 任)(0t t -δ一信号x(t)与单位脉冲函数的卷积=-*)()(0t t t x δ_)(0t t x -=_。
5. 根据采样定理,被测信号的频率与采样频率s f 应满足s h f f 2≥。
6. 根据定常线性系统的__频率保持性_______________,系统在简谐信号的激励下,所产生的稳态输出为同频率的简谐信号。
7. 光敏电阻的工作原理是基于光电器件的__内光电(光导)__________效应。
8. 在光照作用下,物体内的电子从物体表面逸出的现象称为___外光电效应_________。
典型的光电器件为__光电管与光电倍增管__。
9. 光纤传感器的工作原理是基于光波在光纤中以_强度、相位、频率调制__方式进行传播的特点。
10. 在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电动势是 热电效应_____________11. 信号调制的方法有振幅调制、_频率调制和__相位调制_。
当调制后高频振荡波的频率随被测量变化时,则称这种调制为___频率调制(调频)___。
12. 半导体应变片传感器的工作原理是基于__压阻_______效应;涡电流式传感器的工作原理是利用金属导体在交变磁场中的___涡电流_______效应;压电式传感器的工作原理是利用某些材料的____压电________效应。
13. 测试装置在稳态下,输出信号变化量和输入信号变化量之比称为装置的__灵敏度。
对于理想的定常线性系统,该参数应该为__常数_。
14. 滤波器的分辨率越高,则测量信号时其响应速度_越慢_。
(完整版)测试技术课后答案全集—第三版

《绪论》0-1叙述我国法定计量单位的基本内容。
答:我国的法定计量单位是以国际单位制(SI)为基础并选用少数其他单位制的计量单位来组成的。
1.基本单位根据国际单位制(SI),七个基本量的单位分别是:长度——米(Metre)、质量——千克(Kilogram)、时间——秒(Second)、温度——开尔文(Kelvn)、电流——安培(Ampere)、发光强度——坎德拉(Candela)、物质的量——摩尔(Mol>。
它们的单位代号分别为:米(m))、千克(kg)、秒(s)、开(K)、安(A)、坎(cd)、摩(mol)。
国际单位制(SI)的基本单位的定义为:米(m)是光在真空中,在1/299792458s的时间间隔内所经路程的长度。
千克(kg)是质量单位,等于国际千克原器的质量。
秒(s)是铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应的辐射9192631770个周期的持续时间。
安培(A)是电流单位。
在真空中,两根相距1m的无限长、截面积可以忽略的平行圆直导线内通过等量恒定电流时,若导线间相互作用力在每米长度上为2×10-7N,则每根导线中的电流为1A。
开尔文(K)是热力学温度单位,等于水的三相点热力学温度的1/273.16。
摩尔(mol)是一系统的物质的量,该系统中所包含的基本单元数与0.012kg碳-12的原子数目相等。
使用摩尔时,基本单元可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子,或是这些粒子的特定组合。
坎德拉(cd)是一光源在给定方向上的发光强度,该光源发出频率为540×1012Hz的单色辐射,且在此方向上的辐射强度为1/683W/sr。
2.辅助单位在国际单位制中,平面角的单位——弧度和立体角的单位——球面度未归入基本单位或导出单位,而称之为辅助单位。
辅助单位既可以作为基本单位使用,又可以作为导出单位使用。
它们的定义如下:弧度(rad)是一个圆内两条半径在圆周上所截取的弧长与半径相等时,它们所夹的平面角的大小。
测试技术基础习题答案-

其输出信号为:y2(t)=0.496sin(4t-82.875º)
所以,x(t)为输入信号时,输出信号为:
y(t)= y1(t)+ y2(t)= 0.78sin(4t-38.66º)+0.05sin(4t-82.875º)
3-25 用一阶系统对100Hz正弦信号进行测量,如果要求振幅误差在5%以内,则时间常数应取多少?如用具有该时间常数的同一系统作50Hz正弦信号的测试,问此时的振幅误差和相位差是多少?
