2012测试技术复习【3】

2014-2015（1）机电120109、120110、120111班《测试技术基础》课复习题【3】一、填空1-01、测试技术的基本任务是（频率f或)(）。*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)(）为独立变量。4、仔桥式测量电路中，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。5、金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用引起的电阻变化，后者利用（导体机械形变、半导体电阻率的（或半导体压阻效应））变化引起的电阻变化。6、压电式传感器是利用某些物质的（压电效应）而工作的。7、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。8、根据载波受调制的参数不同，调制可分为（调幅、调频、调相）。9、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）。10、测试装置的动态特性可以用（传递、频率响应、脉冲响应）函数进行数学描述。1-11、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、周期信号的频谱具有三个特点：（离散性），（谐波性），（收敛性）。3、非周期信号包括（准周期）信号和（瞬态非周期）信号。*4、描述随机信号的时域特征参数有（均值x，均方值2x，方差2x）。5、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。1-21、某一阶系统的频率响应函数为121)(jjH，输入信号2sin)(ttx，则输出信号)(ty的频率为（1/2），幅值y（2/1），相位（45）。2、试求传递函数分别为5.05.35.1s和2224.141nnnss的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度（123）。3、当测试系统的输出)(ty与输入)(tx之间的关系为)()(00ttxAty时，该系统能实现（无失真条件）测试。此时，系统的频率特性为)(jH（00tjeA）。*4、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的（被测量）越小。5、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有（线性）关系为最佳。1-31、属于能量控制型的传感器有（电阻、电感、电容、涡流）等，属于能量转换型的传感器有（压电、磁电）等（每个至少举例两个）。2、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用（金属丝的几何变形）引起的电阻变化，后者利用（半导体材料的电阻率变化）变化引起的电阻变化。*3、为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响，实际应用时常常采用（差动）工作方式。4、压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式：（电荷）放大器和（电压）放大器，后接（电荷）放大器时，可不受连接电缆长度的限制。5、涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的（涡电流）效应。*6、磁电式速度计的灵敏度单位是（mv/(m/s)）·。7、压电式传感器是利用某些物质的（压电效应）·而工作的。*1-41、电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为（电压或电流）输出的装置。2、在桥式测量电路中，按照（激励电压）的性质，电桥可分为直流和交流电桥。*3、在桥式测量电路中，根据工作时阻抗参与变化的（桥臂数）可将其分为半桥与全桥测量电路。4、调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号（相乘），使高频信号的幅值随被测信号的（幅值）而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的（相乘）。5、调频波的解调又称为（鉴频）·。6、调频是利用信号电压的（幅值）控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而（频率）与信号电压成正比。7、常用滤波器的上、下截止频率1cf、2cf的定义为（幅频特性曲线降为最大值的21倍时对应的频率为截止频率；），其带宽B＝（12ccffB），若为倍频程滤波器1cf与2cf的关系为（122ccff）。8、RC低通滤波器中RC值愈（大），则上截止频率愈低。1-51、为了识别信号类型，常用的信号分析方法有（概率密度函数）、和（自相关函数）。2、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有（带通滤波法）、和（傅立叶变换法）。3、在数字信号处理中，为避免频率混叠，应使被采样的模拟信号成为（有限带宽），还应使采样频率满足采样定理即（hsff2）。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（100）Hz。5、若x(t)是均值为ux为零的宽带随机信号其自相关函数τ=0时Rx(τ)（2x），τ∞时Rx(τ)（0）。6、（相干函数）用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。7、若某一信号的自相关函数为)cos(A，则该信号的均方值为2x=（A），均方根值为xrms=（A）。8、最常用的功率谱估计方法为（周期图法）。9、)(fSx为信号的（功率密度）沿频率轴的分布，2)(fX称为（能谱）。10、巴塞伐尔定理表示在（时域）中计算的信号总能量，等于在（频域）中计算的信号总能量。