CH15微弱信号检测含答案传感器与检测技术第2版习题及解答

第15章微弱信号检测

一、单项选择题

1、噪声是一种（）

A、离散型随机变量

B、连续型随机变量

C、离散型确定变量

D、连续型确定变量

2、锁相放大器具有极强的抑制噪声的能力。锁相放大器是一种利用( )设计的同步相干检测仪

A、互相关原理

B、自相关原理

C、弱相关原理

D、强相关原理

二、多项选择题

1、微弱信号检测的目的是（）

A、从噪声中提取出有用信号

B、提取小信号

C、用一些新技术和新方法来提高检测系统输入输出信号的信噪比

D、发现噪声

2、以下说法正确的是（）

A、电子线路的噪声大都是一种平稳随机过程；

B、互相关与几个噪声同时形成干扰有关；

C、自相关是随机平稳过程的一个重要特征；

D、绝大多数噪声是相互独立的。

3、相关检测分为（）两种情形

A、自相关检测

B、互相关检测

C、弱相关检测

D、强相关检测

4、以下利用了同步积累法制作的是（）

A、同步积分器

B、取样积分器

C、数字多点平均器

D、锁相放大器

三、填空题

1、微弱信号是相对背景噪声而言，其的一类信号。

2、微弱信号检测的任务是采用电子学、信息论、计算机及物理学、数学的方法，分析，研究被测信号的特点与相关性，对被噪声淹没的微弱有用信号进行。

3、所谓相关检测就是利用的特点，通过的计算，达到从噪声中检测出微弱信号目的的一种技术。

4、同步积累法利用了信号的和噪声的。

四、简答题

1、简述自相关检测的原理。

2、简述互相关检测的原理。

3、简述相干检测的原理。

4、什么是微弱信号检测？

5、微弱信号检测的目的是什么？

6、什么是噪声？

7、简述锁相放大器的组成与工作原理。

8、同步积分器、取样积分器、数字多点平均器各自适用的条件是什么？

第15章微弱信号检测

一、单项选择题

二、多项选择题

三、填空题

四、简答题

1、答：实现自相关检测的原理如图A.8所示。

()

ss τ

图A.8 自相关检测原理框图

设输入信号()x t 由被测信号()s t 和噪声()n t 组成，即：()()()x t s t n t =+。

()x t 同时输入到相关接收机的两个通道，其中一个通过延时器使其延迟一段时间τ。

经过延迟的()x t τ-和没有经过延迟的()x t 均送入乘法器中，乘法器输出的乘积经积分器积分后输出平均值，从而得到相关函数曲线上一点的相关值。如果改变延迟时间τ，重复前述计算就能得到相关函数()R τ与τ的关系曲线，即得到自相关输出为：

()()()()()()()1lim

2T

xx ss

sn

ns

nn

T

T R x t x t dt R R R R T

ττττττ-→∞=-=+++⎰

根据互相关函数的性质，信号()s t 与噪声()n t 不相关，且噪声的平均值应为0，于是有：()0sn R τ=，()0ns R τ=。且随着τ的增大，()0nn R τ→，即对于足够大的τ，可得

()()xx ss R R ττ=。这样，就得到了信号()s t 的自相关函数()xx R τ，它包含着()s t 的信息，

从而可检测出有用信号。

知识点：相关检测法

2、答：实现互相关检测的原理如图A.9所示。

()

xy τ

图A.9 互相关检测原理框图

输入信号为两路：()()()x t s t n t =+为被检测信号()s t 中混入了观察噪声()n t ，()y t 为已知参考信号，要求与被测信号相关（如同频），而与噪声无相关性。输入经延时、相乘、积分及平均运算后，得到互相关输出为：

()()()()()1

lim

2T

xy sy

ny

T

T R x t y t dt R R T

ττττ-→∞=-=+⎰

由于参考信号()y t 与信号()s t 有某种相关性，而()y t 与噪声()n t 没有相关性，且噪声的平均值为0，只要T 足够长，一定有()0ny R τ=，则：

()()xy sy R R ττ=

()xy R τ中包含了信号()s t 的信息，这样，就可实现对待测信号()s t 的检测。

知识点：相关检测法

3、答：相干检测的原理如图A.10所示。使输入待测的周期信号()i V t 与同频率的参考

信号()r V t 在相关器（乘法器）中实现互相关，从而将淹没在噪声中的周期信号携带的信息检测出来。

(i V t ()

o V t r

图A.10 相干检测原理框图

知识点：相关检测法

4、答：微弱信号检测就是采用电子学、信息论、计算机及物理学、数学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点与相关性，对被噪声淹没的微弱有用信号进行提取和测量。

知识点：概述

5、答：微弱信号检测的目的是从噪声中提取出有用信号，或用一些新技术和新方法来提高检测系统输入输出信号的信噪比。

知识点：概述

6、答：噪声是对有用信号的某种不期望的扰动，包括非被测信号或非测量系统所引起的噪声和来自于被测对象、传感器、测量系统内部的噪声两种情况。

知识点：噪声

7、答：锁相放大器利用参考信号与被测信号具有相关性，而与噪声信号互不相关的特性，通过互相关运算来削弱噪声的影响。锁相放大器工作原理如下图所示，它一般由信号通道、参考通道和相关器（包括直流放大器）组成。

（AC ）

（AC ）

输出DC ）

锁相放大器原理框图

知识点：锁相放大器

8、答：同步积分器特别适用于对方波信号的提取。 取样积分器适用于测量淹没在噪声中的周期脉冲信号。

数字多点平均器的适用条件是：（1）信号必须是周期性重复信号，但其周期重复次数不一定要求是无限的；（2）同步信号必须准确可靠地与测试信号同频、同相，由同步信号倍频