半桥双臂接法时,
全桥法时,
图略。
5-23以阻值,灵敏度S=2的电阻应变片与阻值的固定电阻组成电桥,供桥电压为4V,并假定负载电阻无穷大,当应变片上的应变分别为1和1000时,半桥单臂、半桥双臂及全桥的输出电压,并比较三种情况下的灵敏度。
解:1)应变为1με时,
半桥单臂时,输出电压:
半桥双臂时,输出电压:
其输出信号为:y2(t)=0.1572sin(4t-80.96º)
可以看出,对于信号,其幅值由1变为0.537,相位由0 º变为-57.52º;对于信号,其幅值由1变为0.1572,相位由0 º变为-80.96º;信号的幅值和相位变化大于信号的幅值和相位的变化。
3-31 对一个二阶系统输入单位阶跃信号后,测得响应中产生的第一个过冲量M的数值为1.5,同时测得其周期为6.28s。设已知装置的静态增益为3,试求该装置的传递函数和装置在无阻尼固有频率处的频率响应。
相位为:φ2-φ1=φ(ω1) →φ2=φ(ω1)+ φ1=-57.52º;其输出信号为:y1(t)=0.537sin(t-57.52º)
当输入信号为x2(t)= sin4t时,其角频率ω2=4,幅值A2=1,初相位φ1=0;则
测试技术课程课后习题答案

(2)当ξ=0.7时可解得A(400)=0.975;φ (400)=-43.03°
即幅值比为:A(400)=0.975;相位移为43.03°。
2-11 一个可视为二阶系统的装置输入一个单位 阶跃函数后,测得其响应的第一个超调量峰值 为0.15,振荡周期为6.23s。已知该装置的静态 增益为3,试求该装置的传递函数和该装置在无 阻尼固有频率处的频率响应。
0.2%
不能,这个变化量是太小。
3-6 一个电容测微仪其传感器的圆形极板的半径r=4mm,工 作初始间隙δ=0.3mm,问:1)工作时,如果传感器与工件的 间隙变化量∆δ=±0.1μn时,电容变化量是多少?2)如果测量 电路的灵敏度S1=100V/pF,读数仪表的灵敏度S2=5格/mV, 当 ∆δ=±0.1μn时,读数仪表的指示值变化多少格?
1
1 2
A()
1
0.414
1 0.35 2 12
2
1 T
幅值误差为:1-0.414=0.586
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: x(t) x1(t) x2 (t)
第二章习题
2-1 进行某动态压力测量时,所用的压电式力传感器的灵 敏度为90.9nC/Mpa,将他与增益为 0.005V/nC的电荷放大 器相连,电荷放大器的输出接到一台笔试记录仪上,记录仪 的灵敏度为20mm/V,试求该压力测试系统的灵敏度。当压 力变化为3.5Mpa时,记录笔在记录纸变化量为多少?
2-5 用一个一阶系统作100Hz正弦信号的测 量,如果要求限制振幅误差在5%以内,则时 间常数应取多少?若用该系统测量50Hz的正 弦信号,问此时振幅误差和相角差是多少?
测试技术课后题部分答案

1.1简述测量仪器的组成与各组成部分的作用答:感受件、中间件和效用件。
感受件直接与被测对象发生联系,感知被测参数的变化,同时对外界发出相应的信号;中间件将传感器的输出信号经处理后传给效用件,放大、变换、运算;效用件的功能是将被测信号显示出来。
1.2测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么答:精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。
精确度表示测量结果与真值一致的程度;恒定度为仪器多次重复测量时,指示值的稳定程度;灵敏度以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例表示;灵敏度阻滞又称感量,是足以引起仪器指针从静止到做微小移动的被测量的变化值;指示滞后时间为从被测参数发生改变到仪器指示出该变化值所需时间,或称时滞。
2.3试述常用的一、二阶测量仪器的传递函数及它的实例答:一阶测量仪器如热电偶;二阶测量仪器如测振仪.2。
4试述测量系统的动态响应的含义、研究方法及评价指标。
答:测量系统的动态响应是用来评价系统正确传递和显示输入信号的指标.研究方法是对系统输入简单的瞬变信号研究动态特性或输入不同频率的正弦信号研究频率响应.评价指标为时间常数τ(一阶)、稳定时间t s和最大过冲量A d(二阶)等。