1-61、单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，位移共振频率（小于）系统固有频率，速度共振频率（等于）系统固有频率，加速度共振频率（大于）系统固有频率。2、单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，在相位共振处位移始终落后于激振力（90）度。3、单自由度系统基础运动所引起的受迫振动，当激振频率（远大于）固有频率时，质量块和壳体之间的相对运动和基础振动近于相等。*4、激励方式分为（稳态正弦激振，随机激振，瞬态激振）。5、按所测的振动性质可将拾振器分为（相对式，绝对式）。6、阻抗头的前端是（力传感器），后面是测量激振点响应的（加速度计）。7、压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式：（电荷放大器，电压放大器）。8、机械系统的主要振动参数是（固有频率，阻尼比，振型）。9、相对法校准传感器时，经国家计量等部门严格校准过的传感器起着“振动标准传递”的作用，称为（参考）传感器。二、判断题1.()凡频谱是离散的信号,必然是周期信号。*2.()tesin是周期信号。3.()一个在时域内有限的信号，其频谱也是有限的。4.(对)传递函数相同的不同物理系统其动态特性是相同的。*5.(对)典型二阶测量系统固有频率越大越好。6.()测量电桥是一个非线性系统。7.()滤波器带宽越宽,频率分辨率越高。8.(对)两个同频的谐波信号总是相关的。9.()如果信号中含有周期成分,则当时,0)(xR。10.()稳态正弦激振和脉冲激振都是宽带激振。11.()要提高测试结果的信噪比,必须先提高测试系统的灵敏度。12.()二阶测量装置的固有频率越大,可测量信号的频率范围越小。13.(对)测量小应变时,应选灵敏度高的半导体应变片。14.()传感器一般是由敏感元件和变换元件组成,其中变换元件是传感器的核心。15.()在使用电阻应变仪时,发现灵敏度不够,可在各个工作桥臂上增加电阻应变片数以提高灵敏度。16.()阻尼率为0.707的惯性拾振器,其幅频特性曲线会出现“共振峰”。*17.()试验测得的构件的位移共振频率就是其固有频率。18.(对)要提高压电式加速度计的灵敏度则应增大质量块。*19.()用差动变压器式电感传感器作位移测量时,根据其输出就能辨别被测位移方向的正负极性。20.()一个线性系统不满足不失真测量条件,若用它传输一个100Hz的正弦波信号,则输出波形必然失真。三、计算题3-11、求正弦信号txtxsin)(0的绝对均值μ|x|=02x和均方根值xrms=20x。2、求正弦信号)sin()(0txtx的均值x，均方值2x，和概率密度函数p(x)。3、求指数函数)0,0()(taAetxat的频谱。4、求被截断的余弦函数TtTtttx||0||cos)(0的傅立叶变换。5、求指数衰减振荡信号)0,0(sin)(0tatetxat的频谱。3-21、已知信号)sin()cos()(2221110tAtAAtx，求信号的自相关函数)(xR，并画出自功率谱)(xS（双边幅值谱）。解：22212120cos2cos2)(AAARx)()(4)()(4)(2222112120AAASx2、求频率相同的单位方波和正弦波的互相关函数。sin2)(xyR3、相关滤波器的基本原理是什么？举例说明其工程应用。同频相关、不同频不相关4、试根据一个信号的自相关函数图形，讨论如何确定该信号中的常值分量和周期成分。信号的常值分量为其自相关函数均值的开方，周期成分与其自相关函数周期成分的频率相同、幅值成比例关系5、某一系统的输入信号为x(t)，若输出y(t)与输入x(t)相同，输入的自相关函数)(xR和输入—输出的互相关函数)(xyR之间的关系为)()(TRRxx，试说明该系统起什么作用？该系统的作用是使信号幅值不变、相位提前T6、应用巴塞伐尔定理求dttc)(sin2的积分值。2/12/1221)(sindfdttc3-31．已知低通滤波器的频率响应函数为jH11)(，式中s05.0当输入信号为)45100cos(5.0)60cos(6.0)(tttx时，求滤波器的稳态输出)(ty。解：)45100cos(5.0)60cos(6.0)(tttx令)60cos(6.0)(1ttx，)45100cos(5.0)(2ttx根据线性系统频率保持性和幅频相频特性2)(11)(A，)tan()(由601，可以得到：316.0)6005.0(11)(21A565.71)6005.0()()(1arctgarctg)565.7160cos(1896.0)565.7160cos(316.06.0)(1ttty由1002，可以得到：196.0)10005.0(11)(22A69.78)10005.0()()(2arctgarctg)69.123100cos(098.0)69.7845100cos(5.0196.0)(2ttty由线性系统的叠加性可得)69.123100cos(098.0)565.7160cos(1896.0)()()(21tttytyty2．有一信号)cos()(tAtx，初始相角为一随机变量；试求：1）求其自相关函数；2）确定其均值和方差。解：自相关函数：TxdttxtxTR0)()(1lim)(=dttAtATT)])(cos[)cos(1lim0=)cos(22A方差：2])([12220200AdttxTTTxx3．以阻值120R，灵敏度5.2S的电阻丝应变片与阻值为120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，当应变片的应变为1000时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压。解：单臂：36000105.241010005.24141414uSuRRuRRuyV双臂：3600010541010005.22121212uSuRRuRRuyV3-41.求如图周期三角波信号的傅立叶级数并画出幅值频谱。（?分）①)2/0(2)02/(2)(TttTAAtTtTAAtx)sincos()(0010tnbtnaatxnnn②0;2/0nbAa22.......)7,5,3,1(4......)