工程测试与信号基础部分后答案课后答案.doc

绪论 测量是指确定被测对象属性量值为目的的全部操作； 测试是具有试验性质的测量，或者可以理解为测量和试验的综合。 测试技术研究的主要内容包括四个方面，即：测量原理、测量方法、测量系统、数据处理 测试技术的任务：1)新产品设计；2)设备改造；3)工作和生活环境的净化及监测；4)工业自动化生产； 5)科学规律的发现和新的定律、公式的诞生。测试方法的分类：1) 按是否直接测定被测量的原则分类：直接测量法和间接测量法。2)按传感器是否与被测物体有机械接触的原则分类：接触测量法与非接触测量法。3) 按被测量是否随时间变化分类：静态测量和动态测量 Chap1 信号是载有信息的物理变量，是传输信息的载体。 信息是事物存在状态或属性的反映。 区别与联系：信息蕴含于信号之中，信号中携带着人们所需要的有用信息。 信号的分类：一、按所传递的信息的物理属性分类：机械量(如位移、速度、加速度、力、温度、流量等)、电学量(如电流、电压等)、声学量(如声乐、声强等)、光学量等等。二、按照时间函数取值的连续性和离散性分类：分为连续时间信号和离散时间信号。三、按照信号随时间变化变化的特点来分类：可分为确定性信号和非确定性信号两大类。四、按照信号能否重复来分类：确定性信号（周期信号和非周期信号）和非确定性信号（平稳随机信号和非平稳随机信号）。四、模拟信号与数字信号信号的描述与分析：通常以四种变量域来描述信号，即时间域、幅值域、频率域、时频域，对应的信号分析有时域分析、幅域分析、频域分析、时频分析。一、时域分析1. 峰值和峰峰值 峰峰值表示信号的动态范围，即信号大小的分布区间。2. 均值 表示信号大小的中心位置或常值分量，也称为固定分量或直流分量。3. 方差和均方差 表示了信号的分散程度或波动程度5. 自相关函数 相关的概念 相关系数定量说明随机变量与之间的相关程度 自相关函数 自相关函数描述了信号一个时刻的取值与相隔时间的另一个时刻取值的依赖关系，即相似程度。 自相关函数是偶函数，它的极大值出现于＝0处。 周期???号的自相关函数是与原信号周期相同的周期信号。 6. 互相关函数 表示两个信号之间依赖关系的相关统计量，即它表示了两个信号的相关程度。 互相关函数主要应用于检测和识别存在于噪声中的有用信号。一） 周期信号的频谱分析 1)．周期信号的三角函数展开式与频谱图 例题1：周期性矩形波的频谱 矩形波各次谐波的幅值衰减是很慢的，第21次谐波的幅值才衰减为基波的近乎5％。此矩形波的频谱图 例题2：周期性三角波的频谱。 三角波高次谐波衰减得很快，其第5次谐波的幅值就衰减为基波的1／25。它相当于矩形波的第25次谐波。也就是说，三角波比矩形波更接近于正、余弦波形。 A、傅里叶变换 1-2、描述周期信号的频率结构可采用什么数学工具？如何进行描述？周期信号是否可以进行傅里叶变换？为什么？ 答：傅里叶级数展开式。根据具体情况可选择傅里叶级数三角函数展开式和傅里叶级数复指数函数级数展开式两种形式。周期信号不可以直接进行傅里叶变换，因为周期信号不具备收敛可积的条件，其频域描述只能运用傅里叶级数展开式来描述。1-4、周期信号、非周期信号和随机信号在不同领域的描述中有何不同？用什么方法可以鉴别混杂在一起的这三种信号？用什么方法可以将它们分离开来？ 答：不同性质信号的样本记录，具有不同的概率密度函数。因此，可以通过分析概率密度函数来确定被测信号所含的成分。Chap2静态特性主要是指测试系统对于不随时间变化的输入量的响应特性，即系统输入与输出的关系。静态特性的评定指标：1.线性度2.迟滞3.重复性4.灵敏度5.分辨力和阈值6.稳定性和温度稳定性7.漂移8.静态误差[精度]动态特性是指测试系统对随时间变化得输入量得响应特性。其评定指标为频率响应和瞬态响应 任何一个测试系统不可能在非常宽广的频带内满足不失真的测试条件，我们将不等于常数时所引起的失真称为幅值失真，与之间的非线性关系所引起的失真称为相位失真。一般情况下，测试系统既有幅值失真又有相位失真。 改善传感器性能的技术途径：Ⅰ.结构、材料与参数的合理选择、Ⅱ.差动技术、Ⅲ.平均技术、Ⅳ.稳定性处理、Ⅴ.屏蔽、隔离与干扰抑制、Ⅶ.零示法、微差法与闭环技术、Ⅷ.补偿与校正、Ⅸ.集成化、智能化与信息融合 2-5、不失真测试条件能够保证信号的什么不失真？对于复杂输入信号如何才能保证输出信号不失真？实际测试系统的特性与不失真测试条件有何差距？ 答：保证波形不失真。复杂的输入信号保证不失真：系统的幅频特性为常量，相频特性是过原点且具有负斜率的直线。实际测试系统不可能在很宽的频率范围内满足不失真测试的条件。所以实际的测试系统不可避免的会产生幅值失真和相位失真，