2.6试说明二阶测量系统通常取阻尼比ξ=0.6~0。
8范围的原因答:二阶测量系统在ξ=0.6~0。
8时可使系统具有较好的稳定性,而且此时提高系统的固有频率ωn会使响应速率变得更快。
3.1测量误差有哪几类?各类误差的主要特点是什么?答:系统误差、随机误差和过失误差。
系统误差是规律性的,影响程度由确定的因素引起的,在测量结果中可以被修正;随机误差是由许多未知的或微小因素综合影响的结果,出现与否和影响程度难以确定,无法在测量中加以控制和排除,但随着测量次数的增加,其算术平均值逐渐接近零;过失误差是一种显然与事实不符的误差.3。
2试述系统误差产生的原因及消除方法答:仪器误差,安装误差,环境误差,方法误差,操作误差(人为误差),动态误差。
贾民平《测试技术》课后习题答案

测试技术第一章 习 题(P29)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无理数,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):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:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+≤≤-≤≤-+=)(202022)(00000nT t x T t t T A A t T t T A A t x ⎰-=2/2/0000sin )(2T T n dt t n t x T b ω∑∞=+=1022cos 1421)(n t n n t x ωπ∑∞=++=1022)2sin(1421n t n nπωπ(n =1, 3, 5, …)(2)复指数展开式复指数与三角函数展开式之间的关系如下:0 ωI m C nω0 3ω0 5ω0 -ω0 -3ω0 -5ω0 A (ϕ 虚频谱单边幅频谱 单边相频谱解:该三角形窗函数是一非周期函数,其时域数学描述如下:用傅里叶变换求频谱。
000 ωω0 3ω0 5ω0 -ω0 -3ω0 -5ω0⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤≤-≤≤-+=20210221)(00T t t T t T t T t x ⎰⎰---∞∞-==2/2/2200)()()(T T ft j ftj dte t x dt et x f X ππ双边相频谱解:方法一,直接根据傅里叶变换定义来求。
方法二,根据傅里叶变换的频移特性来求。
单边指数衰减函数:根据频移特性可求得该指数衰减振荡函数的频谱如下:⎩⎨⎧≥><=-0,000)(t a e t t f at 220)(10)()()(ωωωωωωωω+-=+=∞+-⋅=⋅==----∞-∞∞-⎰⎰a j a j a j a ee dt e e dt e tf F tj at tj at t j ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωa j a j a j a j j j a e dt e e j dte e je dt e t e dte t x X t j j a t j j a t j j a t j t j t j a t j at t j 2])(1)(1[2])()[)(2sin )()(220200000)(0)()(0)(00000000+-+=-+-++=-++-=-⋅=⋅==∞-+-∞-+-++-∞-+-∞--∞-∞∞-⎰⎰⎰⎰解:利用频移特性来求,具体思路如下:当f0<f m时,频谱图会出现混叠,如下图所示。
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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:通过模型试验或现场实测,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;第一章信号及信号处理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:求正弦信号的绝对均值和均方根值。
