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）：2/1)4sin 41(21)4sin 41(21)4cos 1(212sin 1)(10000000000000202000=-=-=-===⎰⎰⎰T f f T T tf 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：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+≤≤-≤≤-+=)(202022)(00000nT t x T t t T AA t T t T A A t x 21)21(2)(12/0002/2/00000=-==⎰⎰-T T T dt t T T dt t x T a ⎰⎰-==-2/00002/2/00000cos )21(4cos )(2T T T n dt t n t T T dtt n t x T a ωω⎪⎩⎪⎨⎧====ΛΛ,6,4,20,5,3,142sin 422222n n n n n πππ⎰-=2/2/0000sin )(2T T n dtt n t x T b ω∑∞=+=1022cos 1421)(n t n nt x ωπ∑∞=++=1022)2sin(1421n t n nπωπ(n =1, 3, 5, …）其频谱如下图所示：（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：)( 21=212121n 22000=-===+====nn n e n m n n n n n a barctg C R C I arctg a A b a C a A C φA (351 单边幅频谱 单边相频谱n φ35--3-55I m C n35--3-5虚频谱双边相频谱解：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。

0 T 0/2-T 0/t⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤≤-≤≤-+=20210221)(0T 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 ππ2sin 2)2(2sin 22sin 21]cos 1[1]11[21][2122]}21[]21{[21})]21()21[()]21()21{[(21])21()21([21)21()21(0202002002022002202202/22/02002/202/02002/0202/202/022/02002/202/02002/202/02000000000000000fT c T fT fT T fT T f fT T f e e T f e e fj fT j dt e T dt eT f j t T d ee t T t T d e e t Tf j de t T de t T f j dte t T dt e t T fT j fT j T ftj T ftj T ft j T ftj T ftj T ftj T ft j T ftj T ft j T ftj T ft j T ftj πππππππππππππππππππππππππππ⋅=⋅=⋅=-=+---=--⋅-=-++--=+-++----=++--=++-=-------------------⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰解：方法一，直接根据傅里叶变换定义来求。

(f )ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωj a j a j j j a e j j a e j dt e e j dt e e j e dt e t e dt e t x X tj j a t j j a t j j a t j j a t j t j t j a t j at t j ])(1)(1[2])()([2)[2)(2sin )()(0000)(00)()()(0)(000000000-+-++=-++++-=-=-⋅=⋅==∞-+-∞++--+-++-∞-+-∞--∞-∞∞-⎰⎰⎰⎰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：aarctga F ωωφωω-=+=)(1)(22根据频移特性可求得该指数衰减振荡函数的频谱如下：其傅里叶变换为⎩⎨⎧≥><=-0,000)(t a et t fatωωωωωωωωωωωj a j a j F F jt t f FT X ])(1)(1[21)]()([21]sin )([)(22200000=++--+=+--==22)(1)()()(ωωωωωωωω+-=+=∞+-⋅=⋅==----∞-∞∞-⎰⎰a j a j a j a e e dte e dt e tf F t j at t j at t j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。

0根据频移特性得下列频谱A/2A/2解：由于窗函数的频谱 )(sin 2)(T c T W ωω=，所以其频谱图如上图所示。

解：][cos 0t FT ωcost])(sin )([sin )]()([21)(0000T c T c T W W X ωωωωωωωωω++-=++-=πππππμ/2]2cos 2cos [1])2sin (2sin [1)(100000002/02/0002/02/0000=+-=-+==⎰⎰⎰T T T T T T T tf t f T dt f dt f T dtt x T x2/1)4sin 41(21)4cos 1(212sin 1)(1)(0000000000202022=-=-====⎰⎰⎰T T T T rms xt f f T T dtt f T dtt f T dtt x T x ππππψ 第二章 习 题（P68）解： 解：3000)5050sin (3000lim )50sin()60(lim )0(02====ψ→→ττττττx x R -=ττττTa at T Tt a at T TTT x dte e A dtAe Ae dtt x t x R --∞→+--∞→-∞→⋅=⋅=+=⎰⎰⎰limlim)()(lim )(0220)(解：代入上式，则得＝令＝是余弦函数的周期，式中，θφωωπ+t /2T Tωτθωτθθπτπcos A 21]cos[cos 2A )(2202　＝＋＝⎰d R x若x(t)为正弦信号时，)(τx R 结果相同。

第三章 习 题（P90）解：S ＝S 1S 2S 3=80nc/MP a ×nc ×25mm/V=10 mm/ MP a △P=△x/S=30mm/10(mm/ MP a )=3 MP a解：S ＝S 1S 2=404×10-4Pc/Pa ×Pc=×10-3mV/Pa⎰⎰++++=T Tx dt t t T dtt x t x T R 02])(cos[)cos(A 1)()(1)(φτωφωττ＝周期代替其整体，故有对于周期信号可用一个S 2=S/S 1=Pc/Pa10404mV /Pa 10104-6⨯⨯= ×108mV/Pc解: τ=2s, T=150s, ω=2π/T300－9965.0×100=℃ 300＋9965.0×100=℃ 故温度变化范围在~℃.解: τ=15s, T=30/5=6s, ω=2π/Th 高度处的实际温度t=t 0-h*30而在h 高度处温度计所记录的温度t ‘＝A(ω)t ＝A(ω)（t 0-h*30） 由于在3000m 高度温度计所记录的温度为－1℃，所以有－1= A(ω)（t 0-3000*30） 求得 t 0=－℃当实际温度为t ＝－1℃时，其真实高度可由下式求得：t=t 0-h*30，h=(t 0- t)/=+1)/=50m9965.0)150/4(11)(11)(22=+=+=πωτωA 0635.0)6/215(11)(11)(22=⨯+=+=πωτωA解： (1)则 τ≤×10－4 S (2)()= arctg= -arctg （41071.7250-⨯⨯⨯π）= －°解：τ＝S ，（1）当f=时，（2）当f=1Hz 时，（3）当f=2Hz 时，解：τ＝ S则＜（弧度/s ） 或 f ＜/2π＝ Hz相位差：()= arctg = -arctg (0025.05.131⨯) = －°%10)2100(111)(111)(1)(22≤⨯+-=+-=-=∆πτωτωωA A %81.2)1071.7250(111)(111)(1)(242≤⨯⨯⨯+-=+-=-=∆-πωτωωA A 22)2(111)(111)(1)(τπωτωωf A A +-=+-=-=∆%78.0)04.05.02(111)(111)(1)(22=⨯⨯+-=+-=-=∆πωτωωA A %02.3)04.012(111)(111)(1)(22=⨯⨯+-=+-=-=∆πωτωωA A %65.10)04.022(111)(111)(1)(22=⨯⨯+-=+-=-=∆πωτωωA A %5)0025.0(111)(111)(1)(22≤+-=+-=-=∆ωωτωωA A解：f n =800Hz, ξ=, f=400 5.0800/400/===n n f f ωω第四章 习 题（P127）解： 由 得)(47.2)1094.4(5100321格变化格数 ±=⨯±⨯⨯=∆-C S S解：()ο57.105.015.014.0212)(22-=-⨯⨯-=--=arctg arctgn n ωωωωξωϕ()[]()[]()31.15.014.045.011411)()(22222222=⨯⨯+-=+-==n nH A ωωξωωωω20000δεεδδAC C S ==∆∆=)(1094.4)(1094.43.0/)101(41085.8131526212200PF F A C ----⨯±=⨯±=⨯±⨯⨯⨯⨯⨯-=∆-=∆πδδεε4－94－10由S u =U 0/a , S q =Q/a 得：S u / S q =U 0/Q= ca C C +1第5章 信号的调理与记录（P162）1． 以阻值 ，灵敏度S=2的电阻丝应变片与阻值为 的固定电阻组成电桥，供桥电压为3 V ，并假定负载为无穷大，当应变片的应变为2με和2000με是，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。