2 .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。
解:(1)被截断的余弦函数可以看成为:余弦函数与矩形窗的点积,即:(2)根据卷积定理,其傅里叶变换为:5.设有一时间函数f(t)及其频谱如图所示。
现乘以余弦函数cosω0t(ω0>ωm)。
在这个关系中函数f(t)称为调制信号,余弦函数cosω0t称为载波。
试求调幅信号的f(t)cosω0t傅氏变换,并绘制其频谱示意图。
又:若ω0<ωm将会出现什么情况?解:(1)令(2) 根据傅氏变换的频移性质,有:频谱示意图如下:(3) 当ω0<ωm时,由图可见,出现混叠,不能通过滤波的方法提取出原信号f(t)的频谱。
6.求被截断的余弦函数的傅立叶变换。
解:方法一:方法二:(1)其中为矩形窗函数,其频谱为:(2)根据傅氏变换的频移性质,有:第2章信号的分析与处理1. 已知信号的自相关函数,求该信号的均方值。
解:(1)该信号的均值为零,所以;(2);(3);2 .求的自相关函数.其中解:瞬态信号的自相关函数表示为:3. 求初始相角为随机变量的正弦函数的自相关函数,如果,有何变化?(1)具有圆频率为、幅值为A、初始相交为的正弦函数,是一个零均值的各态历经随机过程。
其平均值可用一个周期的平均值计算。
其自相关函数为令,则,(2)当时,自相关函数无变化。
4. 求指数衰减函数的频谱函数,()。
并定性画出信号及其频谱图形。
解:(1)求单边指数函数的傅里叶变换及频谱的频谱。
(2)求余弦振荡信号函数的卷积特性,可求出信号的频谱为利用其幅值频谱为a a`b b`c c`题图信号及其频谱图注:本题可以用定义求,也可以用傅立叶变换的频移特性求解。
5 一线性系统,其传递函数为,当输入信号为时,求:(1)已知,则由此可得:有两种方法。
其一是利用的傅立叶逆变换;(2) 求,再求,其三是直接利用公式求。
其二是先求出(3)由可得:可以由的傅立叶逆变换求得,也可以直接由、积分(4)6. 已知限带白噪声的功率谱密度为。
求其自相关函数解:7.车床加工零件外圆表面时常产生振纹,表面振纹主要是由转动轴上齿轮的不平衡惯性力使主轴箱振动而引起的。
振纹的幅值谱 A(f)如题图a)所示,主轴箱传动示意图如,题图b)所示。
传动轴1、2、3上的齿轮齿数分别为a) 振纹的幅值谱b) 主轴箱传动示意图解:(1)计算轴的转速和频率:(2)判别: 由计算结果知与频谱图中最大幅值处的频率相吻合,故知轴II上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响最大。
8. 某8位A/D转换器输入电压范围是±5V,输入信号电压为-3.215V。
试把该信号电压分别转换成原码、补码、反码和偏移码。
解: 偏移码对应的十进制数为:(5-3.125)/q=(5-3.125)×28 /(2×5)=48转换成二进制,有 [x]ob =00110000符号位取反,得补码 [x]c1 =10110000补码末位减1,得反码 [x]c2 =10101111反码尾数按位取反,得原码 [x]0 =110100009. 对三个余弦信号分别做理想采样,迭现象。
解:(1)求采样序列采样输出序列为:1,0,-1,0,1,0,-1,0,…采样输出序列为:1,0,-1,0,1,0,-1,0,…采样输出序列为:1,0,-1,0,1,0,-1,0,…(2)由计算结果及采样脉冲图形可以看出,虽然三个信号频率不同,但采样后输出的三个脉冲序列却是相同的,产生了频率混迭,这个脉冲序列反映不出三个信号的频率特征。
原因是对于,不符合采样定理。
脉冲图见下图。
10. 利用矩形窗函数求积分的值。
解:对应于频域的矩形窗。
(1)根据Paseval定理,时域能量与频域能量相等,而时域即(2)====11.什么是窗函数, 描述窗函数的各项频域指标能说明什么问题?解:(1)窗函数就是时域有限宽的信号。
其在时域有限区间内有值,频谱延伸至无限频率。
(2)描述窗函数的频域指标主要有最大旁瓣峰值与主瓣峰值之比、最大旁瓣10倍频程衰减率、主瓣宽度。
(3)主瓣宽度窄可以提高频率分辨力,小的旁瓣可以减少泄漏。
12. 什么是泄漏?为什么产生泄漏?窗函数为什么能减少泄漏?解:(1)信号的能量在频率轴分布扩展的现象叫泄漏。
(2)由于窗函数的频谱是一个无限带宽的函数,即是x(t)是带限信号,在截断后也必然成为无限带宽的信号,所以会产生泄漏现象。
(3)尽可能减小旁瓣幅度,使频谱集中于主瓣附近,可以减少泄漏。
13. 什么是“栅栏效应”?如何减少“栅栏效应”的影响?解:(1)对一函数实行采样,实质就是“摘取”采样点上对应的函数值。
其效果有如透过栅栏的缝隙观看外景一样,只有落在缝隙前的少量景象被看到,其余景象都被栅栏挡住,称这种现象为栅栏效应。
(2)时域采样时满足采样定理要求,栅栏效应不会有什么影响。
频率采样时提高频率分辨力,减小频率采样间隔可以减小栅栏效应。
14.数字信号处理的一般步骤是什么?有哪些问题值得注意?答:(1)数字信号处理的一般步骤如下图所示:其中预处理包括1)电压幅值调理,以便适宜于采样;2)必要的滤波;3)隔离信号的直流分量;4)如原信号经过调制,则先进行解调。
(2)数字信号处理器或计算机对离散的时间序列进行运算处理。
运算结果可以直接显示或打印。
要注意以下一些问题:要适当的选取采样间隔,采样间隔太小,则对定长的时间记录来说其数字序列就很长,计算工作量迅速增大;如果数字序列长度一定,则只能处理很短的时间历程,可能产生较大的误差;若采样间隔大(采样频率低),则可能造成频率混叠,丢掉有用的信息;应视信号的具体情况和量化的精度要求适当选取A/D转换器;在数字信号处理的过程中,要适当的选取窗函数,以减小截断误差的影响。
15. 频率混叠是怎样产生的,有什么解决办法?答:(1)当采用过大的采样间隔Ts对两个不同频率的正弦波采样时,将会得到一组相同的采样值,造成无法辩识两者的差别,将其中的高频信号误认为低频信号,于是就出现了所谓的混叠现象。
(2)为了避免频率混叠,应使被采样的模拟信号x(t)成为有限带宽的信号,同时应使采样频率fs大于带限信号的最高频率fh的2倍。
16. 相关函数和相关系数有什么区别?相关分析有什么用途,举例说明。
答:(1)通常,两个变量之间若存在着一一对应关系,则称两者存在着函数关系,相关函数又分为自相关函数和互相关函数。
当两个随机变量之间具有某种关系时,随着某一个变量数值的确定,另一变量却可能取许多不同的值,但取值有一定的概率统计规律,这时称两个随机变量存在相关关系,对于变量X和Y之间的相关程度通常用相关系数ρ来表示。
(2)在测试技术技术领域中,无论分析两个随机变量之间的关系,还是分析两个信号或一个信号在一定时移前后的关系,都需要应用相关分析。
例如在振动测试分析、雷达测距、声发射探伤等都用到相关分析。
第三章测试装置分析1.说明线性系统的频率保持性在测量中的作用。
答:(1)线性系统的频率保持性,在测试工作中具有非常重要的作用。
因为在实际测试中,测试得到的信号常常会受到其他信号或噪声的干扰,这时依据频率保持特性可以认定测得信号中只有与输入信号相同的频率成分才是真正由输入引起的输出。
(2)同样,在故障诊断中,根据测试信号的主要频率成分,在排除干扰的基础上,依据频率保持特性推出输入信号也应包含该频率成分,通过寻找产生该频率成分的原因,就可以诊断出故障的原因。
2.在使用灵敏度为80nC/MPa的压电式力传感器进行压力测量时,首先将他与增益为5mV/nC的电荷放大器相连,电荷放大器接到灵敏度为25mm/V的笔试记录仪上,试求该压力测试系统的灵敏度。
当记录仪的输出变化30mm时,压力变化为多少?2 解:(1)求解串联系统的灵敏度。
(2)求压力值。
3.把灵敏度为的压电式力传感器与一台灵敏度调到的电荷放大器相接,求其总灵敏度。
若要将总灵敏度调到,电荷放大器的灵敏度应作如何调整?解:4.用一时间常数为2s的温度计测量炉温时,当炉温在200℃—400℃之间,以150s为周期,按正弦规律变化时,温度计输出的变化范围是多少?解:(1)已知条件。
(2)温度计为一阶系统,其幅频特性为(3)输入为200℃、400℃时,其输出为:y=A(w)×200=200.7(℃) y=A(w) ×400=401.4(℃)5.用一阶系统对100Hz的正旋信号进行测量时,如果要求振幅误差在10%以内,时间常数应为多少?如果用该系统对50Hz的正旋信号进行测试时,则此时的幅值误差和相位误差是多少?解:(1)一阶系统幅频误差公式。
幅值误差为:2.9%,相位差为:-67.540的一阶测量装置进行周期信号测量。
若将幅度误差限制在7.用传递函数为5%以下,试求所能测量的最高频率成分。
此时的相位差是多少?解:(1)已知一阶系统误差公式。